Exercicis: Hidrocarburs

El gas natural que arriba a les cuines és majoritàriament metà, i els alcans són la família d'hidrocarburs més senzilla.

1. a) Escriu les fórmules moleculars del metà, de l'età i del propà.
2. b) Quin tipus d'enllaç, simple, doble o triple, uneix entre si els àtoms de carboni dels alcans?
3. c) Explica què indica la terminació «-à» dels seus noms.

Als tallers de planxa se solda amb etí (acetilè) i la fruita desprèn etè en madurar.

1. a) Fent servir les fórmules generals dels alquens, $\text{C}_n\text{H}_{2n}$, i dels alquins, $\text{C}_n\text{H}_{2n-2}$, amb $n = 2$, escriu la fórmula molecular de cadascun.
2. b) Indica quin tipus d'enllaç uneix els seus carbonis.
3. c) Digues a quina família pertany cadascun i quina terminació IUPAC li correspon.

Les gasolines contenen alcans de cadenes mitjanes.

1. a) Escriu les fórmules moleculars del pentà, de l'hexà, de l'heptà i de l'octà.
2. b) Observant com canvien els subíndexs, dedueix la fórmula general dels alcans en funció del nombre de carbonis $n$.
3. c) Comprova que la teva fórmula general dona el resultat correcte per a l'octà.

Les fórmules semidesenvolupades agrupen cada carboni amb els seus hidrògens i mostren la cadena carbonada.

1. a) Escriu la fórmula semidesenvolupada del propà i la del butà.
2. b) Escriu també les seves fórmules moleculars.
3. c) Compta els àtoms que té en total la molècula de butà.

Els prefixos de la nomenclatura orgànica indiquen quants carbonis té la cadena principal.

1. a) Quants carbonis indiquen els prefixos met-, et-, prop-, but-, pent- i hex-?
2. b) Les terminacions -à, -è i -í informen del tipus d'enllaç entre els carbonis: explica què indica cadascuna.
3. c) El nom «butè», sense res més, és complet? Raona quina informació li falta.

Classifica aquests tres hidrocarburs utilitzant les fórmules generals dels alcans, $\text{C}_n\text{H}_{2n+2}$, els alquens, $\text{C}_n\text{H}_{2n}$, i els alquins, $\text{C}_n\text{H}_{2n-2}$, i anomena cadascun:

1. a) $\text{C}_3\text{H}_8$
2. b) $\text{C}_3\text{H}_6$
3. c) $\text{C}_3\text{H}_4$

El benzè, $\text{C}_6\text{H}_6$, és el compost aromàtic més conegut: avui només s'empra com a matèria primera industrial (plàstics com el poliestirè) perquè és tòxic i cancerigen. El seu anell amb els electrons deslocalitzats es mostra a la figura.

1. a) Quants àtoms de carboni formen el seu anell?
2. b) Els sis enllaços carboni-carboni de l'anell són tots iguals, intermedis entre un enllaç simple i un de doble. Explica amb les teves paraules què significa que els seus electrons estiguin «deslocalitzats» per tot l'anell.
3. c) Per què creus que el seu ús com a dissolvent està prohibit als laboratoris escolars?

El ciclohexà és un dissolvent industrial la molècula del qual és un anell de sis grups $\text{CH}_2$. La figura mostra aquest anell.

1. a) Escriu la seva fórmula molecular.
2. b) Compara-la amb la de l'hexà, $\text{C}_6\text{H}_{14}$, i explica per què el ciclohexà té dos hidrògens menys.
3. c) A quina família pertany el ciclohexà?

El 2-metilbutà, un component ramificat de les gasolines, té la fórmula semidesenvolupada $\text{CH}_3\text{-CH(CH}_3\text{)-CH}_2\text{-CH}_3$. La figura mostra el seu esquelet carbonat.

1. a) Quants carbonis té la cadena principal i per què es tria precisament aquesta?
2. b) Quina posició ocupa el grup metil i com s'indica en el nom?
3. c) Escriu la seva fórmula molecular i comprova que compleix la fórmula general dels alcans.

Formula els alcans ramificats següents, habituals com a dissolvents i en mescles de combustible:

1. a) 3-metilpentà.
2. b) 2,2-dimetilpropà.
3. c) Quants carbonis té cadascun i quina és la seva fórmula molecular?

En una refineria s'obté pent-2-è com a matèria primera per a altres processos.

1. a) Escriu la seva fórmula semidesenvolupada.
2. b) Explica què indica el nombre 2 del seu nom.
3. c) Escriu la fórmula semidesenvolupada del pent-1-è i digues en què es diferencien tots dos compostos.

Anomena els hidrocarburs insaturats següents:

1. a) $\text{CH}_3\text{-CH=CH-CH}_3$
2. b) $\text{CH}\equiv\text{C-CH}_2\text{-CH}_3$
3. c) $\text{CH}_2\text{=CH-CH}_3$

A l'apartat c), explica per què no cal escriure cap número per indicar la posició del doble enllaç.

El but-1-è i el but-2-è són dues substàncies diferents amb la mateixa fórmula molecular, $\text{C}_4\text{H}_8$.

1. a) Escriu les fórmules semidesenvolupades de tots dos.
2. b) Dibuixa al teu quadern les seves estructures desenvolupades.
3. c) S'anomenen isòmers de posició: explica què significa.

Pots fer-ho en paper i enviar una foto amb la teva resposta.

Un alumne afirma que el compost $\text{CH}_3\text{-CH}_2\text{-CH(CH}_3\text{)-CH}_2\text{-CH}_3$ s'anomena 2-etilbutà.

1. a) Dibuixa la cadena al teu quadern i explica quin error ha comès en triar la cadena principal.
2. b) Escriu el nom correcte.
3. c) Enuncia la regla que cal aplicar per triar la cadena principal.

Pots fer-ho en paper i enviar una foto amb la teva resposta.

Els hidrocarburs cíclics també admeten substituents: a la indústria de pintures s'usa el metilciclohexà com a dissolvent.

1. a) La seva molècula és un anell de ciclohexà en el qual un hidrogen s'ha canviat per un grup metil: escriu la seva fórmula semidesenvolupada abreujada i dedueix la seva fórmula molecular.
2. b) Escriu el nom del compost format per un anell de ciclopentà amb un grup metil unit a ell.
3. c) Comprova que tots dos compleixen la fórmula general dels cicloalcans, $\text{C}_n\text{H}_{2n}$.

La fórmula molecular $\text{C}_6\text{H}_{12}$ pot correspondre a un hexè o al ciclohexà.

1. a) Escriu la fórmula semidesenvolupada de l'hex-1-è.
2. b) Dibuixa al teu quadern l'anell del ciclohexà.
3. c) Explica per què tots dos comparteixen fórmula molecular encara que un sigui una cadena oberta i l'altre un anell.

Pots fer-ho en paper i enviar una foto amb la teva resposta.

El pentà té tres isòmers de fórmula $\text{C}_5\text{H}_{12}$.

1. a) Escriu les fórmules semidesenvolupades dels tres i anomena'ls.
2. b) Dibuixa al teu quadern les seves cadenes carbonades.
3. c) Els seus punts d'ebullició són $36\ \celsius$, $28\ \celsius$ i $9,5\ \celsius$. Assigna cada valor a un isòmer i justifica la tendència: a més ramificació, menys superfície de contacte entre molècules i més fàcil que bulli.

Pots fer-ho en paper i enviar una foto amb la teva resposta.

Un hidrocarbur té la fórmula semidesenvolupada $\text{CH}_3\text{-CH(CH}_3\text{)-CH}_2\text{-CH(C}_2\text{H}_5\text{)-CH}_3$.

1. a) Dibuixa'l al teu quadern i busca la cadena contínua més llarga: quants carbonis té? (Compte: no és la que està escrita en horitzontal.)
2. b) Numera la cadena triada des de l'extrem que doni els localitzadors més baixos.
3. c) Escriu el seu nom IUPAC complet.

Quan una molècula té ramificacions i enllaços múltiples, la numeració dona prioritat al doble o al triple enllaç.

1. a) Anomena $\text{CH}_2\text{=CH-CH(CH}_3\text{)-CH}_2\text{-CH}_3$.
2. b) Escriu la fórmula semidesenvolupada del 4-metilpent-2-í.
3. c) Enuncia la regla que has aplicat per numerar la cadena en els dos casos.

Kekulé va proposar el 1865 que el benzè era un anell amb tres dobles enllaços alternats, però els experiments mostren que els sis enllaços carboni-carboni mesuren exactament el mateix, una longitud intermèdia entre l'enllaç simple i el doble.

1. a) Dibuixa al teu quadern l'estructura de Kekulé i, al costat, el model actual amb un cercle dins de l'anell.
2. b) Explica què significa aquest cercle: on són els electrons dels «dobles enllaços»?
3. c) El ciclohexè descolora l'aigua de brom (reacció típica dels dobles enllaços) i el benzè no. Fes servir el model d'electrons deslocalitzats per justificar que el benzè no es comporta com un alquè.

Pots fer-ho en paper i enviar una foto amb la teva resposta.

L'índex d'octà d'una gasolina compara el seu comportament amb el del 2,2,4-trimetilpentà, al qual s'assigna el valor 100.

1. a) Escriu la seva fórmula semidesenvolupada. (Convé escriure primer la cadena de 5 carbonis i afegir després els tres grups metil.)
2. b) Dedueix la seva fórmula molecular i comprova que és isòmer de l'octà, $\text{C}_8\text{H}_{18}$.
3. c) Raona, a partir del seu nom, quanta ramificació té i compara la seva estructura amb la de l'octà lineal.

L'anàlisi d'un hidrocarbur desconegut dona com a resultat la fórmula molecular $\text{C}_7\text{H}_{12}$.

1. a) Quines famílies d'hidrocarburs compleixen la fórmula general $\text{C}_n\text{H}_{2n-2}$? Esmenta'n dues.
2. b) Escriu la fórmula semidesenvolupada d'un compost possible de cada família amb 7 carbonis i anomena'ls.
3. c) Explica per què només amb la fórmula molecular no es pot saber quin és i quina informació addicional (per exemple, si té anell o cadena oberta) ajudaria a identificar-lo.

Un alumne escriu al seu examen els noms «3-metilbutà» i «4,4-dimetilpentà».

1. a) Escriu la fórmula semidesenvolupada del compost que volia anomenar en cada cas.
2. b) Explica l'error de numeració comès.
3. c) Dona els noms IUPAC correctes i enuncia la regla dels localitzadors més baixos.

Un hidrocarbur té 6 carbonis a la cadena principal, un doble enllaç entre els carbonis 2 i 3 i un grup metil sobre el carboni 4.

1. a) Escriu la seva fórmula semidesenvolupada.
2. b) Anomena'l segons la IUPAC.
3. c) Comprova que compleix la fórmula general dels alquens i calcula la seva massa molar. Dades: masses atòmiques $\text{C} = 12$ i $\text{H} = 1$.