Los hidrocarburos son compuestos orgánicos constituidos exclusivamente por átomos de carbono e hidrógeno. La ciencia que estudia estos compuestos básicos es la química orgánica. Cabe destacar que las cadenas de átomos de carbono tienen la facultad de ser lineales o ramificadas; y abiertas o cerradas. Aquellos que poseen otros elementos químicos en su molécula, o heteroatomos, se les conoce con el nombre de hidrocarburos sustituidos.
Una gran cantidad de los hidrocarburos que se hallan en el planeta son producidos naturalmente en el petróleo crudo. En estos, la materia orgánica descompuesta proporciona una abundancia de carbono e hidrógeno, logrando catenarse para constituir cadenas supuestamente infinitas.
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Tipos de hidrocarburos
Los hidrocarburos no solo pueden encontrarse en el planeta Tierra, sino también en otros en los que no habido vida para generar petróleo. Tal es el caso de Júpiter, Saturno, Titán y Neptuno; que son planetas compuestos en parte por hidrocarburos como son el metano y el etano.
Los tipos de hidrocarburos se clasifican en hidrocarburos alifáticos e hidrocarburos aromáticos:
Hidrocarburos Alifáticos
Son compuestos orgánicos formados por carbono e hidrógeno con carácter no aromático. Los alcanos son los compuestos alifáticos aciclicos más sencillos; es decir, agrupaciones hidrocarbonadas lineales de fórmula CH3-(CH2)n-CH3.
Cabe destacar que si la cadena alifática se cierra y forma un anillo, el compuesto se designa como hidrocarburo alicíclico o hidrocarburo alifático cíclico. Los más simples de este grupo son los cicloalcanos.
Los cicloalcanos o alcanos cíclicos son hidrocarburos saturados, que pueden presentar cadenas lineales; sin embargo su esqueleto es constituido únicamente por átomos de carbono acoplados entre ellos con enlaces simples en forma de anillo. Su fórmula genérica es CnH2n. Según la formula, son isómeros de los alquenos. Asimismo, existen compuestos que poseen varios anillos, denominados compuestos policíclicos.
Hidrocarburos Aromáticos
Un hidrocarburo aromático o areno se trata de un compuesto orgánico cíclico conjugado cuya estabilidad es mayor debido a la deslocalización electrónica de enlaces π.
Es necesario que se cumplan ciertas premisas para que ocurra la denominada aromaticidad. Un ejemplo de esto sería que los dobles enlaces resonantes de la molécula estén conjugados y existan dos formas resonantes equivalentes, por lo menos.
En un principio, el término Hidrocarburos Aromáticos estaba condicionado a un producto del alquitrán mineral denominado benceno, y a sus derivados. No obstante, en el presente, este incluye casi la mitad de todos los compuestos orgánicos; mientras que los demás son los nombrados compuestos alifáticos.
El benceno (C6H6) es el exponente emblemático de la familia de los hidrocarburos; sin embargo, otros ejemplos destacan; como por ejemplo, la familia de anulenos, que son hidrocarburos monocíclicos totalmente conjugados de fórmula general (CH)n.
Los hidrocarburos aromáticos más importantes incluyen todas las hormonas y vitaminas, a excepción de la vitamina C; así como, en esencia, todos los condimentos, perfumes y tintes orgánicos; sean aquellos sintéticos como los naturales; además de los alcaloides que no son alicíclicos; sustancias como el trinitrotolueno (TNT) y los gases lacrimógenos.
Por si fuera poco, el benceno se encuentra presente en la estructura de algunos analgésicos; como la aspirina, el acetaminofeno y el ibuprofeno.
Por otro lado, existen ciertos hidrocarburos aromáticos que resultan nocivos para la salud. Tal es el caso del BTEX, benceno, tolueno, etilbenceno y xileno, debido a su implicación en numerosos tipos de cáncer; o el alfa-benzopireno que se encuentra en el humo del tabaco, el cual resulta sumamente carcinógeno, pudiendo ocasionar cáncer de pulmón.
Los hidrocarburos aromáticos se dividen en: Alcanos, alquenos y alquinos. Los tres tipos de hidrocarburos aromáticos se distinguen porque se usa en su nomenclatura la terminación -ano -eno –ino, respectivamente. El prefijo indica el número de átomos de Carbono que forman la cadena. Como ejemplo, se tiene el Met-ano, que es un alcano de un sólo átomo; el prop-eno es un alqueno de tres átomos; y el etino es un alquino de dos átomos.
Alcanos
Los alcanos son hidrocarburos, es decir, compuestos que sólo contienen átomos de carbono e hidrógeno. La fórmula general para alcanos alifáticos (de cadena lineal) es CnH2n+2,1 y para cicloalcanos es CnH2n.2 Se les llama también hidrocarburos saturados, ya que no poseen enlaces dobles o triples; por lo cual todos sus carbonos muestran hibridación sp3. Por si esto fuera poco, no tienen de grupos funcionales.
A los alcanos sólidos se les conoce como alquitrán; y su formación se constituye al momento en que se evaporan los alcanos más volátiles, como los gases y el aceite, de los depósitos de hidrocarburos. Se conoce que uno de los depósitos más grandes de alcanos sólidos es en el lago de asfalto llamado Pitch en Trinidad y Tobago.
Alquenos
Por su parte, los alquenos son hidrocarburos insaturados que poseen uno o varios enlaces carbono-carbono en su molécula. En otras palabras, un alqueno es en realidad un alcano que ha sido desposeído de dos átomos de hidrógeno; lo que ocasiona como consecuencia un enlace doble entre dos carbonos. Así, los alquenos cíclicos reciben el nombre de cicloalquenos.
Alquinos
Los alquinos son hidrocarburos alifáticos que poseen por lo menos un triple enlace (dos enlaces π pi y uno Σ sigma) -C≡C- entre dos átomos de carbono. Su fórmula general es CnH2n-2; y son compuestos de metaestables, dada la alta energía del trple enlace carbono-carbono.
Gran variedad de los alquinos se produce en forma de acetileno. A su vez, una buena cantidad del acetileno se emplea como combustible en la soldadura a gas gracias a las elevadas temperaturas conseguidas.
En este sentido, los alquinos representan importantes productos de partida En la industria química; tal es el caso de la síntesis del PVC de caucho artificial etc. Asimismo, el grupo alquino se halla en algunos fármacos citostáticos.
