na hibridização. Fig.2 184 A ligação tripla C : : :C é uma combinação duma ligaçãoδ e de duas ligação л. Durante a formação da molécula de acetileno em cada um dos átomos de carbono participam na hibridização uma orbital s e somente uma orbital p, em conseqüência forma-se as duas nuvens electrónicas híbridas sp que participam na formação de duas ligações δ. As nuvens de dois electrões p de cada C não se hibridizam, mantem a sua configuração e participam na formação de duas ligações л, deste modo o acetileno tém, no total, três ligações δ ( uma C-C e duas C-H ), orientadas ao longo duma linha, e duas ligações л, orientadas nos dois planos mutuamente perpendiculares. Fig. 3 As ligações múltiplas ( duplas e triplas ) nas reacções transformam-se facilmente em simples, essa passagem explica-se pelo facto de normalmente as ligações л possuirem uma estabilidade menor, portanto uma estabilidade menor em comparação com as ligações δ. Portanto as ligações múltiplas são mais estáveis do que as simples e a sua ruptura requerem o dispêndio de maior energia. 30.3. Hidrocarbonetos Saturados 1.1. Alcanos-Hidrocarbonetos saturados de ligações simples entre os átomos de carbono ( C-C ). Tém como fórmula geral: CnH2n+2(onde n é o número de átomos de carbono, essa regulardade dá a 185 possibilidade de escrever a fórmula da composição para um hidrocarboneto saturado com qualquer número de átomos de carbono (n=3: C3H8)). 30.4. Ocorrência Os alcanos, especialmente o metano é relactivamente abundante na natureza, ele é uma parte integrante do gás natural (até a 97%), encotra-se no gás de óleo (que se liberta durante a explosão do petróleo), bem como no gás de coque. eles fazem parte do petróleo e produtos da sua refinação. 30.5. Método de Obtenção I. Aumento do número de carbono a) Síntese de Wurtz: 2CH3-Cl + 2Na CH3-CH3 + 2NaCl b) Síntese de Kolbe (Electrólise do ácido carboxílico): O // I 2CH3-C + 2HOH CH3-CH3 + 2NaOH + 2CO2 + H2 OH Na+ II- Diminuição da cadeia (degradação de Mas ) O // Cao CH3 __ C + NaOH CH4 + Na 2CO3 ONa Fusão III- Métodos que conservam o número de carbono na cadeia: a). Método de Sabatier Senderens: CH2=CH-CH3 + H2 CH3-CH2-CH3 b). Método de Berthelot: CH3-OH + HI CH3-I + H2O CH3-I +HI CH4 + 2I2 CH3-OH + 2HI CH4 + H2O + I2 186 c). Método de Grignard CH3-MgBr + HOH CH4 + Mg(OH)Br 30.6. Propriedades. 30.6.1. Propriedades fisicas dos alcanos Os alcanos são solúveis em água e solúveis em compostos orgânicos, os carbonos 1 a 4 átomos são gases. Os membros médios com carbono 5 á 16 são líquidos a temperatura de 200c e os restantes em condições comuns encontram-se no estado sólido. Em todo caso, as temperaturas de ebulição e solidificação são mais altas, quanto maior for a massa molecular de hidrocarbonetos. 30.6.2. Propriedades químicas Os alcanos são muito inertes, entram apenas nas reacções de substituição de hidrogênio que se processam extremamente lentamente, e não deslocam as soluções do bromo e do permanganato de potássio a frio: CH3-CH3 + Cl2 CH3-CH2-Cl + HCl CH3-CH3 + HONO2 CH3-CH2-NO2 + H2O (nitração) CH3-CH3 + HOSO3 CH3-CH2-SO3H + H2O (sulfonação) CH3-CH3 + 7/2O2 2CO2 + 3H2O (combustão completa) 30.7. Aplicação Todos os hidrocarbonetos saturados ardem e podem ser aplicados a titulo do combustível. Fazendo parte do petróleo, no decorrer da destilação fracionada é dividido em fracções que diferem pelas suas temperaturas de ebulição. Dele obtêm-se a gasolina (benzinas), os petróleos iluminantes (querosene); os óleos pesados (gasóleo) e dos seus resíduos são abtidos óleos lubrificantes pesados, vaselina, parafina. 187 30.8. Hidrocarbonetos Insaturados Alcenos ou alquenos-são hidrocarbonetos com cadeia dupla, sendo o primeiro membro da série homóloga dos hidrocarbonetos insaturados etilénicos, o etileno ou CH2=CH2, a composição de qualquer hidrocarboneto dessa série é exprimida pela formação geral CnH2n. Ex: n=4 C4H8 (CH3-CH2-CH2-CH3). 30.9. Métodos de Obtenção de hidrocarbonetos insaturados. 30.9.1. Na indústria. a). O Processo de Craking ( pirólise )-que consiste na desintegração dos hidrocarbonetos com cadeias compridas por moléculas de comprimento menor. CH3-CH2-CH2-CH2-CH2-CH3 Cracking CH3-CH2-CH2-CH3 + CH2=CH2 b) Desihidratação dos alcoois CH2-CH2-OH H2SO4/Al2O3 CH2=CH2 + H2O | H c) Desihidrogenação catalítica dos Hidrocarbonetos saturados CH3- CH3 CH2=CH2 + H2 (Etileno) CH3- CH2-CH2-CH3 CH2=CH-CH=CH2 + 2H2 (Butadieno) 30.9.2- Laboratoriais a) Haletos de alquila com KOH CH3- CH-CH2 + KOH Alcoól CH3- CH=CH2 + KCl + H2O 188 | | Cl H b) Regra de Saytzeff H+ CH3- CH-CH2 + Zn CH3- CH=CH2 + ZnCl2 | | Cl Cl II-Alcinos ou Alquinos-são hidrocarbonetos com ligação tripla, sendo o acetileno (CH:::CH ), o primeiro na série homóloga dos hidrocarbonetos insaturados acetilênicos, tem a fórmula geral CnH2n-2. Ex: n=4 C4H6 (CH3-C:::C-CH3 ). 30.10. Método de Obtenção 30.10.1. Indústriais: a) Pirólise (método novo e moderno de obtenção do acetileno)-Transformação de hidrocarbonetos (metano) a altas temperaturas: 2CH4 1500 0C CH:::CH + 3H2 b) Acção da água sobre o carbeto de cálcio( o mais divulgado ): CaC2 + 2H2O CH:::CH + Ca(OH)2 II- Laboratoriais: a) A partir de derivados halogenados: CH3-CH-CH2 + 2KOH ALCOOL CH3-CH:::CH + 2KBr + 2H2O | | Br Br b) A partir de derivados com acetileno de K ou Na CH:::CNa + Cl-CH2-CH3 CH:::C-CH3 + NaCl c) A partir de alcoois (desihidratação): 189 CH3-CH-CH2 CH3-C:::CH + 2H2O | | OH OH 30.12. Propriedades. 30.12.1. Propriedades fisicas dos alcenos e alcinos As propriedades físicas dos hidrocarbonetos insaturados etilénicos e acetilênicos nas suas séries homólogas variam, os representantes imferiores são os gases, os mais compostos são os líquidos, e os restantes são substâncias com as temperaturas de fusão e ebulição gradualmente crescente, que se encontram em condições comuns, no estado sólido. 30.12.2. Propriedades químicas dos alcenos e alcinos Os hidrocarbonetos insaturados diferem muito dos saturados segundo as propriedades químicas, eles são excepcionalmente reactivos e entram nas varias reacções de adição dos átomos ou grupo de átomos aos átomos de carbono da ligação dupla ou tripla, neste caso as ligações múltiplas rompem-se facilmente e transformam-se nas simples. a). Sofrem Hidrogenação: CH3-CH=CH2 + H2 ∆ Ni CH3-CH2-CH3 CH3-CH2-C:::CH + H2 Pt CH3-CH2-CH=CH2 + H2 C4H10 b)-Reacção de adição de Haletos de hidrogênio: CH3-CH=CH2 + HCl CH3-CH-CH3 |