**Saberes previos 1:** ¿Cómo definirías a un hidrocarburo?

Hidrocarburo = compuesto orgánico de C y H, fórmula C_nH_m

Libro de Química 3 BGU

Ministerio de Educación del Ecuador

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Tema 2: Aplicaciones de los hidrocarburos

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Respuesta rápida

Un hidrocarburo es un compuesto orgánico formado solo por carbono e hidrógeno, con fórmula general CₙHₘ (alcanos, alquenos, alquinos y aromáticos).
Porque del crudo se obtienen los combustibles (gasolina, queroseno, diésel, fuel oil) y los polímeros que alimentan motores y turbinas de todo medio de transporte.

quimica ⭐⭐ Dificultad 2/5 ⏱ 3 min lectura

Solución — Página 110

Quimica 3° · 2024

Ejercicio 1

Enunciado (Saberes previos): ¿Cómo definirías a un hidrocarburo?

Respuesta orientativa:

Un hidrocarburo es un compuesto orgánico cuyos únicos elementos constituyentes son el carbono ( $\text{C}$ ) y el hidrógeno ( $\text{H}$ ), unidos entre sí y con otros átomos de C y H mediante enlaces covalentes, mayoritariamente $\text{C}-\text{C}$ , $\text{C}=\text{C}$ , $\text{C}-\text{H}$ y $\text{C}\equiv\text{C}$ .
Se representan con la fórmula general $\text{C}_{n}\text{H}_{m}$ , donde $n$ y $m$ son números enteros que dependen de la estructura y del grado de saturación del compuesto.
De acuerdo con el tipo de enlace que presentan se clasifican en:
- Hidrocarburos alifáticos: alcanos ( $\text{C}_{n}\text{H}_{2n+2}$ , enlaces simples), alquenos ( $\text{C}_{n}\text{H}_{2n}$ , al menos un doble enlace) y alquinos ( $\text{C}_{n}\text{H}_{2n-2}$ , al menos un triple enlace).
- Hidrocarburos aromáticos: poseen uno o más anillos bencénicos, por ejemplo el benceno $\text{C}_{6}\text{H}_{6}$ .
Las fórmulas empíricas de los alcanos ilustran la regla general: metano $\text{CH}_{4}$ , etano $\text{C}_{2}\text{H}_{6}$ , propano $\text{C}_{3}\text{H}_{8}$ , butano $\text{C}_{4}\text{H}_{10}$ .

Respuesta

Un hidrocarburo es un compuesto orgánico formado exclusivamente por átomos de carbono e hidrógeno, con fórmula general $\text{C}_{n}\text{H}_{m}$ , clasificable en alifáticos (alcanos, alquenos, alquinos) y aromáticos.

Ejercicio 2

Enunciado (Saberes previos): ¿Por qué se afirma que los hidrocarburos tienen gran relación con el sector de la movilidad tanto aérea, terrestre como naval?

Respuesta orientativa:

Los hidrocarburos son la principal fuente de energía química de la civilización moderna: al oxidarse producen una gran cantidad de energía, ya que la combustión de hidrocarburos es altamente exotérmica (por ejemplo, la del octano $\text{C}_{8}\text{H}_{18}$ libera cerca de $\Delta H \approx -5.47\times10^{3}\ \text{kJ/mol}$ ).
Ese calor se convierte en trabajo mediante motores de combustión interna y turbinas, que son la tecnología base de la movilidad terrestre (automóviles, camiones, trenes diésel), aérea (aviación comercial y militar) y naval (buques de carga, pesqueros y portaaviones).
El crudo se somete a destilación fraccionada en refinerías; cada fracción tiene un intervalo de ebullición y un rango de carbonos que la hace adecuada para un motor concreto:

Fracción	Rango aproximado de carbonos	Temperatura de ebullición	Uso en movilidad
Gases licuados (GLP, propano y butano)	$\text{C}_{3}-\text{C}_{4}$	$-42^{\circ}\text{C}$ a $0^{\circ}\text{C}$	Calefacción, autobuses a GLP
Gasolina (nafta)	$\text{C}_{5}-\text{C}_{10}$	$25^{\circ}\text{C}$ a $200^{\circ}\text{C}$	Motocicletas, automóviles, pequeños aviones
Queroseno	$\text{C}_{11}-\text{C}_{13}$	$175^{\circ}\text{C}$ a $325^{\circ}\text{C}$	Combustible de aviación (Jet A-1)
Diésel (gasoil)	$\text{C}_{14}-\text{C}_{20}$	$200^{\circ}\text{C}$ a $370^{\circ}\text{C}$	Camiones, buses, trenes diésel, pesqueros
Fuel oil	$>\text{C}_{20}$	$> 370^{\circ}\text{C}$	Buques de carga y centrales eléctricas
4. A partir de hidrocarburos se sintetizan además plásticos y polímeros (polietileno, PVC, caucho sintético, fibras) empleados en neumáticos, carrocerías, asientos, cabinas y componentes internos de todo medio de transporte.
5. Aunque el origen es siempre el mismo —el petróleo o el gas natural—, la relación es directa: sin las fracciones obtenidas de los hidrocarburos no existirían los combustibles ni los materiales que hacen posible la movilidad aérea, terrestre y naval.

Respuesta

Porque los hidrocarburos son la fuente de los combustibles (gasolina, queroseno, diésel, fuel oil) y de los materiales (neumáticos, plásticos, fibras) que alimentan motores de combustión interna y turbinas, los cuales sostienen toda la movilidad aérea, terrestre y naval.

Contenido de la página

Tema 2: Aplicaciones de los hidrocarburos

Saberes previos

¿Cómo definirías a un hidrocarburo?
¿Por qué se afirma que los hidrocarburos tienen gran relación con el sector de la movilidad tanto aérea, terrestre como naval?

La infografía de la página muestra el esquema de una refinería de petróleo: el crudo (barriles) se somete a calentamiento (hornos con brasas) y luego a una torre de destilación fraccionada, desde la cual salen los distintos productos: gas licuado (GLP en cilindros), combustible para vehículos (surtidor y automóvil), plásticos, queroseno para aviación, gasoil para camiones, fuel oil para buques y energía eléctrica, todos ellos enlazados con el tema de la movilidad.

El pie de la infografía indica la fuente: https://ln9.cl/w1v4b

Ejemplos resueltos

Ejemplo: Escribe la fórmula molecular y la ecuación de combustión del propano ( $\text{C}_{3}\text{H}_{8}$ ).

El propano es un alcano: para $n = 3$ , se aplica $\text{C}_{n}\text{H}_{2n+2}$ , de modo que $m = 2(3) + 2 = 8$ y la fórmula es $\text{C}_{3}\text{H}_{8}$ .
Se balancea la combustión: $\text{C}_{3}\text{H}_{8} + 5\text{O}_{2} \rightarrow 3\text{CO}_{2} + 4\text{H}_{2}\text{O}$ .
Verificación del balance: C = 3 en reactivos y 3 en productos; H = 8 en ambos; O = $5 \times 2 = 10$ en reactivos y $3 \times 2 + 4 = 10$ en productos. La ecuación está balanceada.

Tabla

Fracción del petróleo	Rango de carbonos	Temperatura de ebullición aprox.	Aplicación en movilidad
Gases licuados (GLP: propano, butano)	C₃–C₄	−42 °C a 0 °C	Calefacción, autobuses a GLP
Gasolina	C₅–C₁₀	25 °C a 200 °C	Motocicletas, automóviles, avionetas
Queroseno	C₁₁–C₁₃	175 °C a 325 °C	Combustible de aviación (Jet A-1)
Diésel (gasoil)	C₁₄–C₂₀	200 °C a 370 °C	Camiones, buses, trenes diésel, pesqueros
Fuel oil	> C₂₀	> 370 °C	Buques de carga, centrales térmicas
Residuos (asfalto, parafinas)	> C₄0	> 500 °C	Pavimentación, velas, lubricantes

Diagrama

flowchart LR
  A[Extracción del crudo] --> B[Calentamiento en el horno de la refinería]
  B --> C[Torre de destilación fraccionada]
  C --> D[GLP: C3-C4, gases licuados]
  C --> E[Gasolina: C5-C10]
  C --> F[Queroseno: C11-C13]
  C --> G[Gasoil diésel: C14-C20]
  C --> H[Fuel oil: C20+]
  C --> I[Residuos: asfalto y parafinas]
  D --> J[Calefacción y autobuses]
  E --> K[Automóviles y pequeños aviones]
  F --> L[Aviación comercial]
  G --> M[Camiones, trenes y buques]
  H --> N[Navíos de carga y centrales eléctricas]
  K --> O[Movilidad]
  L --> O
  M --> O
  N --> O

Fórmulas y ecuaciones

Hidrocarburos alifáticos saturados: $\text{C}_{n}\text{H}_{2n+2}$

Combustión general de un hidrocarburo: $\text{C}_{n}\text{H}_{m} + \left(n + \frac{m}{4}\right)\text{O}_{2} \rightarrow n\text{CO}_{2} + \frac{m}{2}\text{H}_{2}\text{O} + \text{energía}$

$\text{C}@@MATH_0@@\text{H}$ $_{2n+2}$ $\quad$ ( $\text{alcanos}$ )

$\text{C}@@MATH_0@@\text{H}$ $_{2n}$ $\quad$ ( $\text{alquenos}$ )

$\text{C}@@MATH_0@@\text{H}$ $_{2n-2}$ $\quad$ ( $\text{alquinos}$ )

$\text{C}@@MATH_0@@\text{H}$ $_{6}$ $\quad$ ( $\text{benceno, aromático}$ )

$\text{CH}@@MATH_0@@_{2}$ $\rightarrow$ $\text{CO}@@MATH_1@@_{2}$ $\text{O}$ + $\text{energía}$

$\text{C}@@MATH_0@@\text{H}@@MATH_1@@\text{O}@@MATH_2@@_{2}$ + 9 $\text{H}@@MATH_3@@\text{O}$ + $\text{energía}$

Glosario (6)

Hidrocarburo: Compuesto orgánico formado únicamente por átomos de carbono e hidrógeno, con fórmula general CₙHₘ.
Crudo (petróleo bruto): Mezcla compleja de hidrocarburos líquidos que se extrae del subsuelo y que es materia prima de las refinerías.
Destilación fraccionada: Proceso de separación de mezclas de hidrocarburos aprovechando las diferencias en sus temperaturas de ebullición.
Fracción: Grupo de hidrocarburos con un rango de temperatura de ebullición y de número de carbonos semejante, obtenido en la torre de destilación.
Combustión: Reacción de oxidación rápida de un hidrocarburo con oxígeno que libera dióxido de carbono, agua y energía.
GLP (gas licuado de petróleo): Fracción ligera formada principalmente por propano y butano, utilizada como combustible doméstico y vehicular.

Preguntas para practicar

¿Cómo definirías a un hidrocarburo?

Es un compuesto orgánico formado exclusivamente por carbono e hidrógeno, de fórmula general CₙHₘ, que puede ser alifático (alcano, alqueno, alquino) o aromático (por ejemplo, el benceno C₆H₆).

¿Por qué se afirma que los hidrocarburos tienen gran relación con el sector de la movilidad aérea, terrestre y naval?

Porque la destilación fraccionada del crudo produce los combustibles —GLP, gasolina, queroseno, diésel y fuel oil— que alimentan motores de combustión interna y turbinas, además de los plásticos y polímeros con los que se fabrican vehículos y embarcaciones.

Temas y conceptos clave

Aplicaciones de los hidrocarburosDefinición y clasificación de los hidrocarburosRefinación y destilación fraccionada del petróleoRelación entre hidrocarburos y el sector de la movilidadHidrocarburo: compuesto orgánico de carbono e hidrógenoFórmula general CₙHₘAlcanos, alquenos, alquinos y hidrocarburos aromáticosCrudo y gas natural como materias primasTorre de destilación fraccionadaFracciones del petróleo y su rango de ebulliciónCombustión exotérmica de los hidrocarburos

Fuentes y referencias

https://ln9.cl/w1v4b (fuente de la infografía de la refinería)

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Preguntas que la gente también hace

¿Qué es un hidrocarburo y cómo se clasifica?

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¿Qué son la destilación fraccionada y las fracciones del petróleo?

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📌 Antes de leer esto

• Concepto de compuesto orgánico y nomenclatura básica de compuestos orgánicos
• Tipos de enlace covalente (simple, doble, triple) y estructuras Lewis
• Modelo atómico y configuración electrónica del carbono
• Estados de la materia, cambios de fase y temperatura de ebullición

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Destilación fraccionada del crudo: cómo se separan las fracciones y por qué cada una tiene un uso específico (pág. 111)

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Tema 2:

Aplicaciones de los hidrocarburos

https://n9.cl/w1v4b.

Saberes previos

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