Hidrocarburos

Te explicamos qué son los hidrocarburos, sus características y cómo se clasifican. Además, sus derivados, aplicaciones e impacto ambiental.

¿Qué son los hidrocarburos?

Los hidrocarburos son diversos tipos de compuestos orgánicos. Pueden tener una mayor o menor complejidad, pero siempre están conformados por un esqueleto de átomos de carbono (C) y de hidrógeno (H), así como de otros eventuales elementos.

Cada hidrocarburo presenta sus patrones estructurales, ya que su configuración específica determina sus propiedades físicas y químicas, así como el nombre de la sustancia de la que se trata. El petróleo, el gas natural y el carbón son las principales fuentes de hidrocarburos.

La mayoría de los hidrocarburos están en el interior de la Tierra, sepultados debajo de capas y capas de roca y de suelo. Son producto de la descomposición anaeróbica, bajo condiciones muy puntuales, de grandes cantidades de materia orgánica, que en épocas antiguas constituyó el cuerpo de distintos seres vivientes.

Los hidrocarburos están presentes también en el cuerpo de distintos seres vivos, bajo formas específicas como la goma que generan los árboles de caucho, o un conjunto de pigmentos llamados carotenos, que tienen algunos vegetales. Además, pueden sintetizarse en un laboratorio, contando con la materia prima adecuada.

Dado su enorme potencial químico y energético, los hidrocarburos forman parte indispensable de diversas industrias, entre ellas, en la obtención de energía eléctrica.

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Características de los hidrocarburos

Algunas características de los hidrocarburos son:

• Están conformados por carbono e hidrógeno mayormente, y eventuales aditivos de otros elementos o de otros grupos radicales. Mientras sus átomos de carbono conforman la estructura del compuesto, los de hidrógeno en algunos casos sirven de puente para mantenerlos unidos en una configuración (forma, estructura, orientación) determinada.
• Pueden poseer un armazón de moléculas lineal o ramificado, abierto o cerrado. De su ordenamiento y cantidad de componentes depende que se trate de un hidrocarburo o de otro.
• Son altamente inflamables y poseen una capacidad energética enorme, que los hace una materia prima ideal para la transformación industrial y para la obtención de energía.
• En su mayoría son tóxicos, y pueden emanar vapores peligrosos para la salud.

Clasificación de los hidrocarburos

Desde su descubrimiento en el siglo XIX, los hidrocarburos se clasifican de acuerdo a dos criterios posibles: su tipo de estructura y los tipos de enlace entre sus átomos. Según la primera clasificación, se distinguen dos categorías:

• Hidrocarburos acíclicos o de cadenas abiertas. Son aquellos cuya cadena de moléculas no se cierra sobre sí misma. A su vez, pueden dividirse en lineales (con forma de línea) o ramificados (con diversas ramificaciones). Por ejemplo:
  
• Hidrocarburos cíclicos o de cadenas cerradas. Son aquellos cuya cadena de moléculas se cierra sobre sí misma. A su vez, pueden dividirse en monocíclicos (de un solo ciclo) y policíclicos (de múltiples ciclos). Por ejemplo:
  

Obedeciendo a la segunda clasificación, en cambio, tenemos:

• Hidrocarburos aromáticos. Poseen un anillo aromático, o sea, una estructura cíclica que obedece a la llamada regla de Hückel, que plantea que el número de electrones deslocalizados en un compuesto aromático cumple con:
  

Donde:

• • n. Representa un número entero.
  • Ne. Representa el número de electrones deslocalizados en el compuesto aromático.

Por ejemplo, el benceno (C₆H₆) tiene 6 electrones deslocalizados (llamados electrones pi (𝛑)) en su estructura, lo que implica que n debe ser igual a 1.

Casi todos los hidrocarburos aromáticos suelen ser derivados del benceno (aunque no siempre) y, por lo tanto, la estructura hexagonal del benceno forma parte de muchos de estos compuestos aromáticos. El nombre “aromático” proviene del hecho de que estos compuestos se obtenían inicialmente degradando sustancias químicas de olor agradable. Algunos ejemplos de compuestos aromáticos son:

• Hidrocarburos alifáticos. Carecen de anillo aromático. Su nombre proviene del griego aleiphar, o sea, “grasa”, dado que se obtenían a partir de la descomposición de aceites y grasas. Se clasifican en saturados (dotados de enlaces atómicos simples) e insaturados (que poseen al menos un enlace múltiple, doble o triple). Algunos ejemplos de hidrocarburos alifáticos son:
  

Importancia de los hidrocarburos

Los hidrocarburos son sustancias tremendamente versátiles ya que sirven como materia prima para la obtención de productos muy variados. Además, poseen un gran potencial energético, o sea, su combustión es fácil e intensa, de modo que sostienen energéticamente a un conjunto diverso de industrias, que van desde los materiales, los solventes, los combustibles fósiles, hasta la generación de energía eléctrica.

Sumado a eso está el hecho de que su formación tomó millones de años de lentos procesos químicos bajo tierra, de modo que constituyen un recurso importante pero no renovable, que algún día habrá de agotarse para siempre (o al menos por una buena cantidad de tiempo). Su utilización debería darse bajo condiciones de extrema responsabilidad.

Derivados y aplicaciones de los hidrocarburos

Los hidrocarburos tienen un conjunto enorme de usos para el ser humano, entre los que destacan:

• La generación energética. Gracias a su enorme capacidad de combustión, los hidrocarburos son empleados como fuente de energía para generar electricidad. Esto se lleva a cabo en cierto tipo de plantas eléctricas, y surte de energía tanto a hogares como a otras industrias y permite el sostén de nuestro modelo de vida.
• La generación de combustibles. Su capacidad energética permite fabricar con ellos diversos tipos de combustibles (gasolina, gasoil, gas natural licuado), para impulsar diversos tipos de vehículos, o para alimentar diversos artefactos para el hogar, como calefactores, cocinas y calentadores que funcionan utilizando gases como butano o propano.
• La obtención de plásticos. Distintos tipos de plástico y de materiales versátiles pueden obtenerse en laboratorios a partir del manejo de los hidrocarburos. Estos materiales son tan baratos, eficaces y sencillos de fabricar que existe una gigantesca industria en torno a ellos.
• La fabricación de solventes y otros productos. Muchos hidrocarburos son componentes esenciales de solventes y disolventes, productos de limpieza, fertilizantes, o el betún.

Impacto ambiental de los hidrocarburos

El uso de los hidrocarburos tiene su costo, y el primer impacto se lo lleva el medio ambiente. En general, se trata de sustancias tóxicas, capaces de producir grandes daños ecológicos en el caso en que sean vertidos en la naturaleza, como ocurre con los derrames petroleros o las fugas de crudo. Reparar estos daños ambientales suele ser costoso y lento.

Además, dependiendo del hidrocarburo, su liberación o su combustión emiten gases de efecto invernadero a la atmósfera, o sea, gases ricos en carbono como el metano (CH₄) o el dióxido de carbono (CO₂).

Esos gases pueden destruir la capa de ozono del planeta, y además bloquear el escape de la energía a través de la atmósfera, contribuyendo dramáticamente al calentamiento global y al cambio climático. La quema de combustibles fósiles es, de hecho, uno de los principales factores en esta problemática mundial.

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Referencias

• “Hidrocarburo” en Wikipedia.
• “Importancia de los hidrocarburos” por Paz amría de Lourdes Cornejo en Universidad Autónoma del Estado de Hidalgo (México).
• “Hidrocarburos” en Conicet Mendoza (Argentina).
• “Resumen de hidrocarburos” (video) en Khan Academy.
• “El origen de los hidrocarburos” (video) en Instituto Argentino del Petróleo y el Gas.
• “Hydrocarbon” en The Encyclopaedia Britannica.