Representa las moléculas de alcanos, alquenos y alquinos con material reciclado y desarrolla las formas geométricas de los enlaces entre carbono e hidrógeno; luego responde las preguntas de la actividad.
¿Cuáles son las semejanzas y diferencias entre las moléculas?
Semejanzas
- Los tres grupos pertenecen a los hidrocarburos: sólo contienen átomos de carbono (C) e hidrógeno (H).
- Todos son compuestos orgánicos covalentes: los enlaces C–C y C–H son enlaces simples, no iónicos.
- En los tres casos el carbono forma 4 enlaces (valencia 4) y el hidrógeno 1.
- La geometría alrededor de cada átomo de carbono es tetraédrica o de similar disposición angular; el ángulo típico C–C–C es cercano a 109{,}5^{\circ} en alcanos y 120^{\circ} en alquenos (C plana) y 180^{\circ} en alquinos (C lineal).
- En los tres casos la cadena de carbonos es el "esqueleto" de la molécula y los hidrógenos se distribuyen en la periferia para completar las valencias.
- Son de baja polaridad (aproximadamente apolares) porque la diferencia de electronegatividad entre C y H es pequeña: \chi_{\mathrm{C}} = 2{,}55 y \chi_{\mathrm{H}} = 2{,}20.
- Sus modelos con material reciclado utilizan las mismas piezas: bolitas de distinto tamaño para C y H, y varillas o alambres para los enlaces.
Diferencias
- Tipo de enlace carbono-carbono: los alcanos tienen sólo enlaces simples C–C; los alquenos, al menos un doble enlace C=C; los alquinos, al menos un triple enlace C≡C.
- Fórmula general: alcanos \mathrm{C}_{n}\mathrm{H}_{2n+2}; alquenos \mathrm{C}_{n}\mathrm{H}_{2n}; alquinos \mathrm{C}_{n}\mathrm{H}_{2n-2}.
- Grado de insaturación: los alcanos están saturados (máximo número de hidrógenos); alquenos y alquinos son insaturados.
- Geometría local del carbono: tetraédrica (109{,}5^{\circ}) en alcanos; trigonal plana (120^{\circ}) en alquenos; lineal (180^{\circ}) en alquinos.
- Número de hidrógenos: por cada átomo de carbono, los alquenos llevan 2 H menos y los alquinos 4 H menos que el alcano correspondiente.
- Reactividad: los alquenos y alquinos reaccionan fácilmente por adición (rompen el enlace pi); los alcanos son menos reactivos (sustitución).
- Ejemplos: metano \mathrm{CH}_{4}, etano \mathrm{C}_{2}\mathrm{H}_{6} (alcánico); eteno \mathrm{C}_{2}\mathrm{H}_{4} (alquénico); etino \mathrm{C}_{2}\mathrm{H}_{2} (alquínico).
Semejanzas: son hidrocarburos formados sólo por C e H, con enlaces covalentes C–C y C–H; el C es tetravalente y la disposición angular de los enlaces es tetraédica en el carbono. Diferencias: los alcanos sólo poseen enlaces simples (\mathrm{C}_{n}\mathrm{H}_{2n+2}), los alquenos tienen un doble enlace (\mathrm{C}_{n}\mathrm{H}_{2n}) y los alquinos un triple enlace (\mathrm{C}_{n}\mathrm{H}_{2n-2}), con geometrías de 109{,}5^{\circ}, 120^{\circ} y 180^{\circ} respectivamente.
¿Qué obstáculos se te presentaron al momento de realizar esta actividad?
Respuesta orientativa: Entre los obstáculos habituales están la dificultad para construir ángulos correctos con el material reciclado (los alambres se doblan o los enlaces no conservan la orientación tetraédica), la escasez de piezas idénticas para representar átomos de igual tamaño, y la confusión al distribuir los hidrógenos respetando la regla del octeto y el tetravalencia del carbono (4 enlaces por átomo de C). También resulta complejo reproducir el doble y el triple enlace con varillas, y mantener la coherencia entre la fórmula molecular, la estructura expandida y el modelo tridimensional.
Nota: el recuadro "¿Sabías qué?" de la página dice que los hidrocarburos se forman "exclusivamente por átomos de Carbono"; científicamente los hidrocarburos son compuestos formados por átomos de carbono e hidrógeno. Se transcribe literalmente el texto del libro.
Los principales obstáculos son la construcción de ángulos geométricos correctos con material reciclado, la escasez o desigualdad de las piezas, y la distribución equilibrada de los hidrógenos respetando la valencia del carbono.
