9.1 : Estructura y propiedades físicas de los alquinos.

Introducción:

En la naturaleza, los compuestos que contienen carbono e hidrógeno se conocen como "hidrocarburos". Los hidrocarburos alifáticos son compuestos cuyas moléculas contienen enlaces simples saturados (es decir, alcanos) o enlaces dobles o triples insaturados. Los alquenos contienen dobles enlaces carbono-carbono y tienen una fórmula estructural C_nH_2n. Los hidrocarburos insaturados que contienen triples enlaces carbono-carbono se denominan "alquinos" y están representados estructuralmente por la fórmula C_nH_2n-2.

El alquino más simple es el etino o acetileno, un gas incoloro que se quema a altas temperaturas y se utiliza como combustible para soldar. Los alquinos se encuentran en una variedad de sustancias de origen tanto natural como sintético. Por ejemplo, los alquinos naturales se pueden encontrar en el veneno que se obtiene de las ranas arborícolas sudamericanas. Por otro lado, los compuestos sintéticos que contienen alquinos desempeñan un papel importante en fármacos como los anticonceptivos orales como el etinilestradiol. Otros fármacos a base de alquinos, como la selegilina, se utilizan en combinación con dopamina sintética o L-dopa para tratar la enfermedad de Parkinson.

Hibridación de alquinos:

El triple enlace en los alquinos se produce debido a la superposición de los orbitales sp del enlace carbono-carbono (C-C) que forman un enlace sigma (σ), y la superposición lateral de los orbitales 2p_y y 2p_z que forman los dos enlaces pi (π), respectivamente. La superposición del orbital sp del carbono con el orbital 1s del átomo de hidrógeno da como resultado el enlace sigma carbono-hidrógeno (C – H) sp-1s del alquino. Los alquinos muestran una hibridación sp con un carácter del 50% s. Como los electrones en el orbital s muestran energías más bajas que los orbitales p, un aumento en el carácter s del átomo aumenta su electronegatividad.

Geometría molecular: longitud de enlace, ángulos de enlace y resistencias de enlace

Debido a la hibridación sp que implica la superposición lateral de los orbitales, los alquinos tienen una geometría lineal con un ángulo de enlace de 180°. La longitud del triple enlace C-C en el acetileno se mide en 121 pm o 1,21 Å, que es menor que la de los alquenos (134 pm o 1,34 Å) y los alcanos (153 pm o 1,53 Å) debido al mayor número de enlaces que mantienen los dos carbonos juntos.

El enlace C-H en los alquinos (1,06 Å en acetileno) también es más corto en comparación con el de los alquenos y los alcanos debido al mayor carácter s del orbital de carbono hibridado sp que forma el enlace σ sp-1s con el hidrógeno. Además de tener energías más bajas, los electrones en el orbital s están más cerca del núcleo atómico y están unidos más estrechamente que los de los orbitales p. Como resultado, un carácter s mayor aumenta la fuerza del enlace. Por lo tanto, los triples enlaces C-C y los enlaces C-H en los alquinos son más cortos y más fuertes que los de los alquenos y los alcanos, principalmente debido a su mayor carácter s. La energía de disociación del enlace de los alquinos es 966 kJ o 231 kcal/mol, que es mayor que la de los alcanos y los alquenos debido a la presencia de estos enlaces más cortos y más fuertes.

Propiedades físicas de los alquinos:

Los alquinos muestran propiedades físicas similares a las de su alcano o alqueno original. Son compuestos apolares que tienen una densidad menor que el agua y son insolubles en agua y disolventes polares. Sin embargo, muestran buena solubilidad en disolventes orgánicos apolares. Los alquinos de menor peso molecular, como el etino y el propino, existen como gases a temperatura ambiente, mientras que los alquinos de mayor peso molecular, como el 1-octino y el 1-decino, son líquidos.