¿Por qué algunos hidrocarburos son gases y otros son líquidos?

La propiedad de ser un gas o líquido a temperatura ambiente depende de la volatilidad de una sustancia.

Lo que generalmente determina la volatilidad es cuánto interactúa una molécula con otras moléculas a su alrededor. Si las moléculas tienden a permanecer juntas, por ejemplo, a través de las fuerzas de dispersión de Londres, se vuelven más difíciles de evaporar ya que se necesita más energía para separarlas, convirtiéndolas de líquidos en gases.

Los hidrocarburos con heteroátomos como el oxígeno, el nitrógeno y los halógenos tienden a ser más difíciles de hervir (menos volátiles) ya que todos son más electronegativos que el carbono.

También algunos son sólidos. Todo relacionado con las fuerzas intermoleculares llamadas fuerzas de Van der Waals. Son fuerzas débiles entre las moléculas que dependen del número de electrones en una molécula … así que cuanto más grande es la molécula … más electrones hay … mayores son las fuerzas de Van der Waals.

Pequeños alcanos, las fuerzas no pueden atraer las moléculas lo suficiente (a temperatura ambiente) como para ser un líquido y también lo son los gases, por el pentano C5H12, el hidrocarburo puede ser un líquido. El aumento de la longitud de la cadena aumenta el punto de ebullición y la viscosidad hasta que los alcanos se convierten en ceras y luego en sólidos blandos.

La ramificación de una cadena de hidrocarburos reduce el área de contacto superficial a través de la cual actúan estas fuerzas, por lo que para la misma fórmula química, los isómeros de cadena ramificada tienen un punto de ebullición ligeramente más bajo.

Los hidrocarburos más largos tienen una fuerza más atractiva entre las moléculas, por lo que tienen puntos de ebullición más altos, por lo que es más probable que sean líquidos a temperatura ambiente. Algunos hidrocarburos son sólidos a temperatura ambiente.

El hidrocarburo comienza su existencia con depósitos de “fitoplancton, algas y otros organismos marinos” que mueren y caen al fondo marino, formando finalmente grandes depósitos de materia orgánica. Las proteínas y la celulosa se descomponen pronto, dejando solo una fracción de materia orgánica. . . La fracción lipídica que contiene los precursores que encontramos en el petróleo crudo.

A medida que se acumulan más capas de sedimentos, las del fondo se comprimen, lo que aumenta la temperatura. Durante millones de años, las moléculas orgánicas simples se transforman en complejas, llamadas kerógenos Junto con los lípidos restantes, con el tiempo los kerógenos se “agrietan” por presión y calor y se transforman en petróleo. Dependiendo de la disposición y composición del carbono e hidrógeno del petróleo, el hidrocarburo será líquido (petróleo) o gaseoso (gas natural).

El gas natural también se puede formar biogénicamente, cuando microorganismos especiales, llamados metanógenos, descomponen químicamente la materia orgánica, produciendo metano. Al producir gas natural útil, estos metanógenos se encuentran en lugares sin oxígeno aún cerca de la superficie de la tierra. Al producir pedos vergonzosos e inútiles, estos metanógenos se encuentran en los intestinos. Un ejemplo común de gas natural que se produce biogénicamente fuera de su cuerpo es el generado en los vertederos.