viernes, 28 de noviembre de 2008

ALCANOS R
Metano CH3
Etano CH3CH3
Propano CH3CH2CH3
Butano CH3CH2CH2CH3
Hidrocarburo saturado de cadena abierta.

HIDROCARBURO
Compuesto químico formado exclusivamente por hidrógeno y carbono.

Propiedades Físicas
Los alcanos son inodoros.
El metano, etano, propano y butano son gases.
A partir del C5 pentanos hasta el C14 tetradecanos son líquidos.
A partir del C15 son sólidos. Desde el C20 se descomponen antes de hervir a la presión atmosférica y para evitarlo hay que destilarlo a presión reducida.
De dos isómeros el más ramificado es el que tiene el punto de ebullición más bajo (butano P.e.= 0.6°C, isobutano Pe= -10°C.
Su densidad es inferior a la unidad.
Son insoluble en agua, pero son solubles en numerosos disolventes orgánicos, la solubilidad disminuye al aumentar e número de carbonos.

Propiedades químicas
Son sustancias estables, en condiciones apropiadas pueden dar reacciones de interés práctico. Pueden romper la molécula o quedar intacta.
Estabilidad
Por elevación de temperatura los alcanos dan nuevos hidrocarburos, el resultado obtenido también depende de la presión, catalizadores, tiempo de operación y el hidrocarburo sometido al tratamiento
Los alcanos son compuestos poco reactivos.
Presentan dos clases de reacción:
La combustión por el oxígeno
Y una reacción de sustitución con los halógenos.


Alcanos: combustión
La combustión de un alcano corresponde a la ecuación:
alcano + oxígeno ---------> gas carbónico + agua + DH
siendo D el calor de reacción (negativo, puesto que hay desprendimiento de calor -la reacción es exotérmica-).
Todo el mundo conoce la utilización de los alcanos como combustibles, en forma de botellas de gas (propano, butano) o de gas ciudad (mezcla de metano y de etano). La gasolina ordinaria es una mezcla de alcanos (y otros compuestos) de C6 a C10; el queroseno (petróleo lampante) contiene alcanos en C11 y C12; el gasóleo contiene alcanos de C13 a C17. Los fuel-oils (mazuts) son residuos líquidos de la destilación del petróleo bruto.

Alcanos: halogenación
La halogenación es una reacción de sustitución por la cual un átomo de hidrógeno del alcano es reemplazado por un átomo de un halógeno. La reacción puede ser repetida hasta que todos los átomos de hidrógeno hayan sido reemplazados por átomos del halógeno (por lo general, el cloro).
CH4 + Cl2 --------> CH3Cl + HCl

CH3Cl + Cl2 ----------> CH2Cl2 + HCl

CH2Cl + Cl2 ---------> CHCl3 + HCl

CHCl3 + Cl2 ---------> CCl4 + HCl

Alcanos: nitración
La nitración (sustitución de hidrógeno por NO2) se realiza con ácido nítrico HNO3 en condiciones determinadas de temperatura y de concentración; a 425 °C, se tiene:
CH4 + HNO3 ---------> CH3NO2 + H2O

La nitración del propano da dos nitropropanos, según el lugar de -NO2:
CH3CH2-CH3 propano
CH3-CH2-CH2NO2 nitro-1 propano
nitro-2 propano



Ejemplo: el metano
El metano es el ejemplo tipo de alcano. En lenguaje común se llama gas de los pantanos o formeno; se encuentra en el grisú de las minas de carbón. Su fórmula es CH4.
- La oxidación es explosiva cuando se establece una proporción de dos volúmenes de oxígeno por uno de metano; la reacción se escribe:
CH4 + 2 O2 ----------> CO2 + 2 H2O DH = -212,8 kcal.

- La halogenación da sucesivamente los compuestos clorados siguientes:
cloruro de metilo CH3Cl ;
diclorometano CH2Cl2 ;
triclorometano CHCl3 ;
tetraclorometano CCl4

Señalaremos que el diclorometano no es otra cosa que el cloroformo, cuyas propiedades anestésicas son bien conocidas.

Ciclanos
Como indica su nombre, los ciclanos son hidrocarburos saturados (terminación ano) cíclicos
ciclobutano: cada vértice del cuadrado lleva CH2
ciclohexano: cada vértice del hexágono lleva CH2
1-metil ciclohexano: cada vértice del hexágono lleva CH2, con excepción del vértice 1, que lleva CH (el segundo hidrógeno está remplazado por CH3 .

Ciclanos: propiedades físicas
Los puntos de fusión y de ebullición de los ciclanos son algo más elevados que los de los alcanos correspondientes.
Por ejemplo, el propano hierve a -42 °C, y el ciclopropano a -33 °C.
Veamos algunos datos comparativos .

Ciclanos: estructura
Es interesante estudiar la estructura de los ciclanos, puesto que nos hará comprender dos nociones muy importantes y que volveremos a encontrar después: la tensión angular y el impedimento estérico.
Razonemos sobre el ciclohexano. Si los átomos de carbono estuvieran realmente situados en seis vértices de un hexágono regular, significaría que el ángulo valencial valdría 120° :
Ahora bien, todos los ángulos valenciales de un átomo de carbono valen normalmente 109,5°: ¿cómo se explica esto? De dos maneras posibles.

Ciclanos: estructura plana
Suponiendo que el ángulo de enlace se mantiene más abierto "forzadamente", como se mantendría una pinza de muelle cuyas puntas separáramos.
Tenemos una molécula "plana", con una tensión angular en cada vértice del hexágono.

Ciclanos: estructura alabeada
Renunciando a situar todos los átomos de carbono en un solo plano y buscando una forma alabeada, de tal especie que todos los ángulos de enlace sean iguales a 109,5°.
Se obtienen dos conformaciones espaciales posibles, una de ellas en forma de silla y otra en forma de barco.

Ciclanos: modelos teóricos y realidad
- El ciclohexano tenso (fórmula plana) es muy inestable (se sospecha). Existe una molécula tensa para cada 1020 moléculas deformadas (en forma de silla, o de barco).
- Las conformaciones en silla y en barco son isómeros (los mismos átomos, la misma disposición relativa de éstos); se especifica estereoisómeros para subrayar que la diferencia se refiere únicamente a la forma geométrica de la molécula (más exactamente, de su esqueleto). A la temperatura ordinaria, las dos formas se trastocan rápidamente. En equilibrio hay 99% de "sillas" y 1% de "barcos".
Queda algo que decir sobre los átomos de hidrógeno. Se muestra, en fisicoquímica, que cuando dos átomos no enlazados se hallan próximos uno de otro, tienden a separarse.
Si se intenta acercarlos, será necesario suministrar una energía tanto más grande cuanto más cercanos estén, como si se quisiera comprimir un muelle. Ahora bien, en el caso de la fórmula barco, uno de los dos hidrógenos fijado en el carbono nº 1 y su homólogo fijado en el carbono nº 2 apenas distan 1,83 , lo cual corresponde a una energía de repulsión de más de 12.000 julios (alrededor de 3.000 calorías).
En consecuencia, estos dos átomos tendrán tendencia a modificar la forma barco: se dice que provocan un impedimento estérico (del griego stereos = "de tres dimensiones").

Ciclanos: propiedades químicas
Los ciclanos de ciclo pequeño "queman" de la misma manera que los alcanos:
ciclano + oxígeno gas carbónico + agua

cuando la molécula es tensa, es decir, cuando su energía interna es grande, el calor de combustión es importante; cuando es flexible (en silla o en barco), este calor es menos grande .
Puede compararse el calor de combustión de los ciclanos y de los alcanos correspondientes; se comprueba que en los ciclos pequeños (C3, C4, C5, o sea, ciclopropano, ciclobutano, ciclopentano) el calor de combustión es mayor que para los alcanos; existen, pues, tensiones angulares .
En cambio, la combustión del ciclohexano da tanto calor como la del hexano. Conclusión: la molécula de ciclohexano no se halla tensa (otra razón para rechazar la fórmula plana). De C7 a C12 existe una pequeña tensión de los ciclanos; los grandes ciclos se hallan prácticamente sin tensión.
Los ciclanos proporcionan, como los alcanos, unos derivados de sustitución, debidos a la sustitución de un hidrógeno por un radical o por una función química. Pero las reacciones son menos fáciles y menos numerosas que en el caso de los alcanos. Además, y esto es notable, la inercia química (= carencia de reactividad) de las moléculas varía según los ciclanos; esto se debe al hecho de que las tensiones angulares y los impedimentos estéricos, inexistentes en los alcanos, varían de un ciclano a otro.

Cracking
La estabilidad del metano es excepcional, no se descompone que por encima de 1000°C en carbono (negro de humo) e hidrógeno.
> 1000°C
CH4 ---------------> C + 2H2
Δ 500°C
CH3 – CH3 ------------> CH2 = CH2 por deshidrogenación

Los alcanos superiores experimentan una degradación pirolítica llamada cracking, a consecuencia de la ruptura de la cadena.
El cracking puede venir acompañado de isómeros e incluso de ciclaciones (aromatización) a partir de los alquenos formados.
Las posibilidades de cracking son más variadas cuando la cadena es más grande, así por ejemplo la elevación de la presión favorece la ruptura hacia la mitad de la molécula.
El cracking térmico se efectúa a unos 500 a 600°C a una presión más o menos elevada.
El cracking catalítico permite disminuir la presión y el tiempo de operación y orientar la pirolisis en un sentido favorable.
La proporción de productos gaseosos es más baja que en el cracking térmico.

Isomerización
Un alcano normal puede ser transformado en un isómero ramificado por una reacción lenta y reversible, reacción que no es un cracking (degradación o rompimiento de la molécula), si no una isomerización. El descenso de la temperatura favorece la isomerización. Por lo que se opera a baja temperatura en presencia de un catalizador. Industrialmente se opera a unas 30 atm. de presión y a una temperatura de 80 a 120°C, en presencia de AlCl3 y HCl gaseoso con un rendimiento de 70 a 80%.

Normas de acuerdo a IUPAC para designar alcanos
· Se toma como base la cadena más larga posible.
· Se enumeran los carbonos comenzando por el extremo más próximo a una cadena lateral o radical y se considera el hidrocarburo como un producto de sustitución de aquella cadena.

· Se nombran los sustituyentes y los números de átomos de carbono a los cuales están unidos, por orden alfabético de las iniciales de los sustituyentes.

· Finalmente se nombra el hidrocarburo a la cadena base.



Hidrocarburos insaturados
Los átomos de carbono de una cadena pueden estar unidos a través de la compartición de más de un par de electrones, formando enlaces dobles o triples .
Cuando un hidrocarburo o, en general, cualquier compuesto orgánico posee enlaces de este tipo, se dice que está "insaturado".
Existen varias clases de hidrocaburos insaturados.

Alquenos
Los alquenos son hidrocarburos que poseen en su molécula algún doble enlace. El más simple es el que está formando únicamente por dos átomos de carbono, llamado etileno o eteno .
Es un compuesto gaseoso que se obtiene de la destilación de la hulla y también mediante el proceso denominado "cracking" del petróleo, consistente en la rotura de hidrocarburos de cadena larga por acción del calor. Es un compuesto muy importante como materia prima para la fabricación de fibras y plásticos.
Otros alquenos sencillos, utilizados también en la fabricación de plásticos, son el propeno y el butadieno .

Alquenos: estructura
En los alquenos la existencia de un doble enlace en la cadena es capital.
Los ángulos de valencia son, en el caso del etileno, diferentes de 109,5°: existe, por consiguiente, una tensión angular en el doble enlace.

Alquenos: isomería cis-trans
Razonemos sobre el buteno-2.

Existen dos fórmulas desarrolladas posibles, según que los grupos CH3 (metilo) estén a un mismo lado del doble enlace (los dos arriba o los dos abajo) o a una y otra parte del doble enlace.
En el primer caso, la posición se denomina cis; en el segundo caso, trans (dos palabras latinas que significan: "del mismo lado", "del otro lado").
La isomería cis-trans es muy frecuente en química orgánica; encontraremos muchos ejemplos de ella.

Alquenos: propiedades físicas
En los alquenos los cuatro primeros términos de la serie son gaseosos; hasta el 18, líquidos; y los restantes, sólidos .
Todos son insolubles en agua y solubles en alcohol, éter y benceno.

Alquenos: propiedades químicas
Los alquenos dan con facilidad compuestos de adición, debido a que el segundo enlace es más débil que el enlace sencillo. Resulta un compuesto de enlaces sencillos.
Así, en presencia de un catalizador (Pt, Fe, Co, Ni) dan:
Con hidrógeno, el hidrocarburo saturado:
CH2 = CH2 + H2 ----------> CH3 - CH3

Con halógenos, los derivados dihalogenados:

CH2 = CH2 + Br2 -----------> CH2Br - CH2Br

Con los halogenuros de hidrógeno, un derivado monohalogenado:
CH2 = CH2 + HI -------------> CH2I - CH3

Con el oxígeno, en presencia de limaduras de plata como catalizador, a 200 °C da óxido de etileno:
El óxido de etileno, por hidrólisis da glicol o etanodiol, que se emplea, entre otros usos, como anticongelante.
Al igual que los hidrocarburos saturados, arden en atmósfera de aire y producen calor.
Reacciones de polimeraización: El etileno, como otros hidrocarburos de esta serie, posee gran tendencia a polimerizarse, formando micromoléculas de gran interés industrial en la fabricación de plásticos:
m CH2 = CH2 [· CH2 - CH2 - (CH2 - CH2)n - CH2 - CH2 ·]

Alquinos
Los hidrocarburos que poseen en su molécula triples enlaces reciben el nombre de alquinos.
El más sencillo, y también el más importante, es el acetileno o etino, compuesto gaseoso de fórmula:
H - C º C - H
En la industria química, es una de las materias primas básicas para la obtención de plásticos y de numerosos compuestos orgánicos. En la reacción de combustión del acetileno la llama alcanza temperaturas muy elevadas. Esto se aprovecha en los sopletes oxiacetilénicos, utilizados para soldar y para cortar metales.
Otros ejemplos de alquinos son los siguientes:

propino CH3 - C º CH

1-butino CH3 - CH2 -C º CH

Alquinos: propiedades físicas
En los alquinos los tres primeros términos de la serie homóloga con un triple enlace son gaseosos; hasta 14, líquidos; y el resto, sólidos .
Tienen olor aliáceo, son insolubles en agua y solubles en disolventes no polares, como el éter y el benceno.

Alquinos: propiedades químicas
En los alquinos, su comportamiento es parecido al de los alquenos, y dan reacciones de adición:
CH º CH + 2 H2 ---------> CH3 - CH3

CH º CH + 2 Br2 -----------> CHBr2 - CHBr2

CH º CH + 2 BrH ----------------> CH2Br - CH2Br

El principal de la serie es empleado como materia prima en la fabricación del ácido acético.

Acetileno
Es un alquino encrucijada, puesto que, a partir del acetileno, puede realizarse un número impresionante de síntesis orgánicas:
- por adición de hidrógeno, el acetileno da etileno, C2H4, y etano, C2H6;
- por adición de agua, se obtiene CH3 - CHO (aldehído etílico) y, después, por oxidación, CH3COOH (ácido acétilico);
- la polimerización del acetileno da el benceno.
Por ello, la síntesis del acetileno, realizada por Berthelot en 1862, es un momento importante de la historia de la Química orgánica: haciendo pasar una corriente de hidrógeno por los dos carbones de un arco eléctrico se obtiene acetileno:

C2 + H2 -----------> C2H2

Industrialmente, se prepara el acetileno a partir del carburo cálcico CaC2, obtenido, a su vez, por reacción de la cal viva CaO con el carbón a 2.000 °C; la acción del agua sobre CaC2 da el acetileno:

Alcohilación

Es la acción de un alcano sobre un alqueno para obtener un alcano ramificado más indetonante
La alcohilación se obtiene por tratamiento térmico o por la acción de catalizadores (H2SO4, BF, AlCl3) esta operación realiza verdaderas síntesis de alcanos ramificados



Hidrocarburos bencénicos o aromáticos
Se llaman hidrocarburos bencénicos por el primero de la serie, el benceno, que fue obtenido en 1825 por Faraday.
Existe un gran número de moléculas orgánicas cuya estructura se basa en la del benceno: C6H6.
Buena parte de los primeros compuestos que se estudiaron, pertenecientes a esta familia, presentaban olores fuertes y característicos. Hoy en día, la mayoría de los hidrocarburos aromáticos que se conocen no presentan esta característica.
Algunos de los hidrocarburos aromáticos forman parte de los depósitos de carbono y petróleo que existen en la naturaleza.
En las torres de destilación de las refinerías de petróleo, se aíslan los hidrocarburos aromáticos de los productos petroquímicos.
El petróleo y el carbón son las fuentes principales de hidrocarburos aromáticos.

Aromatización
Se pueden obtener hidrocarburos bencénicos por deshidrogenación, seguido de ciclación, de alcanos. Es probable que la ciclación se haga a partir de alquenos que provengan de una pirolisis deshidrogenante. Se preparan así hidrocarburos aromáticos a partir de alcanos que vengan a partir de alcanos extraídos del petróleo parafínicos.
La aromatización se practica también con miras a obtener carburantes de índice de octano elevados, ya que los hidrocarburos aromáticos son prácticamente indetonantes. En el proceso Catarole se hace pasar carburante parafínico por catalizador de cobre a 650°C y se obtiene como subproducto hidrógeno e hidrocarburos gaseosos (sobre todo alquenos).

Hidrocarburos bencénicos o aromáticos: propiedades químicas
La mayor parte de los derivados del benceno son compuestos de sustitución, aunque en determinadas condiciones también se producen reacciones de adición .

Hidrocarburos bencénicos o aromáticos: reacciones de sustitución
Los reactivos electrófilos (que buscan electrones) dan lugar a reacciones de sustitución electrofílica con el benceno y sus derivados. Los más importantes son:
a) Sulfonación
b) Halogenación
Actúa como catalizador cualquier ácido de Lewis, AlCl3, FeCl3, etc.
c) Alquilación
Es un método para obtener derivados hidrocarbonatos del benceno:
El reactivo es un halogenuro de alquilo, y el AlCl3 es un catalizador.

Hidrocarburos bencénicos o aromáticos: reacciones de adición
El Cl2, en presencia de luz directa, reacciona con el benceno y da el hexaclorociclohexano; en cambio, con luz difusa da una mezcla de compuestos de adición y sustitución .

El benceno
El benceno es un líquido incoloro, de olor parecido al de la gasolina. Es insoluble en agua, aunque soluble en diversos disolventes orgánicos, como el éter, el alcohol, etc.
Su densidad es de 878,8 kg/m3 a 20 °C.
Hierve a 80 °C si la presión es de 1 atm. Sus vapores son tóxicos e inflamables.
El comportamiento químico del benceno nos proporciona una evidencia adicional sobre la especial naturaleza de sus enlaces y de su gran estabilidad. No experimenta las reacciones de adición propias de los hidrocarburos insaturados; la reacción más característica del benceno es la de sustitución de un átomo de hidrógeno.
El uso industrial del benceno es muy amplio; es buen disolvente, siendo el punto de partida para la obtención de otros compuesto, bien sea con un sólo anillo bencénico, bien sea con varias anillos. Veamos algunos ejemplos:
Fenol
Tolueno
Ácido benzoico
Anilina
Naftaleno
Naftaceno
Antraceno
Fenantreno

Función oxigenada
Los principales tipos de compuestos orgánicos que contienen oxígeno son los alcoholes, éteres, aldehídos, cetonas, ácidos carboxílicos y ésteres .
Para comprender la estructura de todos ellos hay que recordar que el oxígeno posee siempre valencia 2, por lo que está siempre unido por dos enlaces covalentes, ya sea con dos átomos diferentes o mediante un doble enlace.

Alcoholes
Los alcoholes se caracterizan por poseer el grupo funcional -OH unido a un átomo de carbono de la cadena.
El más conocido, el alcohol ordinario del vino, es el etanol o alcohol etílico .
La terminación ol es característica del nombre de todos los alcoholes.
El más sencillo, que contiene un sólo átomo de carbono, es el alcohol metílico o metanol , llamado también alcohol de madera o alcohol de quemar.
Es un líquido muy inflamable y tóxico, que se utiliza como disolvente y como combustible.
Cuando el grupo -OH va unido a un anillo bencénico, los alcoholes resultantes se llaman fenoles .
Dentro de una misma molécula puede haber más de un grupo hidroxilo OH, lo que da lugar a los dialcoholes o dioles, trialcoholes o trioles, etc.
El diol más simple es al llamado glicol , que se emplea como anticongelante. La glicerina es un ejemplo de triol. Este compuesto se usa en farmacia y también como materia prima para obtener la nitroglicerina, con la que se fabrica dinamita.
Los alcoholes pueden clasificarse en tres grupos: primarios, secundarios y terciarios, según sea el átomo de carbono al que esté unido el grupo -OH.
Un alcohol es primario si el carbono está unido a un solo radical alquílico y a dos átomos de hidrógeno; secundario, si está unido a dos radicales y un átomo de hidrógeno; y terciario, si está unido a tres radicales.

Alcoholes: propiedades físicas
Los alcoholes son compuestos líquidos o sólidos en las condiciones normales (todos los alcoholes terciarios son sólidos, así como los alcoholes de cadena lineal con más de 16 carbonos).
Todos tienen una densidad inferior a 1, y los primeros términos (de 1, 2 o 3 carbonos) son miscibles en agua en todas las proporciones.
Los puntos de fusión y de ebullición de los alcoholes aumentan su masa molecular al hacerlo.
Tienen, por tanto, un comportamiento paralelo al de los hidrocarburos, pero con una notable diferencia: los puntos de ebullición de los alcoholes y de los fenoles son mucho más altos que los de los hidrocarburos de masa molecular comparable .
Son solubles en agua, disminuyendo la solubilidad con el aumento de la masa molecular. Los alcoholes inferiores y los muy ramificados se disuelven en agua en todas las proporciones; en cambio, a partir de 10 átomos de carbono, la solubilidad es casi nula.
Alcoholes: propiedades químicas
Los alcoholes no son ni ácidos ni básicos: son anfóteros, es decir, cuerpos susceptibles de dar aniones o cationes, según los elementos con los que se unen.
Pueden comportarse como ácidos para dar sales metálicas ( alcoholatos), aunque no se trata de sales verdaderas, puesto que los cuerpos obtenidos no son electrolizables y, mientras que las sales se ionizan en solución, los alcoholatos son descompuestos por el agua (hidrólisis), con reconstitución del alcohol primitivo .
Los alcoholes pueden sufrir una serie de reacciones químicas similares.
Por su importancia, podemos citar las reacciones de substitución y de deshidratación.
- Reacciones de sustitución
Son reacciones en las cuales un elemento , grupo o molécula sustituye el grupo -OH del alcohol .
- Reacciones de deshidratación
La deshidratación se produce cuando un alcohol se trata con ácido sulfúrico.
Esta reacción puede conducir a la formación de un alqueno o a la de un éter, según sea más o menos elevada la temperatura .

Éteres
Los éteres son compuestos en que dos cadenas hidrocarburo (R y R') se unen a un átomo de oxígeno en la forma:
R-O-R'
El éter más importante es el éter dietílico o éter ordinario , utilizado como anestésico y como disolvente. Los éteres son, en general, líquidos muy volátiles (de punto de ebullición bajo) y muy buenos disolventes.
Otros ejemplos son el dioxano y el etil metil éter .

Éteres: propiedades físicas
Aparte del óxido de metilo , que es un gas inflamable, todos los éteres hasta el término en C32, son líquidos.
Son débilmente solubles en agua; en cambio, son excelentes disolventes de las materias orgánicas; en particular, de los cuerpos grasos. Los éteres son más volátiles que los alcoholes correspondientes.

Éteres: propiedades químicas
El enlace carbono-oxígeno que aparece en los éteres (entre los carbonos de R y de R' y O) es difícil de romper. En consecuencia, los éteres reaccionan poco.
Los éteres no son ácidos y, por tanto, no dan compuestos análogos a los alcoholatos; son débilmente básicos, y tratados por un ácido fuerte dan sales de oxonio.
He aquí la reacción con el óxido de metilo:

Aldehídos y cetonas
Los aldehídos y cetonas se caracterizan por poseer ambos el grupo funcional llamado carbonilo C = O, consistente en un átomo de oxígeno unido por medio de un doble enlace a un átomo de carbono .
En el caso de los aldehídos, una de las dos valencias del grupo carbonilo está unida a un átomo de hidrógeno, mientras que la otra puede estar unida a cualquier cadena de hidrocarburo .
H-CHO formaldehído o formol
CH3-CHO acetaldehído
benzaldehído

Oxidación
La oxidación de alcanos por oxígeno se produce a temperaturas muy inferiores a las de inflamación. Si la intervención de peróxidos en las reacciones explosivas no es segura, esto se lleva a cabo a una temperatura de 150 – 200°C. La iniciación de oxidación se produce por la descomposición de peróxidos de hidrocarburos, resultantes de la fijación de la molécula de oxígeno sobre otra de hidrocarburo, esta es lenta en ausencia de catalizador, dando lugar a compuestos con predominio de aldehídos y de sustancias diversas: agua, monóxido y dióxido de carbono.

En las cetonas, las dos valencias del grupo carbonilo están unidas a dos cadenas de hidrocarburo .
propanona o acetona
butanona
ciclohexanona
Algunos de los compuestos tienen gran importancia en la industria química.
El metanal , llamado también formaldehído, se utiliza profusamente en la fabricación de plásticos, y la propanona , llamada también acetona, es utilizada como disolvente. El metanal es el único aldehído gaseoso, mientras que la acetona es líquida.

Aldehídos: propiedades físicas
A excepción del metanal, que es gaseoso, los otros aldehídos son líquidos y solubles en agua, excepto los aldehídos de peso molecular muy elevado, que son sólidos.

Los puntos de ebullición son bastante altos si los comparamos con compuestos de masa molecular semejante .

Aldehídos: propiedades químicas
1- Los aldehídos son productos intermedios entre los alcoholes y los ácidos. Por tanto, dan un alcohol por hidrogenación , y un ácido por oxidación .
2- La ruptura del doble enlace C = O del grupo funcional transforma el carbonilo C = O en C - OH; se obtiene entonces un cuerpo dos veces alcohol (un diol) .
Existe ahí una reacción de adición debida al carbonilo C = O.
3- Reacción de adición con el amoníaco NH3: se obtiene un aldehído-amoníaco . Estos cuerpos, poco estables, aparecen como productos intermedios en ciertas reacciones.
4- Condensación de los aldehídos (= aldolización): se obtienen aldehídos-alcoholes o aldoles .
5- Polimerización: se obtienen tanto polímeros lineales como polímeros cíclicos.
Por ejemplo, el metanal (nombre común: formaldehído o aldehído fórmico) en solución acuosa, da un sólido de cadena lineal, llamado polioximetileno:
H - O - CH2 - O - CH2 - O - CH2 - O - ... - CH2 - O - H

El polioximetileno, calentado con un ácido diluido da un trimero cíclico (tres moléculas de formaldehído en ciclo), el trioximetileno:
Señalemos que los polímeros del metanol son la materia prima de ciertos plásticos, de precio de coste bajo. Su defecto reside en su inestabilidad al calor (punto de fusión hacia 60 °C).

Cetonas: propiedades físicas
Las cetonas son líquidos hasta el término en C11, a partir del cual son sólidos .
Su olor agradable al olfato humano es característico, y se encuentran en muchas esencias, a las que confiere su perfume.
Su punto de ebullición es siempre más bajo que el del alcohol secundario del que derivan, pero más alto que el de los aldehídos, de los que son isómeras.

Cetonas: propiedades químicas
Las propiedades químicas de las cetonas son parecidas a las de los aldehídos. Las diferencias se comprenden a partir de la estructura de las cetonas.
1- Hidrogenación: al ser una cetona resultado de la oxidación de un alcohol secundario ; la hidrogenación regenera ese alcohol .
Una hidrogenación más a fondo proporciona alcoholes biterciarios:
2- La oxidación de las cetonas es más difícil de realizar que la de los aldehídos, puesto que no pueden fijar oxígeno en su grupo funcional sin que se rompa su cadena carbonada.

Ácidos orgánicos
Los ácidos orgánicos poseen el grupo funcional denominado carboxilo -COOH.
La estructura general de estos compuestos es:
Las propiedades de ácido se deben a que estos compuestos pueden disociarse .
Algunos ejemplos de ácidos sencillos son el ácido fórmico , llamado así por encontrarse en las hormigas, el ácido acético , del vinagre, y el ácido propanoico o propiónico.
Cuando el radical R es una cadena lineal de hidrocarburo formada de 15 a 18 átomos de carbono, los ácidos correspondientes se denominan ácidos grasos.
C15H31-COOH ácido palmítico o hexadecanoico
C16H33-COOH ácido margárico o heptadecanoico
C17H35-COOH ácido esteárico u octadecanoico

En la cadena de un ácido graso, puede haber también dobles enlaces, como ocurre en el ácido oleico .
Existen también moléculas con varios grupos ácido: diácidos, triácidos, etc. .

Ácidos orgánicos: propiedades físicas
Los ácidos carboxílicos son líquidos en condiciones normales de temperatura y presión, hasta el término en C11; más allá, son sólidos.
Su punto de ebullición aumenta regularmente con su peso molecular; su punto de fusión es primeramente decreciente hasta el término en C5, y después, creciente .

Ácidos orgánicos: propiedades químicas
El carácter ácido proporciona una tendencia a disociarse produciendo iones H+. Dicha tendencia disminuye en la serie al aumentar el número de carbonos.
Al igual que los ácidos inorgánicos, producen reacciones de neutralización con las bases:
Reacciones de esterificación. Consisten en la reacción de un ácido carboxílico y un alcohol. De la misma se obtiene un éster y agua. La reacción se cataliza con un ácido inorgánico. Aunque formalmente se parecen a las reacciones de neutralización, éstas son reacciones de equilibrio, incompletas, y el éster no es una sal:
La reacción inversa se denomina saponificación (formación de jabón), favorecida con un hidróxido alcalino, en cuyo caso se produce la sal del ácido y el alcohol. Los jabones naturales se obtienen saponificando las grasas con sosa o potasa cáusticas.

Función nitrogenada
El nitrógeno actúa normalmente en los compuestos orgánicos con valencia 3 .
En los dos tipos más importantes de compuesto nitrogenados, las aminas y las amidas, que trataremos a continuación, el nitrógeno forma tres enlaces covalentes simples uniéndose a átomos de carbono o de hidrógeno.
El único caso en que el nitrógeno actúa con valencia 5 es el de los nitrocompuestos.

Las aminas
Las aminas son compuestos cuyas moléculas resultan de sustituir los átomos de hidrógeno del amoníaco, NH3, por cadenas hidrocarbonadas. Existen tres tipos de aminas diferentes, llamadas primarias, secundarias y terciarias, según se sustituyan uno, dos o tres hidrógenos del amoníaco, respectivamente.
Algunos ejemplos de aminas sencillas son los siguientes:
Metilamina
Metil-etilamina
Trietilamina
Piperidina

Las aminas en las que alguna cadena R sea un anillo bencénico se denominan aminas aromáticas o anilinas.
El nombre de anilina corresponde, en realidad, a la más sencilla , que es una materia prima básica para la fabricación de colorantes y también para la industria farmacéutica. Es un líquido de olor característico, poco soluble en agua.

Aminas: propiedades físicas
Las aminas son, en general, líquidos; las de peso molecular muy elevado son sólidos. Las metilaminas con CH3 y la monoetilamina son gaseosas.
Su olor pútrido es característico, y recuerda el del amoníaco (pescado o huevos podridos). Son solubles en agua y en alcohol, volátiles.
Dimetilamina
Trimetilamina
Etilamina

Aminas: propiedades químicas
Las propiedades químicas de las aminas se reflejan en los siguientes apartados:
1- Son bases monovalentes, con propiedades que recuerdan las del amoníaco. En particular, por neutralización de un ácido, las aminas dan sales:
2- El nitrógeno de una amina posee, además, unos electrones no compartidos, que puede poner en común con otros grupos. Se llega así a la formación de amidas (no confundirlas con las aminas), de fórmulas generales:
R - CONH2 amida primaria
(R - CO)2NH amida secundaria
(R- CO3)N amida terciaria

La introducción del derivado R - CO se denomina acilación.
3- Acción del ácido nitroso (HNO2): este ácido sólo actúa sobre las aminas primarias o secundarias:
4- Con los cloruros de ácidos, los ésteres y los anhídridos de ácidos, las aminas se condensan y proporcionan amidas. Las reacciones más importantes desde el punto de vista biológico, son las:
- del cloruro de carbonilo O = CCl2;
- de los ésteres O = C = N - R;
se obtienen entonces unas sustancias llamadas diureínas que derivan de la urea, O = C(NH2)2.

Las amidas
Las amidas tienen una estructura parecida a los ésteres, pero con un grupo amina en lugar del -OH de éstos.
Las más sencillas corresponden a la estructura general:
Igual que en las aminas, existe la posibilidad de que uno o los dos átomos de hidrógeno unidos al N se sustituyen por otras cadenas hidrocarbonadas. Esto da lugar a las amidas primarias y a las secundarias:
N-metilacetamida (amida primaria)
N-metil, N-etil propanamida (amida secundaria)

Amidas: propiedades físicas
Las amidas son unos sólidos cristalizados, con un punto de fusión bien determinado.
Sus propiedades básicas son débiles, y se deben a la presencia del grupo NH2 (electropositivo); pero, en ciertas condiciones, un átomo de hidrógeno de NH2 puede ser sustituido por un metal, y la amida se comporta entonces como un ácido.
Estamos, pues, en presencia de cuerpos anfóteros, susceptibles de dar aniones o cationes, según los casos.

Amidas: propiedades químicas
Algunas reacciones importantes de las amidas, son:
1- Saponificación por una base alcalina:
2- Acción del ácido hipocloroso sobre una amida primaria:
R - CONHCl es una cloramida; las cloramidas tienen propiedades antisépticas.

Nitrilo
La función nitrilo se caracteriza por la presencia del grupo -C º N en la molécula.

Los nitrilos se designan como los ácidos (alcanoicos) que les corresponden:
Ácido fórmico (metanoico) Nitrilo fórmico (ácido cianhídrico)
Ácido acético (etanoico) Nitrilo acético (cianuro de metilo)
El grupo -CN es muy estable; además, puede ionizarse y convertirse en el ion electronegativo CN-.
También se designa este radical con la abreviación Cy, y los nitrilos distintos que HCN se denominan entonces cianuros: CH3CN (o CH3Cy) es el cianuro de metilo, y C2H5Cy es el cianuro de etilo.
Señalemos también el cianuro de alilo: CH2 = CH - CH2 - Cy (el alilo es un alcino cuyo nombre reglamentario es propeno-2 ilo), presente en la mostaza.

Nitrilos: propiedades químicas
Los nitrilos derivan de ácidos carboxílicos.
Los nitrilos por hidratación, forman en primer lugar amidas, según la reacción:
y por hidratación completa se transforman en la sal amoníaca del ácido correspondiente
La hidrogenación de los nitrilos produce aminas primarias: