Petroquímica: Hidrocarburos y sus tipos
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La industria de la petroquímica, ha multiplicado el uso del petróleo en la fabricación de diferentes objetos fabricados con plásticos y fibras sintéticas. Muchas cosas que nos rodean como lapiceros, la tela de la ropa de baño, las cremas, las pinturas, los insecticidas, muchas partes de las máquinas y de los electrodomésticos, y aún las botellas de gaseosa requieren de la petroquímica para existir.
Tipos de Hidrocarburos
El petróleo crudo y las fracciones que proceden de él están conformados de moléculas denominadas hidrocarburos y por una combinación de átomos de carbono tetravalentes con átomos de hidrógeno monovalentes. Pero en el petróleo crudo no hay determinados géneros de estructuras moleculares; al tiempo que otras como las formas olefínicas inestables, se convierten de forma total y también íntegra, en moléculas estables en los propios yacimientos durante el transcurso de los siglos.
Mediante la realización de distintos tratamientos sobre el petróleo crudo, el refinador puede hacer resurgir estas combinaciones moleculares inexistentes. Por otra parte, el petróleo crudo contiene, azufre, oxígeno y ázoe bajo la manera de compuestos como sulfuro de hidrógeno, mercaptanos R-SH, disulfuros y polisulfuros (RS-S-R)n, ácidos nafténicos, etc. Por último, y no obstante una decantación prolongada, se observan en el petróleo crudo, sedimentos y agua salada, provenientes del yacimiento o bien del transporte en buques petroleros.
Mediante la realización de distintos tratamientos sobre el petróleo crudo, el refinador puede hacer resurgir estas combinaciones moleculares inexistentes. Por otra parte, el petróleo crudo contiene, azufre, oxígeno y ázoe bajo la manera de compuestos como sulfuro de hidrógeno, mercaptanos R-SH, disulfuros y polisulfuros (RS-S-R)n, ácidos nafténicos, etc. Por último, y no obstante una decantación prolongada, se observan en el petróleo crudo, sedimentos y agua salada, provenientes del yacimiento o bien del transporte en buques petroleros.
Ahora bien, existen familias químicas de Hidrocarburos dada la tetravalencia del átomo de carbono y de la monovalencia del hidrógeno, las distintas posibilidades de combinación de estos átomos pueden clasificarse según dos reglas generales: adición de los átomos de carbono en cadenas o bien en ciclos y con saturación, o no. Así tenemos:
Hidrocarburos alifáticos
a) Saturados: Parafínicos de fórmula general CnH2n+2. - Cadena recta única: parafínicos normal.
Nomenclatura: terminación en ano. El metano, CH4, primero de la serie, el etano, el propano y el n-butano son gaseosos a temperatura ambiente; del n-pentano al n-cetano, C16, son líquidos; las moléculas para fínicas normales de peso molecular superior son sólidas y forman la parafina. Todos estos hidrocarburos se encuentran en el petróleo crudo. - Cadena ramificada: isoparafinas Son formas isómeras de los hidrocarburos parafínicos normales, o sea, que con exactamente el mismo número de átomos de carbono, tienen igual peso molecular. Se los diferencia de los precedentes utilizando el prefijo iso - ano. Fórmula desarrollada del isobutano: C4H10
El isooctanto elegido como carburante patrón en la definición del número de octano es el 2.2.4 trimetilpentano.
La isomerización no es posible más que para las combinaciones en la que intervienen cuatro átomos de carbono o bien más. Cuanto mayor es el número de átomos de carbono, mayor es el de isómeros posibles.
b) No saturados: olefínicos o eilénicos Conforme el número de dobles backlinks, la fórmula de estas moléculas será: CnH2n, CnH2n_2, CnH2n_4, etcétera Los carbonos se disponen en cadena recta o bien ramificada. Estos hidrocarburos olefínicos no se hallan en el petróleo crudo. - Cadena recta: 1 doble enlace: olefinas normales: CnH2n Nomenclatura: terminación…eno Los 2 primeros hidrocarburos de la serie son el etileno y el propeno o bien propileno.
Para los hidrocarburos superiores de la serie, es necesario precisar, en su denominación, la situación de doble enlace.
Dos dobles enlaces: diolefinas: CnH2n_2 Los butadienos son conocidos debido a que uno de ellos se utiliza como materia prima en la fabricación del caucho sintético.
Hidrocarburos cíclicos
El ciclo, o bien núcleo, puede estar constituido por un número cualquiera de átomos de carbono. No obstante es más frecuente que contenga seis carbonos, por corresponder a los 109° del ángulo normal de unión de los átomos de carbono.
a) Saturados: Naftenos de fórmula general CnH2n Son isómeros de los hidrocarburos olefínicos. Su denominación es exactamente la misma de los parafínicos, procedida del prefijo ciclo. Existen el ciclopropano, el ciclobutano, el ciclopentano y el ciclohexano, de fórmula C6H12. La condensación de 2 núcleos cualquiera da un hidrocarburo complejo sobresaturado y pesado.
b) No sobresaturados: Teniendo presente sólo el ciclo de seis átomos de carbono, la instauración puede darse en tres formas: simple, doble o bien triple, en tanto que en este núcleo resulta imposible que se den dos dobles links consecutivos. 1 doble enlace: cicloolefínicos, como el ciclohexeno; dos dobles enlaces: ciclodiolefínicos, como el ciclohexadieno; tres dobles enlaces: bencénicos o bien aromatizados. Esta última estructura cíclica no saturada responde a una forma estable de la molécula, motivo por la que es mucho más frecuente que las 2 precedentes. Los hidrocarburos bencénicos se hallan en los petróleos crudos en proporciones variables; los crudos de Borneo y Sumatra tienen una naturaleza aromatizada muy pronunciada. Por otra parte, determinados catalizadores permiten obtener formas bencénicas atractivas por su propiedad antidetonante.
Hidrocarburos mixtos
Las familias precedentes pueden calificarse de puras. Las reacciones de sustitución admiten su unión para entregar lugar a una molécula híbrida que presenta caracteres comunes a las mismas. Tanto los ciclos como las cadenas parafínicas pueden sustituirse unos con otros. Las propiedades de la molécula mixta es función de la relevancia relativa de los núcleos y de las cadenas en la estructura. La denominación considera el elemento predominante de la molécula; en el caso del ciclo, se antepone a su nombre, el del radical parafínico sustituido; en el de la cadena reemplazada por un solo núcleo bencénico, se antecede de fenil.
Nombres de radicales generalmente utilizados:
- CH3: metilo
- CH2CH3: etilo
- CH2CH2CH3: propilo
- CH3- CH- CH3: isopropilo
- C4 H10: butilo
- CH = CH2: vinilo
- C6H5: fenilo.
La substitución de un hidrógeno por una cadena recta en un núcleo bencénico da un hidrocarburo mixto que se llamado a veces, alquil-aril. Las combinaciones por substitución permiten edificar una infinidad de moléculas mixtas, parcialmente complejas. Estas moléculas son muy rebosantes en los petróleos crudos; también podría afirmarse que forman las fracciones pesadas: diesel, fueloil y cortes lubricantes; asegurando además la continuidad de propiedades entre los ciclos y las cadenas.