Hidrocarbonetos alcano

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Hidrocarbonetos 
Alcanos 
Ocorrência 
• Gás natural 
• Petróleo 
Frações constituintes do petróleo 
 Frações constituintes do petróleo 
Fração Te/C N de átomos C 
Gás < 20 C1-C4 
Éter de petróleo 20-100 C5-C7 
Gasolina natural 40-205 C5-C10 e alcanos cíclicos 
Querosene 175-325 C12-C18 e aromáticos 
Óleo combustível 275-400 C12-C25 
Óleo lubrificante 400-500 C25-C35 
Asfalto Sólidos Compostos policíclicos 
Número de isômeros de alcanos 
Fórmula 
Molecular 
Número Possivel de 
Isômeros 
Constitutionais 
Fórmula 
Molecular 
Número Possivel de 
Isômeros 
Constitutionais 
C4H10 2 C10H22 75 
C5H12 3 
C11H24 159 
C6H14 5 
C15H32 4.347 
C7H16 9 
C20H42 366.319 
C8H18 18 
C30H62 4.111.846.763 
C9H20 35 
C40H82 62.481.801.147.341 
Classificação dos átomos de carbono 
Nomenclatura: Alcanos não ramificados 
Nome Fórmula Nome Fórmula 
Metano CH4 Heptadecano CH3[CH2]15CH3 
Etano CH3CH3 Octadecano CH3[CH2]16CH3 
Propano CH3CH2CH3 Nonadecano CH3[CH2]17CH3 
Butano CH3[CH2]2CH3 Icosano CH3[CH2]18CH3 
Pentano CH3[CH2]3CH3 Henicosano CH3[CH2]19CH3 
Hexano CH3[CH2]4CH3 Docosano CH3[CH2]20CH3 
Heptano CH3[CH2]5CH3 Tricosano CH3[CH2]21CH3 
Octano CH3[CH2]6CH3 Triacontano CH3[CH2]28CH3 
Nonano* CH3[CH2]7CH3 Hentriacontano CH3[CH2]29CH3 
Decano CH3[CH2]8CH3 Tetracontano CH3[CH2]38CH3 
Undecano CH3[CH2]9CH3 Hentetracontano CH3[CH2]39CH3 
Dodecano CH3[CH2]10CH3 Pentacontano CH3[CH2]48CH3 
Tridecano CH3[CH2]11CH3 Hexacontano CH3[CH2]58CH3 
Tetradecano CH3[CH2]12CH3 Heptacontano CH3[CH2]68CH3 
Pentadecano CH3[CH2]13CH3 Octacontano CH3[CH2]78CH3 
Hexadecano CH3[CH2]14CH3 Hectano CH3[CH2]98CH3 
 
 
Nomenclatura: Alcanos ramificados 
CH3 C CH3
CH3
CH3
Neopentano
CH3 CH
CH3
CH2 CH2 CH3
Isoexano
CH3 CH CH2
CH3
CH3
Isopentano
CH3 CH CH3
CH3
Isobutano 
CH3 CH2 CH CH2 CH CH CH2 CH3
CH3 CH3CH3
2 3 4
567
8
8
765
4 3 2
1
1 3,4,6-trimetiloctano (correto)
3,5,6-trimetiloctano (incorreto)
2-metil-6- tert-butilnonano (incorreto) 
6 -tert-butil-2-metilnonano (correto)
18
7
6
5
4
3
29
Nomenclatura: Cicloalcanos 
CiclopentanoCiclobutanoCiclopropano CicloeptanoCicloexano
1,2-dimetilciclopentano
CH3
CH3
Metilciclobutano
CH3
1-etil-3-metilcicloexano
6
5
4
3
2
1
CH3
CH2CH3
Propriedades Físicas 
 N de carbonos Te/C Tf/C  (g cm
-3), 20 C 
 1 -162,0 -182,5 0,5547 
 2 -88,5 -172,0 0,5090 
 3 -42,0 -184,7 0,5005 
 4 0,5 -138,3 0,5787 
 5 36,1 -130,0 0,5572 
 6 68,3 -95,0 0,6603 
 7 98,4 -90,5 0,6837 
 8 125,7 -56,8 0,7026 
 9 150,8 -54,0 0,7177 
 10 174,1 -29,7 0,7299 
 11 195,9 -25,6 0,7402 
 12 216,3 -9,6 0,7487 
 13 235,4 -5,5 0,7564 
Isomeria comformacional 
(I) (II)
C
C
H
H
H
H
H
H
C
C
H
H
HH
H
H
HH
H
HH
H H
H
H
H
H
H
1
2
rotação de 60º
(III) (IV)
(I) (II)
C
C
H
H
H
H
H
H
C
C
H
H
HH
H
H
HH
H
HH
H H
H
H
H
H
H
1
2
rotação de 60º
(III) (IV)
(I) (II)
C
C
H
H
H
H
H
H
C
C
H
H
HH
H
H
HH
H
HH
H H
H
H
H
H
H
1
2
rotação de 60º
(III) (IV)
Conformação de cicloalcanos 
• Ciclopropano: ângulo de 60 
• Ciclobutano: ângulo de 88 
• Ciplopentano: ângulo de 108° 
 
• Tensão angular: tensão provocada pela 
expansão ou compressão dos ângulos de 
ligação 
• Tensão de torção: tensão provocada pela 
interação de ligações sobre átomos vizinhos 
• Impedimento estérico: Tensão provocada 
pelas interações repulsivas quando átomos se 
aproximam muito um do outro 
Cicloexano: ângulo de 111,5° 
1
4
1
H H
H
H H
H
H
H
H
H
HH
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
Cornformação
em cadeira (I)
Cornformação
em bote (II)
Cornformação
em cadeira (III)
H
H
H
H
H
H
H
H
1
4
H
H
H
H H
H
H
H
1
Axial bond up
Vertex of ring up
Axial bond up
Vertex of ring up
 
 
Axial
ring
flip
Axial
1
2
34
5
6 Equatorial
Equatorial
12
3
4
5
6
(1)
(axial)
(equitorial)
(less stable)
(2)
(more stable by 7.5 kJ mol

)
H
H
H
H
H
H
CH3
H
H
H
H
H H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
CH3
(a)
H
H
H
H
H
H
CH3
H
H
H
H
H H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
CH3
1
3
5
(b)
Sínteses de alcanos e 
cicloalcanos 
Hidrogenação de alquenos e 
alquinos 
• Hidrogenação catalítica: 
 
 C
C
+
H
H
C
C
H
H
Pt, Pd, or Ni
solvent,
Alkene Alkane
pressure
Hidrogenação de alquenos e 
alquinos 
C
C
+ 2 H2
C
C
H H
H H
Alkyne Alkane
Pt, Pd, or Ni
solvent,
pressure
Hidrogenação de alquenos e 
alquinos 
• Exemplos Específicos 
CH3CH CH2 + H H CH3CH CH2
H
Ni
propene propane
(25 
o
C, 50 atm)
C2H5OH
H
+ H2
Cyclohexene Cyclohexane
Ni
(25 
o
C, 50 atm)
C2H5OH
Reducão de Haletos de alquila 
R X Zn HX ZnX2+ + R H +
R X
Zn, HX
R H
(ZnX2)
or*
Reducão de Haletos de alquila 
2
Zn
2 CH3CH2CHCH 3
H
ZnBr2+
sec-Butyl bromide
 (2-bromobutane)
Butane
HBr
CH3CH2CHCH 3
Br
Reações Químicas de 
Alcanos 
Reações Químicas de Alcanos 
• São geralmente inertes a muitos reagentes químicos. 
 
• Não são afetados pela maioria das bases. 
 
• Não tem pares de elétrons não compartilhados para ser 
atacados por ácidos. 
 
• Parafinas (Latin: parum affinis, pouca afinidade). 
 
• Reagem com cloro e bromo quando aquecidos, e 
reagem explosivamente com flúor. 
 
• Reagem vigorosamente com oxigênio quando uma 
mistura apropriada é inflamada - combustão. 
Halogenação de Alcanos 
Reação de Halogenação 
• Com metano a reação produz uma mistura de halometanos e 
HX. 
 
 
 
 
 
• Halogenação de alcanos é uma reação de substituição. 
 
 R–H + X2 R–X + H–X 
H C
H
H
H H C
X
H
X H C
X
X
X X C
X
X
XH C
H
H
X+ + + + + H XX2
heat
or
(The sum of the number of moles of each halogenated methane 
produced equals the number of moles of methane that reacted.)
light
Methane Halogen Halo-
methane
Dihalo-
methane
Trihalo-
methane
Tetrahalo-
methane
Hydrogen
halide
Mecanismo de Reação Radicalar 
Energia de Dissociação 
Homolítica 
> > >
Tertiary > Secondary > Primary > Methyl
CC
C
C
CC
H
C
CC
H
H
CH
H
H
 
 
 
 
1
o
 radical
2
o
 radical
PE PE
15 kJ mol
1
CH3CH2CH2
3
o
 radical
Ho = +381 kJ mol1
Ho = +410 kJ mol1
CH3CHCH3
CH3CCH3
CH3CHCH2
29 kJ mol
1
1
o
 radical
CH3
CH3
CH3
CH3CH2CH2 + H
CH3CHCH3+ H
+ H
Ho = +410 kJ mol1
Ho = +395 kJ mol1
+ H
Reações de SubstituiçãoMúltipla versus Seletividade 
• O Cloro é relativamente não seletivo  e não discrimina os 
diferentes tipos de átomos de hidrogênios (1°, 2° e 3°) em um 
alcano. 
 
 
 
 
 
• Bromo é geralmente menos reativo e mais seletivo. 
CH3CHCH 3
light
Cl2
CH3
CH3CHCH 2Cl
CH3
CH3CHCH 3
CH3
+ H Cl+ + polychlorinated
products
Cl
Isobutane Isobutyl chloride tert-Buty chloride (23%)
(48%) (29%)
Traços
CH3 CH CH2Br
CH3
+
> 99%
CH3 C CH3
CH3
Br
C127 
o
Br2
CH3 C
CH3
CH3
H
Combustão 
Calor de combustão 
• É a variação de entalpia para a oxidação 
completa do composto  para converter 
hidrocarboneto em CO2 e água. 
• Para o metano, o calor de combustão é 
-803 kJ mol–1 (–191.9 kcal mol–1): 
• O calor de combustão pode ser usado 
para medir a estabilidade relativa dos 
isômeros 
Calor de Combustão de 
cicloalcanos 
Cycloalkane (CH2)n n 
Heat of 
Combustion 
(kJ mol–1) 
Heat of Combustion 
per CH2 Group 
(kJ mol–1) 
Ring Strain 
(kJ mol–1) 
Cyclopropane 3 2091 697.0 (166.59)a 115 (27.49)a 
Cyclobutane 4 2744 686.0 (163.96)a 109 (26.05)a 
Cyclopentane 5 3320 664.0 (158.70)a 27 (6.45)a 
Cyclohexane 6 3952 658.7 (157.43)a 0 (0)a 
Cycloheptane 7 4637 662.4 (158.32)a 27 (6.45)a 
Cyclooctane 8 5310 663.8 (158.65)a 42 (10.04)a 
Cyclononane 9 5981 664.6 (158.84)a 54 (12.91)a 
Cyclodecane 10 6636 663.6 (158.60)a 50 (11.95)a 
Cyclopentadecane 15 9885 659.0 (157.50)a 6 (1.43)a 
Unbranched alkane 658.6 (157.39)a ––– 
a. kcal mol–1.