Carime Matos 2010, Todos los Derechos Reservados.
Google


Home
Quimica Organica
=> CARBONO
=> Unidad 1
=> HidroCarburos
=> Alcanos
=> Alquenos
=> Alquinos
BIOQUIMICA
Contacto
Libro de visitantes
Foro
Descargas

Carime Matos 2010, Todos los Derechos Reservados.
Google

Alquenos:


Estructura.

Los alquenos son hidrocarburos con enlaces dobles carbono-carbono. Se les denomina también olefinas. El alqueno más simple es el etileno cuya fórmula molecular es C2 H4. El doble enlace se representa, en una estructura de Lewis, mediante dos pares de electrones entre los átomos de carbono. La longitud del enlace C=C en el etileno es de 1.33 Å, mucho más corto que el enlace simple C-C del etano que es de 1.54 Å. La longitud del enlace C-H en el etileno es de 1.08 Å, ligeramente menor que el enlace C-H en el etano que es de 1-09 Å. Los ángulos de enlace de C-CH
y H-C-H son de 121.7° y 116.6° respectivamente.

 Estas distancias y ángulos de enlace se pueden explicar admitiendo que los dos átomos de carbono que forman el doble enlace presentan una hidridación sp2 y que el doble enlace está constituido por un enlace s y un enlace p. El enlace s se forma por solapamiento de los orbitales sp2 de cada átomo de carbono. Cada uno de los enlaces C-H se forma por solapamiento de un orbital híbrido sp2 del carbono con el orbital 1s del hidrógeno.


 

El enlace p.

En la región de enlace carbono-carbono deben entrar dos electrones más. Cada átomo de carbono contiene todavía un orbital 2p no hibridizado. El orbital 2p consta de dos lóbulos y a cada uno se le da un signo que representa el signo algebraico de la función de onda en las diferentes regiones. Los signos de la función de onda no representan cargas. Indican que la función de onda de un orbital 2p tiene valor cero en el átomo de carbono. A esto se le denomina un nodo. Los nodos son puntos que marcan un cambio de signo de la función de onda. Nota= en estos apuntes los dos signos de la función de onda, + y -, se representan mediante dos colores diferentes en cada uno de los lóbulos orbitálicos.

Para que los dos orbitales p se recubran eficazmente, deben estar orientados paralelamente entre sí y perpendicularmente a la estructura del enlace s, y además el signo de la función de onda tiene que coincidir. Para que esto ocurra, la estructura de los enlaces s tiene que ser coplanar y los seis núcleos atómicos implicados en el doble enlace tienen que estar en el mismo plano. Si esto ocurre, los dos orbitales paralelos p están lo suficientemente cerca para solaparse en posición lateral y se pueden combinar de dos maneras:

a) Cuando se recubren los lóbulos del mismo signo se forma un orbital molecular enlazante p.

b) Si los signos de la función de onda no coinciden se genera un orbital molecular antienlazante p*.

En el estado fundamental de un alqueno, los dos electrones que forman el enlace p entre los átomos de carbono están en el orbital molecular enlazante p.

El solapamiento de los orbitales p es menos eficaz que el solapamiento frontal por el que se forman los orbitales s. Por consiguiente un enlace p es más débil que un enlace s.

La longitud del enlace C-H es menor en el etileno que en el etano por dos razones: Primera, el enlace s del etileno está formado por el solapamiento de dos orbitales sp2 del carbono (33.3% de carácter s), mientras que el enlace s en el etano está formado por el solapamiento de dos orbitales sp3 (25% de carácter s). Segunda, el solapamiento de los orbitales p que forman el enlace p aproxima a los dos átomos de carbono.

Isomería cis-trans.

La energía de disociación del doble enlace C=C es aproximadamente de 146 kcal/mol y la energía de disociación de un enlace simple C-C es de 83 kcal/mol. Por tanto, la energía de disociación del enlace p debe ser de 63 kcal/mol. Los extremos de la molécula de etileno no pueden torcerse entre sí, porque para ello se debería romper el enlace p. A diferencia de lo que ocurre en los enlaces simples, en los enlaces dobles C=C no hay libre rotación. Este es el origen de la isomería cis-trans. Por ejemplo, hay dos alquenos que responden al nombre de 2-buteno: el cis-2-buteno y el trans-2-buteno:

 

Nomenclatura de los alquenos.

Para los alquenos más sencillos se emplean casi siempre los nombres vulgares etileno, propileno e isobutileno. Para nombrar sistemáticamente a los alquenos hay que seguir una serie de reglas que se indican a continuación.

1º. Seleccionar la cadena principal de carbono más larga que contenga el doble enlace (o el mayor número de dobles enlaces). El nombre fundamental del alqueno se generará cambiando la terminación –ano, correspondiente al alcano con el mismo número de carbonos, por la terminación –eno (propeno, buteno, octeno, ciclohexeno, etc).

2º. Numerar la cadena principal empezando por el extremo más próximo al doble enlace, e indicar la posición del doble enlace por el número que corresponda al primer carbono del mismo (1-penteno, 2-penteno, etc).

3º. Indicar el número de grupos alquilo y su posición de unión a la cadena principal.

4º. Si el compuesto tiene dos enlaces dobles será un dieno. Un trieno contiene tres enlaces dobles, un tetraeno cuatro, etc. En alquenos que contienen más de un doble enlace la cadena principal es la que contiene el mayor número de enlaces dobles. La numeración de la cadena se efectúa de manera que a los enlaces dobles se les asigne los localizadores mas bajos posibles.

5. Para alquenos con isomería cis-trans. Hay que determinar cuál de los dos grupos unidos a cada átomo de carbono del doble enlace tiene prioridad según la convención de Cahn-Ingold-Prelog. A la configuración en la que los dos grupos de mayor prioridad están del mimo lado del plano de referencia se le asigna el símbolo Z (del alemán zusammen). A la configuración en la que los dos grupos están en lados opuestos del plano de referencia se le denomina E (del alemán entgegen).

A continuación se indican una serie de ejemplos:



Estabilidades relativas de los alquenos.

Las energías relativas de los alquenos se pueden comparar midiendo el calor de hidrogenación, que es el calor que se libera (DH°) durante la hidrogenación catalítica.

La reacción se lleva a cabo tratando el alqueno en una atmósfera de hidrógeno en presencia de un catalizador metálico. El alqueno se reduce a un alcano. La
hidrogenación es ligeramente exotérmica y se desprenden aproximadamente entre 20 y 30 kcal por mol de hidrógeno consumido. Por ejemplo, para el 1-buteno y el (E)-2-buteno se desprenden 30.3 kcal/mol y 27.6 kcal/mol respectivamente.

La diferencia de estabilidad entre el 1-buteno y el (E)-2-buteno es la diferencia entre sus calores de hidrogenación, por tanto el (E)-2-buteno es 2.7 kcal/mol más estable que el 1-buteno. Esta diferencia de estabilidad es típica entre un alqueno monosustituido (1-buteno) y uno trans-disustituido ((E)-2-buteno).
La hidrogenación del 3-metil-1-buteno desprende 30.3 kcal/mol y la del 2-metil-2-buteno 26.9 kcal/mol. Por tanto, el alqueno trisustituido es más estable en 3.4 kcal/mol que el monosustituido.

En los casos que se acaban de comentar se comparan los calores de hidrogenación de alquenos que dan el mismo alcano en la hidrogenación. En la
práctica, los calores de hidrogenación se pueden emplear para comparar la estabilidad relativa de alquenos diferentes siempre que se hidrogenen para dar alcanos de energías similares.

La conclusión más importante que se desprende de los calores de hidrogenación de los alquenos es que:

Los dobles enlaces más estables son aquellos que tienen el mayor número de grupos alquilo como sustituyentes.

A continuación se indican tabuladas y en una representación gráfica lasestabilidades de los alquenos según su grado de sustitución.

El factor que explica el aumento de la estabilidad de los alquenos con el aumento de la sustitución es fundamentalmente el efecto estérico.
En un alcano los grupos alquilo están separados por el ángulo tetraédrico de enlace de aproximadamente 109.5°. Un doble enlace aumenta esta separación a 120°.

En general, los grupos alquilo están más separados en el doble enlace más sustituido y la compresión estérica que experimenta la molécula es menor.

Los calores de hidrogenación de los isómeros cis y trans muestran que los isómeros trans son, por lo general, más estables que los cis.

La mayor estabilidad termodinámica de los alquenos trans se debe también a su menor compresión estérica, puesto que en los isómeros trans los sustituyentes alquilo están más separados que en los cis.


 
 

Hoy habia 1 visitantes (8 clics a subpáginas) ¡Aqui en esta página!
Esta pagina presentara los trabajos de la profesora Carime Matos
Este sitio web fue creado de forma gratuita con PaginaWebGratis.es. ¿Quieres también tu sitio web propio?
Registrarse gratis