3.1: Estructura de los alcanos

La formación de enlaces carbono-carbono que conducen a la creación de la cadena de carbono es la base de la química orgánica. August Kekulé y Archibald Scott Couper desarrollaron de forma independiente esta idea de la formación de cadenas de carbono.

Los hidrocarburos son los compuestos orgánicos más simples compuestos de carbonos e hidrógenos. Según el orden de los enlaces entre los carbonos, los hidrocarburos se clasifican en alcanos, alquenos y alquinos.

Los alcanos son los hidrocarburos más simples con átomos de carbono híbridos sp³. Estos átomos de carbono sp3 pueden formar enlaces sigma con orbitales sp³ de otros átomos de carbono o con los orbitales atómicos 1s de átomos de hidrógeno. Dado que los alcanos sólo poseen enlaces sencillos entre los átomos de carbono, también se les conoce como hidrocarburos saturados. La fórmula general de los alcanos es C_nH_2n+2, lo que indica que por cada "n" átomo de carbono, los alcanos tienen "2n+2" átomos de hidrógeno.

La estructura de Lewis de los alcanos se puede simplificar utilizando la fórmula estructural condensada. En esta representación, los enlaces entre carbono-hidrógeno y carbono-carbono se omiten para simplificar la estructura. Se realiza una mayor simplificación con la ayuda de la fórmula línea-ángulo. Las líneas representan enlaces carbono-carbono. El final de la línea y el vértice representan los átomos de carbono. Los hidrógenos no se muestran explícitamente, se supone que están presentes y satisfacen la valencia del carbono.

Los compuestos que contienen átomos de carbono e hidrógeno se denominan hidrocarburos. El hidrocarburo más simple, el metano, tiene un átomo de carbono tetravalente unido a cuatro átomos de hidrógeno.

Si uno de los átomos de hidrógeno del metano es reemplazado por un átomo de carbono unido a tres átomos de hidrógeno, se forma el siguiente hidrocarburo, el etano.

El metano y el etano pertenecen a la familia de los hidrocarburos llamados alcanos. Dado que los alcanos contienen solo enlaces covalentes simples, son hidrocarburos saturados.

En cualquier alcano, por ejemplo el etano, los átomos de carbono están hibridados sp³, lo que los convierte en carbonos tetraédricos. Estos orbitales híbridos ocupados individualmente se superponen con los orbitales híbridos sp³ del átomo de carbono vecino para formar un enlace sigma carbono-carbono.

Los otros orbitales híbridos de carbono forman enlaces sigma con los orbitales1 s de cada uno de los átomos de hidrógeno. Los átomos enlazados están en un ángulo de 109,5° entre sí.

Examina las estructuras de tres alcanos simples: metano, etano y propano. El metano, CH₄, tiene un átomo de carbono y cuatro de hidrógeno; el etano,_C2H₆, tiene dos átomos de carbono y seis de hidrógeno; y el propano, C₃H₈, tiene tres átomos de carbono y ocho de hidrógeno.

Observe que cada fórmula sucesiva tiene un carbono y dos hidrógenos, es decir, un grupo CH₂ más que la fórmula anterior.

En general, por cada n número de átomos de carbono, habrá 2n + 2 átomos de hidrógeno. Así, los alcanos tienen la fórmula molecular característica: C_nH_2n+2.

Una fórmula estructural condensada simplifica la estructura de Lewis de los alcanos al omitir los enlaces a los hidrógenos o incluso los enlaces carbono-carbono.

Los hidrocarburos también se pueden representar mediante ángulos de línea o estructuras esqueléticas. Las líneas denotan enlaces carbono-carbono, y cada vértice y punto final implica un átomo de carbono. Los hidrógenos, aunque no se muestran explícitamente, se supone que están unidos a los carbonos, satisfaciendo su valencia.

• Alkanes - Simplest organic compounds, composed of carbons and hydrogens.
• Structural formula of alkanes - Represents bonds between carbon and hydrogen in alkanes.
• Cnh2n+2 general formula - It indicates that for every n carbon atom, alkanes have 2n+2 hydrogen atoms.
• Condensed structural formula alkanes - Simplifies Lewis structure by omitting bonds between carbon-hydrogen and carbon-carbon.
• Saturated Hydrocarbons - Another name for Alkanes, as they possess only single bonds.

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• Apply Alkanes structural formula - Breakdown of its formula (e.g., c for carbon and n for number of carbon atoms).

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