Ejercicios: Fuerzas intermoleculares, isomería y puntos de ebullición

Los hidrocarburos como el hexano, $C_6H_{14}$, están formados solo por carbono e hidrógeno. Indicá qué tipo de fuerza intermolecular predomina entre sus moléculas y explicá si se trata de moléculas polares o no polares.

Entre el metano ($CH_4$), el etano ($C_2H_6$) y el propano ($C_3H_8$), indicá cuál tiene el mayor punto de ebullición y cuál el menor. Justificá tu respuesta en una o dos oraciones usando el concepto de masa molar.

Santino mezcla en un vaso nafta con agua y observa que forman dos capas separadas. Explicá por qué no se mezclan, indicando la polaridad de cada sustancia, y decidí si la nafta es soluble o insoluble en agua.

Los puntos de ebullición aproximados de tres alcanos lineales son: pentano, 36 °C; hexano, 69 °C; heptano, 98 °C. Interpretá estos datos explicando cómo varía el punto de ebullición al aumentar la longitud de la cadena y por qué ocurre, nombrando el tipo de fuerzas que intervienen. Estimá, justificando, si el octano hervirá por encima o por debajo de 98 °C.

El pentano (36 °C) y el 2,2-dimetilpropano (9,5 °C) son isómeros de cadena de fórmula $C_5H_{12}$. Dibujá o describí la estructura de cada uno y explicá por qué el isómero ramificado tiene menor punto de ebullición, relacionando la forma de la molécula con la superficie de contacto y las fuerzas de dispersión de London.

Camila necesita limpiar una mancha de grasa de su bicicleta. Tiene a mano agua, etanol y kerosene. Explicá, a partir de la polaridad y de las fuerzas intermoleculares, cuál de los tres líquidos disuelve mejor la grasa (formada por moléculas de cadena larga no polares) y por qué el agua no resulta eficaz.

Se tienen tres sustancias de masas molares parecidas: butano, $C_4H_{10}$ (M ≈ 58 g/mol), propanona o acetona, $CH_3COCH_3$ (M ≈ 58 g/mol) y propan-1-ol, $CH_3CH_2CH_2OH$ (M ≈ 60 g/mol). Ordenalas de menor a mayor punto de ebullición y argumentá el orden indicando para cada una el tipo de fuerzas intermoleculares dominantes (dispersión de London, dipolo-dipolo, puente de hidrógeno). Explicá por qué la masa molar por sí sola no alcanza para predecir el resultado.

Los tres isómeros del pentano son el pentano, el 2-metilbutano y el 2,2-dimetilpropano. Ordenalos de mayor a menor punto de ebullición y justificá el orden considerando la geometría de cada molécula. Después, analizá el caso de una mezcla de pentano y agua: predecí si serán miscibles y cuál de los dos líquidos quedaría en la capa superior sabiendo que la densidad del pentano es aproximadamente $0{,}63\ \text{g/cm}^3$. Fundamentá cada predicción con las fuerzas intermoleculares involucradas.