- Propietats físiques i químiques dels alquins
- polaritat
- acidesa
- reactivitat
- hidrogenació
- Addició d'halogenurs d'hidrogen
- hidratació
- Addició d'halògens
- Alquilació de l'acetilè
- estructura química
- Distància dels enllaços i alquins terminals
- Nomenclatura
- usos
- Acetilè o etí
- alquins naturals
- Exemples d'alquins
- àcid tarírico
- Histrionicotoxina
- Cicutoxina
- Capillina
- Pargilina
- referències
Els alquins són hidrocarburs o compostos orgànics que presenten en les seves estructures un triple enllaç entre dos carbonis. Aquest triple enllaç (≡) es considera un grup funcional a l'representar un lloc actiu de la molècula, i per tant és responsable de la reactivitat dels mateixos.
Tot i que els alquins no es diferenciïn molt dels alcans o alquens, aquests exhibeixen major acidesa i polaritat causa de la naturalesa dels seus enllaços. El terme precís per descriure aquesta lleu diferència és el que es coneix com insaturació.
By jason.kaechler (Flickr: Oxygen / Acetylene Torch), via Wikimedia Commons
Els alcans són hidrocarburs saturats, mentre que els alquins són els més insaturats respecte a l'estructura original. Què vol dir això? Que un alcà H 3 C-CH 3 (età) pot deshidrogenarse a H 2 C = CH 2 (etè) i posteriorment a HC≡CH (etí, o millor conegut com acetilè).
Cal notar com a mesura que es formen enllaços addicionals entre els carbonis disminueix el nombre d'hidrògens enllaçats a ells. El carboni per les seves característiques electròniques busca formar 4 enllaços simples, de manera que a major insaturació major serà la tendència a reaccionar (a excepció dels compostos aromàtics).
D'altra banda, el triple enllaç és molt més fort que l'enllaç doble (=) o el simple (-), però a un cost energètic alt. D'aquí que la majoria dels hidrocarburs (alcans i alquens) poden formar triples enllaços a temperatures elevades.
Com a conseqüència de les altes energies d'aquests, i a l'trencar-se, alliberen molta calor. Un exemple d'aquest fenomen s'aprecia quan es crema acetilè amb oxigen i s'aprofita la intensa calor de la flama per soldar o fondre metalls (imatge superior).
L'acetilè és l'alquí més simple i petit de tots. De la seva fórmula química pot expressar-se altres hidrocarburs substituint els H per grups alquílics (RC≡CR '). El mateix succeeix en el món de les síntesis orgàniques mitjançant un gran nombre de reaccions.
Aquest alquí es produeix de la reacció de l'òxid de calci de la pedra calcària i coc, matèria primera que aporta els carbonis necessaris dins d'un forn elèctric:
CaO + 3C => CaC 2 + CO
El CaC 2 és el carbur de calci, compost inorgànic que finalment reacciona amb aigua per formar l'acetilè:
CaC 2 + 2H 2 O => Ca (OH) 2 + HC≡CH
Propietats físiques i químiques dels alquins
polaritat
El triple enllaç distingeix els alquins dels alcans i alquens. Els tres tipus d'hidrocarburs són apolars, insolubles en aigua i àcids molt febles. No obstant això l'electronegativitat dels carbonis del doble i triple enllaços és més gran que la dels carbonis simples.
Segons això, els carbonis adjacents a l'triple enllaç us cedeixen per efecte inductiu densitat de càrrega negativa. Per aquesta raó on hi ha els enllaços C≡C o C = C hi haurà major densitat electrònica que en la resta de l'esquelet carbonat. Com a conseqüència, hi ha un moment dipolar petit pel qual les molècules interaccionen per forces dipol-dipol.
Aquestes interaccions són molt febles si es comparen els seus moments dipolars amb els de la molècula d'aigua o qualsevol alcohol. Això es reflecteix en les seves propietats físiques: els alquins generalment presenten punts de fusió i ebullició més alts comparats amb els de les seves hidrocarburs menys insaturats.
Igualment causa de la seva escassa polaritat són menys insolubles en aigua, però sí solubles en solvents orgànics apolars com el benzè.
acidesa
Així mateix, aquesta electronegativitat ocasiona que l'hidrogen HC ≡CR sigui més àcid que qualsevol present en altres hidrocarburs. Per tant, els alquins són espècies més àcides que els alquens i molt més que els alcans. No obstant això, la seva acidesa segueix sent menyspreable si se la compara amb la dels àcids carboxílics.
Atès que els alquins són àcids molt febles, només reaccionen amb bases molt fortes, com el amiduro de sodi:
HC≡CR + NaNH 2 => HC≡CNa + NH 3
D'aquesta reacció s'obté una solució de Acetilur de sodi, matèria primera per a la síntesi d'altres alquins.
reactivitat
La reactivitat dels alquins s'explica per l'addició de molècules petites a la seva triple enllaç, disminuint la seva insaturació. Aquestes bé poden ser molècules d'hidrogen, halogenurs d'hidrogen, aigua o halògens.
hidrogenació
La petita molècula d'H 2 és molt esquiva i veloç, de manera que per augmentar les probabilitats que s'addicionin a el triple enllaç dels alquins s'ha de recórrer als catalitzadors.
Aquests solen ser metalls (Pd, Pt, Rh o Ni) finament dividits per augmentar l'àrea superficial; i d'aquesta manera, el contacte entre l'hidrogen i l'alquí:
RC≡CR '+ 2H 2 => RCH 2 CH 2 R'
El resultat és que l'hidrogen es "àncora" als carbonis trencant un enllaç, i així successivament fins a produir el alcà corresponent, RCH 2 CH 2 R '. Això no només satura l'hidrocarbur inicial, sinó que a més modifica la seva estructura molecular.
Addició d'halogenurs d'hidrogen
Aquí s'addiciona la molècula inorgànica HX, on X pot ser qualsevol dels halògens (F, Cl, Br o I):
RC≡CR '+ HX => RCH = CXR'
hidratació
La hidratació dels alquins és quan aquests addicionen una molècula d'aigua per formar un aldehid o una cetona:
RC≡CR '+ H 2 O => RCH 2 COR'
Si R 'és un H, es tracta d'un aldehid; si és un llogo, llavors es tracta d'una cetona. En la reacció es forma com a intermediari un compost conegut com enol (RCH = C (OH) R ').
Aquest pateix una conversió de la forma enòlica (C-OH) a la cetónica (C = O) en un equilibri anomenat tautomerización.
Addició d'halògens
I respecte a les addicions, també poden ancorar als carbonis de l'triple enllaç les molècules diatòmiques dels halògens (X 2 = F 2, Cl 2, Br 2 o I 2):
RC≡CR '+ 2X 2 => RCX 2 -CX 2 R'
Alquilació de l'acetilè
A partir de la solució de Acetilur de sodi poden preparar altres alquins mitjançant l'ús d'un halur d'alquil:
HC≡CNa + RX => HC≡CR + NaX
Per exemple, si es tractés d'el iodur de metil, llavors el alquí resultant seria:
HC≡CNa + CH 3 I => HC≡CCH 3 + NaX
HC≡CCH 3 és el propino, també conegut com metil acetilè.
estructura química
By Ben Mills, from Wikimedia Commons
Quina és l'estructura dels alquins? A la imatge superior es mostra una molècula d'acetilè. D'ella es pot observar clarament la geometria lineal d'l'enllaç C≡C.
Per tant, on hi hagi un triple enllaç, l'estructura de la molècula ha de ser lineal. Aquesta és una altra de les notables diferències entre ells i la resta dels hidrocarburs.
Els alcans solen representar-se com ziga-zagues, pel fet que tenen hibridació sp 3 i els seus enllaços estan separats 109º. Són en realitat una cadena de tetraedres units covalentment. Mentre que els alquens són plans per la hibridació sp 2 dels seus carbonis, formant més específicament un pla trigonal amb enllaços separats per 120 º.
En els alquins la hibridació orbital és sp, és a dir, tenen 50% de caràcter si 50% de caràcter p. Són dos orbitals híbrids sp els que s'enllacen als àtoms de H en l'acetilè o als grups alquílics en els alquins.
La distància que separen els dos H o R és de 180º, a més que només d'aquesta manera els orbitals p purs dels carbonis poden formar el triple enllaç. És per això que l'enllaç -C≡C- és lineal. Veient l'estructura de qualsevol molècula el -C≡C- ressalta en aquelles regions on l'esquelet és molt lineal.
Distància dels enllaços i alquins terminals
Els carbonis en el triple enllaç es troben a menor distància que en el doble o l'enllaç simple. En altres paraules, C≡C és més curt que C = C i que C-C. A conseqüència d'això, l'enllaç és més fort perquè contribueixen els dos enllaços π a estabilitzar l'enllaç simple σ.
Si el triple enllaç es troba a l'extrem d'una cadena, llavors es tracta d'un alquí terminal. Per tant la fórmula d'aquest compost ha de ser HC≡CR, on l'H remarca el final o inici de la cadena.
Si per contra és un triple enllaç intern, la fórmula és RC≡CR ', on R i R' són el costat dret i esquerre de la cadena.
Nomenclatura
Com es nomenen els alquins d'acord a les regles dictaminades per la IUPAC? De la mateixa manera com s'ha nomenat els alcans i dels alquens. Per a això es canvia el sufix -à o -eno pel sufix -ino.
Per exemple: el HC≡CCH 3 se li nomena propino, ja que té tres carbonis, com el propà (CH 3 CH 2 CH 3). El HC≡CCH 2 CH 3 és l'1-butino, el qual és un alquí terminal. Però en el cas de l'CH 3 C≡CCH 3 es tracta del 2-butino, i en aquest el triple enllaç no és terminal sinó intern.
El CH 3 C≡CCH 2 CH 2 (CH 3) 2 és el 5-metil-2-hexino. Es comença a comptar els carbonis des del costat més proper a l'triple enllaç.
Un altre tipus d'alquins són els cicloalquinos. Per a ells només cal substituir el sufix -à per -ino de l'cicloalcano corresponent. Així el ciclopropà que té un triple enllaç es nomena com ciclopropino (el qual no existeix).
Quan hi ha dos triples enllaços s'addiciona a el nom el prefix di-. Es té com a exemples a l'HC≡C-C≡H, diacetileno o propadino; i a l'HC≡C-C-C≡H, butadiino.
usos
Acetilè o etí
El més petit dels alquins amplia el nombre possible d'usos per a aquests hidrocarburs. A partir d'ell mitjançant alquilaciones es pot sintetitzar altres compostos orgànics. Així mateix, se sotmet a reaccions oxidatives per obtenir-etanol, àcid acètic, àcid acrílic, entre d'altres.
Altres dels seus usos consisteix de proporcionar la font de calor per excitar els electrons dels àtoms; més específicament de cations metàl·lics en determinacions per absorció-emissió atòmica, tècnica espectroscòpica àmpliament utilitzada.
alquins naturals
Els únics mètodes existents per preparar alquins no són només sintètics o amb aplicació de calor en absència d'oxigen, sinó també biològics.
En aquests s'utilitzen enzims anomenats acetilenasas, les quals poden deshidrogenar un doble enllaç. Gràcies a això s'aconsegueixen moltes fonts naturals d'alquins.
Arran d'això, d'aquestes fonts poden extreure verins, antídots, medicines o qualsevol altre compost que aporti algun benefici; especialment quan aquest fa a la salut. Les alternatives són moltes a l'hora de modificar les seves estructures originals i disposar d'elles com a suport per a nous alquins.
Exemples d'alquins
Fins al moment s'ha esmentat nombrosos exemples d'alquins. No obstant això, alguns provenen de fonts molt específiques o tenen estructures moleculars particulars: són poliacetilenos.
Això vol dir que pot haver-hi més d'un triple enllaç que forma part d'una estructura molt gran, i no només d'una simple cadena carbonada.
àcid tarírico
By Yikrazuul, from Wikimedia Commons
L'àcid tarírico prové d'una planta situada a Guatemala anomenada Picramnia tariri. S'extreu específicament de l'oli de les seves llavors.
En la seva estructura molecular pot observar-se un sol enllaç triple que separa una cua apolar d'un cap polar; per tant podria considerar com una molècula amfipàtica.
Histrionicotoxina
By Meodipt and Rolf Kolasch
at en.wikipedia, from Wikimedia Commons
La histrionicotoxina és un verí segregat per la pell de granotes habitants de Colòmbia, Brasil i altres països llatinoamericans. Té dos triples enllaços conjugats amb un enllaç doble. Tots dos són terminals i estan separats per un anell de sis carbonis i una amina cíclica.
Cicutoxina
By Giorgiogp2, from Wikimedia Commons
A partir de l'estructura molecular de la cicutoxina, on són els triples enllaços? Si els dobles enllaços són plans, com es veuen a la dreta, i els enllaços simples són tetraèdrics, com en els extrems, els triples són lineals i estan en el pendent ().
Aquest compost consisteix en una neurotoxina trobada principalment a la planta de la cicuta aquàtica.
Capillina
By Klever, from Wikimedia Commons
És un alquí present en l'oli essencial de les plantes d'Artemisa que s'utilitza com a agent antifúngic. Es pot observar dos triples enllaços consecutius, més correctament conjugats.
Què vol dir? Que els triples enllaços ressonen al llarg de tota la cadena carbonada i involucra que l'enllaç doble C = O s'obri a C-O -.
Pargilina
By Harbin, from Wikimedia Commons
És un alquí amb activitat antihipertensiva. Analitzant la seva estructura per parts es té: un grup benzil a la esquerra, una amina terciària en el medi, i un propinilo a la dreta; és a dir, un grup propino terminal.
referències
- Francis A. Carey. Química Orgànica. Àcids carboxílics. (Sisena edició., Pàg 368-397). Mc Graw Hill.
- Brennan, John. (10 de març del 2018). Examples of Alkynes. Sciencing. Pres de: sciencing.com
- BYJU'S. (2018). Triple Bond in Alkynes. Pres de: byjus.com
- Enciclopèdia de Exemples (2017). Alquins. Recuperat de: ejemplos.co
- Kevin A. Boudreaux. Alkynes. Pres de: angelo.edu
- Robert C. Neuman, Jr. Alkenes and Alkynes.. Pres de: chem.ucr.edu