jueves, 22 de junio de 2017

7 USOS DE LOS ALCANOS

Las aplicaciones de los alcanos dependen del número de átomos de carbono. 

7.1 Del 1 al 4

Los primeros cuatro alcanos se utilizan principalmente para la calefacción y la cocina, y en algunos países para la generación de electricidad. El metano y el etano son los principales componentes del gas natural; Normalmente se almacenan como gases a presión. Sin embargo, es más fácil transportarlos como líquidos: esto requiere tanto la compresión como el enfriamiento del gas.

 El propano y el butano son gases a presión atmosférica que pueden licuarse a presiones bastante bajas y se conocen comúnmente como gas licuado de petróleo (GLP). El propano se utiliza en quemadores de gas propano y como combustible para vehículos de carretera, butano en calentadores de espacio y encendedores de cigarrillos desechables. Ambos se usan como propulsores en aerosoles. 

7.2 Del 5 al 8

Desde el pentano hasta el octano, los alcanos son líquidos altamente volátiles. Se utilizan como combustibles en los motores de combustión interna, ya que se vaporizan fácilmente al entrar en la cámara de combustión sin formar gotitas, lo que perjudicaría la uniformidad de la combustión. Los alcanos de cadena ramificada son preferidos ya que son mucho menos propensos a la ignición prematura, lo que provoca el golpeteo, que sus homólogos de cadena recta. 

Esta propensión a la ignición prematura se mide por el índice de octano del combustible, donde el 2,2,4-trimetilpentano (isooctano) tiene un valor arbitrario de 100 y el heptano tiene un valor de cero. Aparte de su uso como combustibles, los alcanos medios son también buenos disolventes para sustancias no polares.

7.3 Del 9 al 16

Alcanos desde el nonano hasta, por ejemplo, hexadecano (un alcano con dieciséis átomos de carbono) son líquidos de mayor viscosidad, cada vez menos adecuados para su uso en gasolina. En su lugar, forman la mayor parte del combustible diesel y de la aviación. 

Los combustibles diesel se caracterizan por su número de cetano, siendo el cetano un nombre antiguo para el hexadecano. Sin embargo, los puntos de fusión más altos de estos alcanos pueden causar problemas a bajas temperaturas y en regiones polares, donde el combustible se vuelve demasiado gruesos para fluir correctamente. 

7.4 Del 17 a 34

Los alcanos del hexadecano hacia arriba forman los componentes más importantes del aceite combustible y del aceite lubricante. 

En esta última función, funcionan al mismo tiempo que los agentes anticorrosivos, ya que su naturaleza hidrofóbica significa que el agua no puede alcanzar la superficie metálica. Muchos alcanos sólidos se utilizan como cera de parafina, por ejemplo, en velas. Esto no debe confundirse sin embargo con cera verdadera, que consiste principalmente de ésteres.

7.5 Del 35 en adelante

 Los alcanos con una longitud de cadena de aproximadamente 35 o más átomos de carbono se encuentran en el betún, utilizado, por ejemplo, en el revestimiento de carreteras. Sin embargo, los alcanos superiores tienen poco valor y generalmente se dividen en alcanos inferiores por craqueo. 

Algunos polımeros sintéticos tales como polietileno y polipropileno son alcanos con cadenas que contienen cientos de miles de átomos de carbono. Estos materiales se usan en innumerables aplicaciones, y miles de millones de kilogramos de estos materiales se fabrican y usan cada año.

7.6 El octanaje

Dado que la gasolina es por mucho la sangre vital que mueve las ciudades, describiremos un poco más a fondo que es lo que significa el octanaje.  La gasolina es una mezcla compleja de hidrocarburos C6 a C12. La calidad de la gasolina como combustible para los motores de combustión interna se expresa en términos de un índice de octano.

En un motor normal de encendido por chispa, la mezcla aire-combustible se calienta debido a la compresión y luego se activa para quemar rápidamente la bujía. Si se calienta (o se comprime) demasiado, la mezcla se encenderá automáticamente antes de que el sistema de ignición chispee. Esto provoca presiones mucho más altas de los que los componentes del motor están diseñados para soportar, y puede causar un "golpeteo" o "silbeteo", eso a la larga, como diría un colombiano, se tira el motor. Los sistemas de gestión de motores más utilizados típicamente en automóviles tienen hoy un sensor del golpe que monitorea si el golpe está siendo producido por el combustible que es utilizado. En los modernos motores controlados por ordenador, el sistema de control del motor cambiará automáticamente el tiempo de encendido para reducir el golpe a un nivel aceptable. Sin embargo no todo es electrónica, siendo además que los primeros motores no poseían estos lujitos.

Los octanos son una familia de hidrocarburos que son componentes típicos de la gasolina. Se trata de líquidos incoloros que hierven alrededor de 125°C. Un miembro de la familia de los octanos, el isooctano, se utiliza como patrón de referencia para comparar la tendencia de la gasolina o los combustibles de GLP a resistir la autoignición. El índice de octano de la gasolina se mide en un motor de ensayo y se define por comparación con la mezcla de 2,2,4-trimetilpentano (iso-octano) y heptano que tendría la misma capacidad antigolpe que el combustible sometido a ensayo.  El Porcentaje en volumen de 2,2,4-trimetilpentano en esa mezcla es el índice de octano del combustible mejor conocido como octanaje. 

Por ejemplo, la gasolina con las mismas características de golpeteo que una mezcla de 90% de iso-octano y 10% de heptano tendría un índice de octano de 90. Una calificación de 90 no significa que la gasolina contenga sólo isooctano y heptano en estas proporciones, sino que tiene las mismas propiedades de resistencia a la detonación (generalmente, la gasolina vendida para uso común no consiste nunca exclusivamente en isooctano y heptano; se trata de una mezcla de muchos hidrocarburos y a menudo otros aditivos). Debido a que algunos combustibles son más resistentes a los golpes que el iso-octano puro, la definición se ha extendido para permitir un índice de octano superior a 100.

Las clasificaciones de octanos no son indicadores del contenido energético de los combustibles. Son sólo una medida de la tendencia del combustible a quemarse de una manera controlada, en lugar de explotar de manera incontrolada. Cuando se eleva el índice de octano mezclando en etanol, se reduce el contenido energético por volumen.  Es posible que un combustible tenga un Número de Octano de Investigación (RON por sus siglas en inglés) de más de 100, porque el iso-octano no es la sustancia más resistente a los golpes disponibles. Combustibles de carreras, avgas, GLP y combustibles de alcohol como el metanol pueden tener octanos de 110 o significativamente más altos. Los aditivos típicos de gasolina de "octano" incluyen MTBE, ETBE, isooctano y tolueno. El plomo en forma de tetraetilo de plomo (Needleman, 1999) fue una vez un aditivo común, pero su uso para combustibles para vehículos de carretera se ha ido eliminando progresivamente en todo el mundo, comenzando en los años setenta debido a ser una toxina extremadamente contaminante que afecta el desarrollo del sistema nervioso de los niños.

7.7 Gasolina corriente y gasolina extra

La oferta de combustibles en Colombia, tradicionalmente, se divide en dos: extra (premium) o corriente. Evidentemente, la gasolina extra es mejor; por eso se llama así y es más cara. Pero, ¿de qué depende que sea así? ¿En qué se diferencian la gasolina extra de la corriente? Decidir qué tipo de gasolina ponerle a un vehículo puede ser una elección incluso tan difícil como nombrar a un recién nacido. Esta dualidad atormenta a los que compran vehículos, ya sea nuevos o usados. Y es que solamente el precio y el nombre de los combustibles son esos puntos que determinan nuestra decisión de compra. Esto ha desatado un abanico inmenso de mitos y leyendas. Unos son más falsos que una moneda de cuero, otros tienen cierto grado de veracidad. Definitivamente hay que sacarse de la cabeza que la gasolina extra es sinónimo de más kilómetros por galón. La gasolina infiere en el motor, entre otros aspectos, es en la eficacia, más no en la eficiencia. La verdad es esta: si en el manual del fabricante no se indica que debe aplicarse gasolina extra, no hay ninguna razón para hacerlo ya que el motor tendrá sistemas electrónicos que corrigen las presiones de los pistones para evitar la combustión no controlada de la gasolina corriente.

La diferencia entre corriente y extra radica en la mezcla de hidrocarburos utilizados para fabricar el combustible, y el paquete de aditivos mezclados en él. La mezcla varía dependiendo de dónde proviene el crudo y el equipo de refinería utilizado. Eso significa que la gasolina que venden en Terpel, es diferente a la ofrecida en Shell, por ejemplo. La gasolina es una mezcla de diversos productos químicos producidos cuando se procesa el petróleo crudo. En total, hay entre 200 y 300 tipos de hidrocarburos en la gasolina, pero los más determinantes son el isooctano y el octano. El octano se mide en ‘octanajes’. Esta escala permite identificar la capacidad que tiene la gasolina para ser comprimida antes de combustionar. Entre mayor sea el número del octanaje, la eficacia del motor será mayor. En Colombia –se supone– que el octanaje de la gasolina corriente es de 87 y de la extra, 92. La diferencia no es mucha, y lo mejor es consultar el manual, si su carro no le exige extra, lo más probable es que el motor esté diseñado para corriente.

Referencias generales de libros

(Brown et al., 2018; Brown & Poon, 2014; Bruice, 2011, 2014a, 2014b, 2016; Carey & Giuliano, 2011; Clayden et al., 2012; Favre & Powell, 2013; Klein, 2015; McMurry et al., 2007; McMurry, 2012; Ouellette & Rawn, 2015; Solomons et al., 2014; Solomons & Fryhle, 2000, 2004, 2007, 2011; Vollhardt & Schore, 2014; Wade, 2009, 2013)


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