Alcanos: Estrutura e Reações

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Introdução
Os Alcanos são os compostos orgânicos mais simples dentre os demais, eles são cadeias de hidrocarbonetos (átomos de carbono e hidrogênio) formadas apenas por ligações simples. Os alcanos não são, de modo geral, afetados pela maioria das bases. Isto acontece devido à baixa polaridade das ligações carbono-hidrogênio. Além disso, as moléculas dos alcanos não possuem elétrons não-compartilhados para oferecer campos para ataques pelos ácidos, levando à baixa reatividade em relação a vários reagentes.
Contudo, quando aquecidos, os alcanos também reagem, além do oxigênio, com o cloro, o bromo e o flúor.
Os alcanos se apresentam em condições ambientes, nas fases sólida, líquida ou gasosa, conforme o número de átomos de carbono. Alcanos de cadeia normal se apresentam da seguinte maneira: 
• Um a quatro carbonos: gases. 
• Cinco a dezessete carbonos: líquidos. 
• Dezoito carbonos em diante: sólidos.
A fórmula dos alcanos é dada por CNH2N+2
Reações
1- Craque ou Pirólise
Os alcanos, quando convenientemente aquecidos, sofrem ruptura homolítica na cadeia, simétrica ou não, resultando outros alcanos e alcenos de cadeias menores. Essa reação é muito usada para se obter gasolina (mistura de octanos) a partir de querosene e óleo diesel (alcanos com mais de 16 carbonos). O alcano passa através de uma câmara aquecida (cerca de 400 a 600o C), utilizando geralmente um catalisador formado por óxidos metálicos. Essas reações também produzem certa quantidade de hidrogênio. 
2- Halogenação
A halogenação de um alcano se dá por substituição de um átomo de hidrogênio por um halogênio, resultando em um haleto de alquila ( isso pode ocorrer em um ou mais átomos de hidrogênio ). Por exemplo, na cloração do metano e do etano os produtos são, respectivamente, cloro metano e cloro etano. Para alcanos com mais de dois carbonos existe mais de uma possibilidade para o halogênio se posicionar. Deste modo o produto da reação será uma mistura de isômeros de posição. Entretanto, as quantidades dos isômeros formados diferem-se na mistura. A reação ocorre via radicais livres.
3- Nitração
Os alcanos podem ser nitrados utilizando-se ácido nítrico concentrado em condições enérgicas (aprox. 400ºC), produzindo nitro-compostos.
4- Sulfonação
Os alcanos podem ser sulfonados utilizando-se ácido sulfúrico concentrado a altas temperatura, produzindo ácidos sulfônico.
5- Halogenação de alcanos superiores:
A halogenação de alcanos maiores segue o mesmo mecanismo da halogenação do metano. No entanto, quando se trata do Bromo, que é bem mais seletivo que o Cloro e o Flúor, a substituição será realizada preferencialmente no hidrogênio terciário.
Já com o Flúor, as concentrações dos produtos seriam praticamente iguais; a final o flúor é muito mais reativo que o Cloro e o Bromo, fazendo com que seja muito pequena a diferença da velocidade na qual um hidrogênio primário, secundário ou terciário reage com o Flúor.
Aplicação
O (CH4), popularmente conhecido como metano, é um gás que possui algumas características bastante específicas: é incolor e inodoro, além disso, na água possui baixa solubilidade e, adicionado ar, seu potencial explosivo é bastante alto.
Um dos hidrocarbonetos mais simples que existe, o gás metano é encontrado na atmosfera em uma proporção de 1,7 partículas por milhão (PPM).
Além disso, como sua produção pode ser feita por meio de processos naturais diversos, como, por exemplo, a partir de matéria orgânica, o metano é considerado um biogás, sendo largamente utilizado como fonte de energia.
Veja abaixo algumas formas de produção natural do gás metano:
– Por meio do aquecimento de biomassa anaeróbica;
– Por meio da decomposição do lixo orgânico;
– Através da extração de combustíveis do tipo minerais, especialmente o petróleo;
– Através do metabolismo de algumas bactérias;
– Através do processo digestivo natural de animais herbívoros;
– Em vulcões de lama.
Hoje, já existem diversas aplicações para o gás metano. Um exemplo é a sua utilização como matéria prima para a fabricação de etanol, dióxido de carbono, cloreto de metila, amônia, diclorometano e acetileno.
Atualmente, o gás natural que vem sendo utilizado como combustível alternativo em diversos veículos de transporte, tais como ônibus e caminhões, tem em sua composição um total de 90% de gás metano.
Ao passo em que é uma excelente fonte de energia alternativa, o gás metano é também um grande vilão do meio ambiente, uma vez que contribui ativamente para a formação do efeito estufa e para o aquecimento global.
Há também alguns perigos diretos aos seres humano do contato com o gás metano, principalmente em ambientes de trabalho onde há exposição e contato, pois, caso seja inalado, o gás pode causar parada cardíaca, asfixia, inconsciência e provocar até danos severos no sistema nervoso.