Alcà

De Viquipèdia

Els alcans són hidrocarburs alifàtics saturats. No contenen cap grup funcional ni cap doble enllaç o triple enllaç. És a dir que només tenen àtoms de carboni i hidrogen. La fòrmula general és C_nH_2n+2.

Els alcans són molècules orgàniques formades únicament per àtoms de carboni i hidrogen, sense cap mena de funcionalització, és dir, sense la presència de grups funcionals com el carbonil, carboxil, amida, etc. Això fa que la seva reactivitat sigui molt reduida en comparació amb altres compostos orgànics, i és la causa del seu nom no sistemàtic: parafines (del llatí, poca afinitat). La relació C/H és de C_nH_2n+2 essent n el nombre d'àtoms de carboni de la molècula (aquesta relació només es compleix en alcans lineals o ramificats no cíclics, per exemple el ciclobutà, on la relació és C_nH_2n). Tots els enllaços dintre de les molècules d'alcà són de tipus simple o sigma, és dir, covalents per compartició d'un parell d'electrons en un orbital s, de manera que l'estructura d'un alcà seria de la forma:

    H   H         H   H
    |   |         |   |
H - C - C - ··· - C - C - H
    |   |         |   |
    H   H         H   H

on cada línia representa un enllaç covalent. L'alcà més senzill és el metà amb un sol àtom de carboni. Altres alcans coneguts són l'età, propà i el butà amb dos, tres i quatre àtoms de carboni respectivament. A partir de cinc carbonis, els noms es deriven de numerals grecs: pentà, hexà, heptà, octà...

Els alcans s'obtenen majoritàriament del petroli, ja sigui directament o mitjançant cracking o piròlisi, que és la ruptura tèrmica de molècules grosses. Són els productes base per a l'obtenció d'altres compostos orgànics.

Els alcans es presenten en estat gasós, líquid o sòlid segons la mida de la cadena de carbonis. Fins a 4 o 5 carbonis són gasos (metà, età, propà, butà i pentà), de sis a 12 son líquids i de 12 i superiors es presenten com a sòlids oliosos (parafines). Tots els alcans són combustibles, en ser una forma reduïda del carboni, i alliberen grans quantitats d'energia durant la combustió.

Quant a la reactivitat, els alcans pateixen les següents reaccions bàsiques:

• Ruptura homolítica: A partir d'una molècula neutra obtenim dos radicals que poden reaccionar amb altres espècies o entre ells tornant a la molècula original.
• Halogenació radicalària: Introducció d'un o més àtoms d'halògens (fluor, clor, brom i iode) per substitució d'un àtom d'hidrogen mitjançant un procés radicalari, iniciat per fotons o tèrmicament. L'energia alliberada descendeix des del fluor (explosiva) fins al iode (endotèrmica).
• Combustió: Procés d'oxidació dels alcans, desprenent una gran quantitat d'energia i obtenint-se aigua i diòxid de carboni. Per a una molècula de n carbonis cal (3n+1)/2 molècules d'oxigen (O₂).

Els alcans presenten una propietat denominada isomeria, consistent en les diferents formes d'ordenar-se els àtoms geomètricament i topològica dintre de la molècula, de forma que dues molècules amb la mateixa fórmula poden presentar estructures i per tant propietats físiques i químiques diferents. La isomeria pot ser geomètrica o òptica, cas en el que es parla d'enantiòmers i estereòmers (molècules no superposables i que són reflex especular una de l'altra).

Són el producte base de partida per altres molècules més complexes.

Els alcans cíclics, en els quals els dos àtoms de carboni dels extrems de la cadena s'han enllaçat, formant una molècula tancada, són anomenats cicloalcans. Com és el cas del ciclopropà, ciclobutà, ciclopentà, ciclohexà,...