¿Por qué las densidades de los alquenos son más grandes que las de los alcanos?

No estoy de acuerdo en que todos los alquenos tengan densidades más altas que los alcanos.

Si observamos las grasas, estos son compuestos esencialmente ambivalentes con una cabeza polar y una cola no polar.

Las grasas también pueden ser sólidas como la mantequilla o líquidas como los aceites (coco, almendras, etc.). La diferencia entre los tipos de grasas es doble: en primer lugar, cuánto mide la cola hidrofóbica y el nivel de saturación de esa cola.

Una cola completamente saturada es una sin enlaces C = C; está completamente “saturado” con H’s. Las grasas insaturadas tienen enlaces C = C. vea abajo:

¿Ves cómo las grasas superior e inferior derecha no están aseguradas, pero su geometría difiere?

De hecho, sus estructuras macroscópicas también difieren. las grasas saturadas formarán mantequilla sólida a temperatura ambiente, las grasas cis- insaturadas formarán aceites líquidos y las grasas transinsaturadas formarán sólidos como la mantequilla, como la margarina. Esto se debe a que las grasas cis- insaturadas evitan las interacciones cercanas entre sí debido a “torceduras” en sus colas, lo que prohíbe la interacción de alta superficie y la formación de fuerzas de Van der Waals.

Por lo tanto, la densidad de la mantequilla es mayor que la del aceite. Incluso si tuviéramos que eliminar la cabeza hidrofílica de las grasas, el mismo tipo de situación se mantendría, con los alquenos retorcidos de menor densidad que los alcanos y alquenos de cadena recta.

Entonces, en resumen, realmente depende de la geometría del alqueno / alcano, que depende de la longitud y la complejidad de la molécula.

Además de las otras excelentes respuestas publicadas aquí, me gustaría ampliar esa idea de la estereoquímica.

Con la pérdida de H y la formación de un doble enlace, el exceso de volumen de H se ha perdido y, por lo tanto, la molécula es más pequeña. La geometría energéticamente más favorable de cada carbono en un alqueno es trigonal plana, lo que significa que forma una forma de triángulo plano (esta forma maximiza la distancia entre los electrones en el enlace pi entre C = C y los electrones alrededor del enlace CH sigma).

Imagínese tratando de meter un montón de canicas en una bolsa. Ahora, imagine tratar de meter púas de guitarra de diámetro similar en una bolsa. Si los apilas de manera efectiva, puedes empacar muchas más selecciones que canicas simplemente debido a su reducción de tamaño. Sin embargo, si apilas las selecciones , puedes caber aún más.

Si se forma un dipolo entre dos alquenos adyacentes, se puede crear una interacción de Van der Waals y, por lo tanto, se desarrolla un enlace débil. Esto se propagará de manera muy similar a una pila de fichas de dominó, alentando a las moléculas cercanas a acumularse con ella y formar un estado semicristalino. ¡Este es un uso tan efectivo del espacio (apilamiento) que es difícil desempacarlo! (Energéticamente desfavorable; esto es lo que llamamos “vinculación”)

Por dos razones. Uno tiene que ver con la menor distancia entre los átomos de carbono cuando hay una doble unión entre ellos: 155 pm versus 134 pm.
Las moléculas más pequeñas ocupan menos espacio para la misma masa, por lo tanto, una densidad más alta.
Una segunda razón es que hay menos átomos de hidrógeno en un alqueno. Los átomos de hidrógeno toman aproximadamente la mitad del volumen de los átomos de carbono, pero son solo aproximadamente 1/12 de la masa. Menos átomos de hidrógeno significa menos volumen significa mayor densidad.