Hidrocarburos

Revisado por Stephen Rhoton

Graduado en Ingeniería de Sistemas Biológicos

Los hidrocarburos son compuestos orgánicos con una estructura molecular formada por átomos de hidrógeno y carbono. La fórmula básica de los hidrocarburos es C_xH_y, en el que C representa los átomos de carbono, y H los átomos de hidrógeno.

Estos compuestos orgánicos pueden encontrarse en diferentes estados de materia: líquido (como petróleo), gaseoso (como gas natural) y sólido (como carbón). Asimismo, los hidrocarburos son la fuente de la que derivan otras sustancias orgánicas, tales como el combustible fósil y los compuestos orgánicos.

Los hidrocarburos tuvieron un gran auge durante el siglo XIX y XX, y aún hoy en día su uso es extendido. Generalmente, se extraen del subsuelo para utilizarse como fuente de energía en maquinaria y vehículos, o la elaboración de materiales y sustancias como plástico, asfalto o tinta.

Características de los hidrocarburos

• Los hidrocarburos son compuestos orgánicos formados principalmente por átomos de hidrógeno y carbono, aunque pueden contener otros tipos de átomos en las ramificaciones.
• Los carbonos de este tipo de compuestos son los encargados en establecer la estructura del hidrocarburo, que puede ser lineal, cíclica o ramificada.
• Las diferencias en la estructura de un hidrocarburo u otro determinan a su vez las propiedades químicas y físicas de los mismos.
• No suelen ser biodegradables, por lo que son una fuente de energía contaminante y no renovable.
• Son hidrofóbicos, esto es, insolubles en agua.
• Son lipofílicos, es decir, solubles en solventes orgánicos.
• Cuando la combustión en presencia de oxígeno es óptima o completa, producen agua y dióxido de carbono.
• Cuando la combustión es inadecuada o incompleta, producen agua y monóxido de carbono o carbono (hollín).
• Muchos de los hidrocarburos son muy inflamables, con gran capacidad energética.
• Suelen ser tóxicos, con efectos adversos en el sistema respiratorio, el cerebro, la piel o los riñones.

Clasificación de los hidrocarburos

Existen dos grandes tipos de hidrocarburos: los hidrocarburos aromáticos y los alifáticos. Veamos cada uno por separado.

Hidrocarburos aromáticos o arenos

Son compuestos orgánicos cíclicos caracterizados por tener un núcleo común, conocido como benceno (C₆H₆). El benceno es una molécula con seis átomos de carbono conectados entre sí mediante tres enlaces simples y tres enlaces dobles.

Los hidrocarburos aromáticos pueden ser de dos clases:

• Monocíclicos, que son aquellos que solo contienen un núcleo o anillo bencénico. Algunas de estas sustancias sustituyen uno de los hidrógenos del benceno por ramificaciones y cadenas laterales, es decir, residuos hidrocarbonados. Algunos ejemplos son el tolueno (C₆H₅ - CH₃), el fenol (C₆H₅ - OH) o el nitrobenceno (C₆H₅ - NO₂).
• Policíclicos, que son los que contienen dos o más núcleos de benceno interconectados, como el naftaleno, el fluoreno, el antraceno o el pireno.

Hidrocarburos alifáticos

Están constituidos esencialmente por hidrógeno y carbono, y no tienen carácter aromático, por lo que no contienen benceno. Sus cadenas suelen ser abiertas, en cuyo caso pueden ser tanto lineales como ramificadas. Sin embargo, los hay con cadenas cerradas que no cumplen con la propiedad de los hidrocarburos aromáticos.

Los hidrocarburos alifáticos se subdividen en:

• Hidrocarburos saturados o alcanos, que son aquellos cuyos enlaces de carbono-carbono son simples. La fórmula general de los alcanos es C_nH_2n+2, en el que n es el número de carbonos. Algunos ejemplos claves son el metano (CH₄), etano (C₂H₆), propano (C₃H₈) y butano (C₄H₁₀).
• Hidrocarburos no saturados, que son aquellos que contienen enlaces dobles o triples de carbono-carbono. Este grupo se subdivide como:
  • Alquenos u olefinas, que corresponde a los no saturados con enlaces dobles de carbono-carbono (CH₂=CH₂). Por ejemplo, el limoneno, proveniente de los aceites cítricos.
  • Alquinos o acetilenos, los cuales poseen enlaces triples de carbono-carbono. Por ejemplo, el etino (HC≡CH).

Importancia y uso de los hidrocarburos

A partir de los hidrocarburos se forman otras sustancias importantes, sin las cuales la vida moderna e industrial como la conocemos no sería posible.

Los hidrocarburos tienen, en efecto, muchos usos tanto al nivel industrial como en la vida cotidiana, ya que a partir de ellos se obtienen:

• Recursos energéticos: se refiere a los combustibles procedentes de los hidrocarburos que permiten la movilización de la industria, el transporte, la agricultura y la corriente eléctrica para el consumo doméstico. Esto equivale a casi el 80% de la generación de electricidad en el mundo.
• Materias primas: útiles en la fabricación de productos tales como plástico, tintas, gomas, fibras sintéticas para textiles, detergentes, lápices, insecticidas y productos químicos en general.
• Productos especiales: entre estos se cuentan el asfalto, las grasas para equipos y motores, los lubricantes, las parafinas, etc.

De dónde provienen los hidrocarburos

Los hidrocarburos suelen encontrarse en yacimientos, depósitos o reservorios al nivel del subsuelo, ya sea en la plataforma terrestre o en la plataforma marina.

El proceso que resulta en la obtención de hidrocarburos consta de cuatro etapas. Conozcámoslas.

1. Sedimentación a gran profundidad

Los hidrocarburos se forman a partir de la descomposición y transformación térmica de sedimentos de materia orgánica (algas, restos de plantas, animales) depositados a gran profundidad. Estos sedimentos están contenidos en la llamada roca madre, es decir, en la base rocosa del suelo.

Cuando la roca generadora alcanza los 60 °C comienza a expulsar petróleo, siendo los 90 °C el momento de máxima generación. A temperaturas mayores de 90 °C, además de generar petróleo, se genera gas húmedo. En tanto, a partir de los 150 °C la roca generadora forma solamente gas seco y a temperaturas mayores a 200 °C la roca deja de formar hidrocarburos.

2. Calentamiento y presión

La transformación de esta materia orgánica depende de la presencia de la roca madre y de las condiciones en las que se encuentra. Al aumentar la temperatura y la presión ejercida en la materia orgánica durante siglos y milenio, los sedimentos se transforman en líquido (petróleo) o gas.

3. Migración de los hidrocarburos desde la roca madre hasta la roca almacén

Una vez transformados, los hidrocarburos migran hacia los poros de las llamadas rocas almacén, esto es, arenas y rocas fragmentadas que pueden absorber y expulsar los fluidos. Las rocas almacén tienen dos características: porosidad y permeabilidad. No se trata, pues, de un depósito compacto e impermeable.

4. Retención por trampa petrolífera o rocas impermeables

Se llama trampa petrolífera a la sección de una roca almacén donde queda atrapado el fluido. La trampa está cubierta por una roca sello que impide que el hidrocarburo en cuestión sea expulsado hacia la superficie. Es por ello que a menudo precisamos de maquinaria para extraer los hidrocarburos.

Vea también: Compuestos orgánicos.

Hidrocarburos sustituidos

Se refiere a aquellos compuestos que, aunque comparten la misma estructura básica de un hidrocarburo, contienen también átomos de otros elementos químicos. A la sección de la molécula que posee dicha característica se le llama grupo funcional.

Por ejemplo, los compuestos halogenados como los incluidos en pesticidas, repelentes, disolventes o refrigerantes.

Cómo citar: Significados, Equipo (15/05/2024). "Hidrocarburos". En: Significados.com. Disponible en: https://www.significados.com/hidrocarburos/ Consultado: