Algunos usos
y aplicaciones de los alcanos son como combustible -gases,
gasolina, diésel-, como solventes – pentano, el hexano, el isohexano y el
heptano-, como lubricantes o como ceras y parafinas.
Los alcanos
son compuestos que solo contienen carbono e hidrógeno, por lo tanto son
hidrocarburos. También se conocen como parafinas o hidrocarburos saturados
porque los átomos de carbono y de hidrógeno están unidos exclusivamente por
enlaces simples.
Los alcanos pertenecen a una serie homóloga de compuestos
orgánicos en la que los miembros difieren por una masa molecular constante de
14 que es CH2. La fórmula general es CnH2n + 2.
Los alcanos contienen solo enlaces simples, lo que
significa que están saturados con átomos de hidrógeno. Son los hidrocarburos
básicos y los puntos de partida para entender la química de otras moléculas más
complejas.
Los alcanos reciben su nombre del grupo alquilo que está
compuesto por un carbono y tres hidrógenos.
Por supuesto, contienen otros grupos, pero contienen
consistentemente un grupo alquilo. La terminación “-ano” le permite saber que
sólo hay enlaces simples en estas moléculas.
Los miembros más pequeños de la familia de alcanos son gases,
mientras que los compuestos más grandes son compuestos líquidos y sólidos.
Se encuentran comúnmente en fuentes de combustible, como el gas
natural y el petróleo. Los compuestos sólidos son típicamente de textura cerosa
(Boundless, 2016).
Usos
y aplicaciones principales de los alcanos
1- Combustible.
El principal uso de los alcanos es el de combustible. Su
reacción de oxidación libera energía que puede ser aprovechada para generar
electricidad, mover vehículos o inclusive cocinar.
Los alcanos de cadena corta, tales como el metano, el etano, el
propano y el butano se encuentran en estado gaseoso y los podemos extraer de
yacimientos de gas natural.
El metano es usado como combustible para vehículos mientras que
el propano y el butano se usan como gas de cocina.
Alcanos de cadena más larga se encuentran en estado líquido y
pueden encontrarse en la gasolina o el diésel. Cuando se habla de alto
octanaje, se hace referencia a la concentración de octano en el combustible (Properties and Uses of Alkanes, S.F.).
2- Solventes.
Dado que el momento dipolar entre el carbono y el oxígeno es muy
bajo, los alcanos no presentan polaridad de enlace por lo que sirven a la perfección
como solventes apolares.
Los químicos tienen una máxima que dice “semejante disuelve
semejante”, esto quiere decir que solventes polares disuelven sustancias
polares y solvente no polares o apolares disuelven sustancias apolares.
Compuestos como el pentano, el hexano, el isohexano y el heptano
son usados en el laboratorio y en la industria como solvente para reacciones en
un medio no polar. El nonano es el principal componente del keroseno (Petroleum.co.uk , 2015 ).
3- Lubricantes
Los alcanos con 17 o más moléculas de carbono son usados como
lubricantes y anticorrosivos, ya que su naturaleza hidrófoba significa que el
agua no puede alcanzar la superficie metálica. Dada su densidad y su viscosidad
son perfectos para este uso.
Los aceites lubricantes de diferentes viscosidades pueden
mezclarse entre sí, y es esta capacidad de mezclarlos que hace que algunos
aceites sean tan útiles.
Por ejemplo, el aceite de motor común es generalmente una mezcla
de aceite de baja viscosidad para permitir un arranque fácil a temperaturas
frías y un aceite de alta viscosidad para un mejor rendimiento a temperaturas
normales de funcionamiento (Haydon
Armstrong, S.F.).
Desde la época romana, muchos líquidos, incluyendo el agua, se
han utilizado como lubricantes para minimizar la fricción, el calor y el
desgaste entre las partes mecánicas en contacto entre sí.
Hoy en día, el aceite lubricante es el producto más utilizado
debido a su amplia gama de aplicaciones posibles (Advameg, Inc., S.F.).
4- Ceras y parafinas.
Los alcanos también se conocen como parafinas, lo que hace que
este término sea muy confuso porque la parafina también se refiere a un tipo de
cera.
Aclarando los conceptos, cualquier hidrocarburo saturado (con la
fórmula CnH2n + 2) es una parafina y una mezcla de estas moléculas se puede utilizar
para hacer una cera llamada cera de parafina.
En general, los alcanos usados en esta cera tienen cadenas de
carbón que contienen de 20 a 40 carbonos. Por lo tanto, la cera de parafina es
un tipo de cera hecha de parafinas o alcanos.
La cera de parafina se caracteriza por un bajo punto de fusión,
estructura flexible y fácil combustión. Se utiliza generalmente en velas y en
crayones.
5- Asfaltado
El asfalto está presente en el petróleo crudo y consiste en una
mezcla de hidrocarburos en especial alcanos de cadena de 35 carbonos o más. El
asfalto tiene una consistencia viscosa y semisólida.
Su principal uso es la construcción de caminos debido que al
agregar arena o grava al asfalto se produce una mezcla sólida ideal para este
tipo de uso.
Cuando su densidad es menor, también se le conoce como brea y
puede ser usada como impermeabilizante (Uses
of Alkane, 2011).
6- Reacciones químicas.
En comparación con los alquenos y alquinos, los alcanos son
relativamente no reactivos debido a la ausencia de un enlace pi más débil en
sus esqueletos de carbono. Sin embargo, hay algunas clases de reacciones que se
realizan comúnmente con alcanos.
La reacción más importante que los alcanos experimentan es la
combustión. Los alcanos lineales más pequeños se oxidan más fácilmente que las
moléculas más grandes y más ramificadas.
Los alcanos pueden quemarse en presencia de oxígeno para
producir dióxido de carbono, agua y energía.
En situaciones con oxígeno limitado, los productos son monóxido
de carbono, agua y energía. Por esta razón, los alcanos se utilizan
frecuentemente como fuentes de combustible.
C3H8 + 5O2 à 3CO2
+ 4H2O + energía
Una reacción consistente, además de la combustión, que los
alcanos experimentan es la halogenación de radicales libres.
En este proceso, los hidrógenos en grupos alquilo se reemplazan
por halógenos (moléculas como cloro y bromo en la tabla periódica). Una
reacción típica se demuestra usando propano.
2C3H8 + Cl2 à 2C3H8Cl
+ HCl
Los alcanos complejos con pesos moleculares elevados que se
encuentran en el aceite crudo se dividen frecuentemente en alcanos más pequeños
y más útiles por craqueo térmico; Alquenos y gas hidrógeno también se producen
usando este método.
El craqueo térmico se lleva a cabo típicamente a altas
temperaturas, y a menudo en presencia de un catalizador. Se obtiene una mezcla
de productos, y estos alcanos y alquenos se pueden separar por destilación
fraccionada (Boundless, 2016).
7- Otros usos de alcanos
Los alcanos tienen otros usos aparte de los ya mencionados.
Compuesto como el etano se usan para la producción de etileno, el cual se usa
para producir etilenglicol (componente principal de los anticongelantes) y
polietileno, que es el plástico de más uso a nivel mundial.
El propano puede utilizarse como refrigerante cuando no se
dispone de electricidad. A medida que el gas se expande, absorbe el calor.
De hecho, puede causar quemadura por congelación. También se
está considerando como un reemplazo para otros refrigerantes, pero tiene el
inconveniente principal de ser explosivo.
El butano es un eufórico, por lo que a menudo es abusado como
inhalante. Desafortunadamente, causa asfixia, arritmia cardíaca y espasmos en
los músculos de las vías respiratorias en los pulmones.
Esta última propiedad es la causa de la “muerte repentina de un
toxicómano”, y es la causa de muerte en el 55% de los casos relacionados con la
inhalación de disolventes.
Pentano se puede encontrar en las mezclas de gasolina, pero su
uso principal en el entorno industrial es como un “soplador” en la creación de
espumas plásticas.
También, como el propano, puede ser usado como refrigerante. Su
isómero, el isopentano, es comúnmente usado en dentífricos.
El hexano y el isohexano son los solventes preferidos en el
procesamiento de alimentos, en particular el isohexano, dado que no son tóxicos
y poseen un pH neutro.
Tomado de: https://www.lifeder.com/usos-aplicaciones-alcanos/
Referencias.
1.
Advameg, Inc. (S.F.). Lubricating
Oil. Recuperado de
madehow.com.
2.
Advameg, Inc. (S.F.). Organic
Chemistry – Real-life applications. Recuperado de scienceclarified.com.
3.
(2016,
Septiembre 20). Alkanes. Recuperado de boundless.com.
4. (2016,
Mayo 26). Reactions of Alkanes. Recuperado de boundless.com.
5.
Haydon Armstrong, J. H. (S.F.). Lubricating oil. Recuperado de energyeducation.ca.
6.
co.uk . (2015). Alkane Types and
Structures. Recuperado
de petroleum.co.uk.
7.
Properties and Uses of Alkanes. (S.F.). Recuperado de ausetute.com.
8. Uses
of Alkane. (2011). Recuperado de
hzorganichemistry.wordpress.com.
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