Ejercicios: Grupos funcionales y propiedades

Define con tus palabras qué es un grupo funcional. Luego asocia cada grupo con su nombre de familia: $\text{-OH}$, $\text{-COOH}$, $\text{-NH}_2$, $\text{-CHO}$ y $\text{-CO-}$ (entre dos carbonos). Las familias son: alcohol, aldehído, cetona, ácido carboxílico y amina.

Clasifica cada una de las siguientes sustancias según su grupo funcional: el etanol ($\text{CH}_3\text{CH}_2\text{OH}$), la propanona o acetona ($\text{CH}_3\text{COCH}_3$), el ácido etanoico o acético ($\text{CH}_3\text{COOH}$) y la metilamina ($\text{CH}_3\text{NH}_2$). Escribe la familia de cada una.

El vinagre que se usa para aderezar ensaladas contiene ácido acético. Escribe la fórmula del grupo funcional característico de este compuesto, indica a qué familia pertenece y menciona una propiedad que se pueda reconocer en el vinagre gracias a ese grupo (por ejemplo, su sabor o su comportamiento frente a una base).

El metanol ($\text{CH}_3\text{OH}$) y el metano ($\text{CH}_4$) tienen masas moleculares parecidas (32 y 16 g/mol, respectivamente), pero a temperatura ambiente el metanol es líquido y el metano es gas. Explica esta diferencia a partir del grupo funcional del metanol y del tipo de fuerzas intermoleculares que se forman en cada sustancia.

Una tabla muestra los puntos de ebullición aproximados de cuatro compuestos con tres carbonos: propano ($-42\ °\text{C}$), propanal ($49\ °\text{C}$), propan-1-ol ($97\ °\text{C}$) y ácido propanoico ($141\ °\text{C}$). Ordena los compuestos de menor a mayor punto de ebullición, identifica el grupo funcional de cada uno y explica a qué se debe la tendencia observada.

Santiago quiere quitar el esmalte de uñas de su hermana y encuentra dos frascos sin etiqueta: uno contiene propanona (acetona) y el otro, etanol. Ambos tienen grupos funcionales con oxígeno. Escribe la fórmula estructural condensada de cada sustancia, indica el grupo funcional de cada una y explica por qué la acetona no puede formar enlaces de hidrógeno consigo misma, mientras que el etanol sí.

Un laboratorio escolar tiene tres frascos rotulados A, B y C. Se sabe que contienen etanol, ácido acético y etilamina, pero no se sabe cuál es cuál. Al probar con papel indicador de pH se observa: el frasco A da un pH cercano a 3, el frasco B da un pH cercano a 11 y el frasco C da un pH cercano a 7. Identifica el contenido de cada frasco y argumenta tu respuesta relacionando el grupo funcional de cada sustancia con su comportamiento ácido, básico o neutro.

Compara el butan-1-ol ($\text{CH}_3\text{CH}_2\text{CH}_2\text{CH}_2\text{OH}$) y el etanol ($\text{CH}_3\text{CH}_2\text{OH}$) en cuanto a su solubilidad en agua. Ambos tienen el grupo $\text{-OH}$, pero el etanol se mezcla con el agua en cualquier proporción, mientras que el butan-1-ol es solo parcialmente soluble. Argumenta esta diferencia considerando la parte polar y la parte no polar de cada molécula, y predice cómo sería la solubilidad en agua de un alcohol con una cadena aún más larga, como el decan-1-ol.