Ejercicios: Introducción a la nomenclatura orgánica: compuestos monofuncionales

El gas natural de las cocinas es metano, $\text{CH}_4$; el agua de la llave es $\text{H}_2\text{O}$; un encendedor lleva butano, $\text{C}_4\text{H}_{10}$; la sal es $\text{NaCl}$ y el alcohol de las farmacias es etanol, $\text{C}_2\text{H}_6\text{O}$.

1. a) Indique cuáles de estas sustancias son compuestos orgánicos y cuáles no.
2. b) Explique con sus propias palabras qué elemento es la «columna vertebral» de la química orgánica.

Nombre estos cuatro hidrocarburos:

La figura muestra los modelos moleculares de los cuatro.

1. a) $\text{CH}_4$
2. b) $\text{C}_2\text{H}_6$
3. c) $\text{C}_3\text{H}_8$
4. d) $\text{C}_4\text{H}_{10}$

1. e) Explique qué indica el prefijo (met-, et-, prop-, but-) y qué indica la terminación -ano.

En una casa hay tres aparatos que funcionan con hidrocarburos: el calentador quema metano, una estufa portátil quema propano y el cilindro de gas lleva butano. Escriba la fórmula molecular de los tres.

El cilindro de gas de una cocineta de camping lleva butano, $\text{C}_4\text{H}_{10}$.

1. a) Indique cuántos átomos de carbono y de hidrógeno tiene su molécula.
2. b) ¿A qué familia de hidrocarburos pertenece: alcanos, alquenos o alquinos?

Las frutas desprenden de forma natural un gas que acelera su maduración: el eteno, $\text{C}_2\text{H}_4$.

1. a) ¿Qué tipo de enlace une sus dos carbonos: sencillo, doble o triple?
2. b) ¿A qué familia pertenece?

En los talleres de enderezado y pintura se suelda con sopletes de acetileno, cuyo nombre IUPAC es etino, $\text{C}_2\text{H}_2$.

1. a) ¿Qué tipo de enlace hay entre sus dos carbonos?
2. b) ¿A qué familia de hidrocarburos pertenece?

El metanol, $\text{CH}_3\text{OH}$, se usa como combustible en algunas maquetas y el etanol, $\text{CH}_3\text{CH}_2\text{OH}$, es el alcohol de los desinfectantes.

1. a) ¿Qué grupo de átomos comparten las dos fórmulas?
2. b) ¿Cómo se llama ese grupo funcional y a qué familia pertenecen los dos compuestos?

El sabor agrio del vinagre se debe al ácido acético, cuyo nombre IUPAC es ácido etanoico, $\text{CH}_3\text{COOH}$.

1. a) Cuente cuántos átomos de carbono, hidrógeno y oxígeno tiene su molécula y escriba su fórmula molecular (todos los átomos juntos, sin separar por grupos).
2. b) Señale en la fórmula el grupo funcional $-\text{COOH}$ característico de los ácidos carboxílicos.

Todos los alcanos siguen la fórmula general $\text{C}_n\text{H}_{2n+2}$, donde $n$ es el número de carbonos.

1. a) Compruebe que se cumple para el metano ($n = 1$) y para el butano ($n = 4$).
2. b) Deduzca la fórmula molecular del alcano de $5$ carbonos, llamado pentano.

Los alquenos siguen la fórmula general $\text{C}_n\text{H}_{2n}$ y los alquinos, $\text{C}_n\text{H}_{2n-2}$.

1. a) Deduzca la fórmula molecular del propeno (alqueno de $3$ carbonos).
2. b) Deduzca la del propino (alquino de $3$ carbonos).
3. c) Explique por qué el eteno no puede tener fórmula $\text{C}_2\text{H}_6$.

Dos compuestos de $4$ carbonos tienen fórmulas $\text{C}_4\text{H}_{10}$ y $\text{C}_4\text{H}_8$.

1. a) Usando las fórmulas generales, indique cuál es un alcano y cuál un alqueno.
2. b) Nombre el alcano.
3. c) ¿Podría alguno de los dos ser un alquino? Justifíquelo con la fórmula general $\text{C}_n\text{H}_{2n-2}$.

Las fórmulas semidesarrolladas muestran la cadena carbonada agrupando cada carbono con sus hidrógenos.

1. a) Escriba la fórmula semidesarrollada del etano, del propano y del butano.
2. b) Describa con sus palabras cómo crece la cadena al pasar de uno a otro.

El etanol tiene fórmula molecular $\text{C}_2\text{H}_6\text{O}$ y el etano, $\text{C}_2\text{H}_6$.

1. a) Explique por qué el etanol no se considera un hidrocarburo aunque se parezca tanto al etano.
2. b) ¿A qué familia pertenece el etanol y cuál es su grupo funcional?

Señale el grupo funcional de cada compuesto e indique a qué familia pertenece:

1. a) $\text{CH}_3\text{OH}$
2. b) $\text{CH}_3\text{CH}_2\text{OH}$
3. c) $\text{CH}_3\text{COOH}$

Un alcohol se puede imaginar como un alcano en el que un hidrógeno se ha cambiado por un grupo $-\text{OH}$.

1. a) Aplique esa idea al metano y escriba la fórmula semidesarrollada del metanol.
2. b) Haga lo mismo con el etano y escriba la del etanol.
3. c) Escriba también las fórmulas moleculares de los dos alcoholes.

En la caldera de la casa el metano arde según esta ecuación química:

$\text{CH}_4 + 2\ \text{O}_2 \rightarrow \text{CO}_2 + 2\ \text{H}_2\text{O}$

El esquema muestra las moléculas que intervienen en la reacción.

1. a) Cuente los átomos de carbono, hidrógeno y oxígeno a cada lado de la flecha.
2. b) Explique qué significa que la ecuación esté «balanceada».

Un alumno afirma que existe un hidrocarburo de fórmula $\text{C}_2\text{H}_8$.

1. a) Use la fórmula general de los alcanos, $\text{C}_n\text{H}_{2n+2}$, para demostrar que es imposible.
2. b) En cambio, el $\text{C}_3\text{H}_6$ sí existe: ¿a qué familia pertenece y cómo se nombra? Justifíquelo con las fórmulas generales.

En el laboratorio hay dos frascos: uno contiene el alcohol de $2$ carbonos y otro el ácido carboxílico de $2$ carbonos.

1. a) Escriba la fórmula semidesarrollada de cada uno y nómbrelos según la IUPAC.
2. b) Encierre en un círculo, en cada fórmula, el grupo funcional y diga cómo se llama.
3. c) Indique una sustancia de la vida diaria donde aparezca cada uno.

Nadie ha visto nunca una molécula de «meteno» ni de «metino».

1. a) Recuerde qué tipo de enlace define a los alquenos y a los alquinos.
2. b) Razone por qué esos enlaces no pueden darse en un hidrocarburo de un solo carbono.
3. c) ¿Cuál es, entonces, el alqueno más pequeño que existe? ¿Y el alquino más pequeño? Nómbrelos y escriba sus fórmulas.

El bioetanol que se mezcla con la gasolina en algunas gasolineras es etanol, $\text{C}_2\text{H}_6\text{O}$.

1. a) Escriba su fórmula semidesarrollada y cuente cuántos átomos tiene en total su molécula.
2. b) Comparándolo con el etano, $\text{C}_2\text{H}_6$, explique por qué los dos tienen $6$ hidrógenos si el etanol además lleva oxígeno (pista: el grupo $-\text{OH}$ aporta su propio hidrógeno).

Los alcoholes forman una serie ordenada: metanol, $\text{CH}_4\text{O}$; etanol, $\text{C}_2\text{H}_6\text{O}$; propanol, $\text{C}_3\text{H}_8\text{O}$.

1. a) Fíjese en cómo cambian los subíndices y deduzca la fórmula general de los alcoholes en función del número de carbonos $n$.
2. b) Prediga la fórmula molecular del butanol, el alcohol de $4$ carbonos.
3. c) Compruebe que su fórmula general también da el resultado correcto para el etanol.

Si una estufa de butano arde con poco oxígeno, en lugar de $\text{CO}_2$ se forma $\text{CO}$, un gas muy tóxico. La figura compara las dos moléculas.

1. a) Nombre los dos gases, $\text{CO}$ y $\text{CO}_2$, con la nomenclatura de prefijos.
2. b) Compare sus fórmulas y explique por qué se dice que el $\text{CO}$ es producto de una combustión «incompleta».
3. c) Explique qué precaución tomaría en casa con las estufas de gas y por qué.

Adivine el compuesto:

1. a) Un alqueno tiene $8$ átomos de hidrógeno por molécula. Deduzca cuántos carbonos tiene, escriba su fórmula molecular y nómbrelo.
2. b) Un alcano tiene también $8$ átomos de hidrógeno. Deduzca su fórmula y su nombre.
3. c) Compruebe que ambos cumplen las fórmulas generales $\text{C}_n\text{H}_{2n}$ y $\text{C}_n\text{H}_{2n+2}$, respectivamente.