Ejercicios: Introducción a la nomenclatura orgánica: compuestos monofuncionales

El gas natural de las cocinas es metano, $\text{CH}_4$; el agua de la canilla 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) Indicá cuáles de estas sustancias son compuestos orgánicos y cuáles no.
2. b) Explicá con tus palabras qué elemento es la «columna vertebral» de la química orgánica.

Nombrá 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) Explicá qué indica el prefijo (met-, et-, prop-, but-) y qué indica la terminación -ano.

En una casa hay tres aparatos que funcionan con hidrocarburos: la caldera quema metano, una estufa portátil quema propano y la garrafa naranja lleva butano. Escribí la fórmula molecular de los tres.

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

1. a) Indicá 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 chapa 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) Contá cuántos átomos de carbono, hidrógeno y oxígeno tiene su molécula y escribí su fórmula molecular (todos los átomos juntos, sin separar por grupos).
2. b) Señalá 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) Comprobá que se cumple para el metano ($n = 1$) y para el butano ($n = 4$).
2. b) Deducí 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) Deducí la fórmula molecular del propeno (alqueno de $3$ carbonos).
2. b) Deducí la del propino (alquino de $3$ carbonos).
3. c) Explicá 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, indicá cuál es un alcano y cuál un alqueno.
2. b) Nombrá el alcano.
3. c) ¿Podría alguno de los dos ser un alquino? Justificalo 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) Escribí la fórmula semidesarrollada del etano, del propano y del butano.
2. b) Describí con tus 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) Explicá 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?

Señalá el grupo funcional de cada compuesto y decí 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) Aplicá esa idea al metano y escribí la fórmula semidesarrollada del metanol.
2. b) Hacé lo mismo con el etano y escribí la del etanol.
3. c) Escribí también las fórmulas moleculares de los dos alcoholes.

En la caldera de 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) Contá los átomos de carbono, hidrógeno y oxígeno a cada lado de la flecha.
2. b) Explicá qué significa que la ecuación esté «ajustada».

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

1. a) Usá 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? Justificalo con las fórmulas generales.

El butano y el metilpropano tienen la misma fórmula molecular, $\text{C}_4\text{H}_{10}$, pero sus fórmulas semidesarrolladas son $\text{CH}_3\text{CH}_2\text{CH}_2\text{CH}_3$ y $(\text{CH}_3)_3\text{CH}$.

1. a) Dibujá en tu cuaderno las dos cadenas carbonadas.
2. b) Explicá qué son los isómeros usando este ejemplo.
3. c) Razoná por qué, aunque «sumen» los mismos átomos, son dos sustancias distintas.

Podés hacerlo en papel y enviar una foto con tu respuesta.

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

1. a) Escribí la fórmula semidesarrollada de cada uno y nombralos según la IUPAC.
2. b) Encerrá en un círculo, en cada fórmula, el grupo funcional y decí cómo se llama.
3. c) Indicá una sustancia de la vida diaria donde aparezca cada uno.

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

1. a) Recordá qué tipo de enlace define a los alquenos y a los alquinos.
2. b) Razoná 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? Nombralos y escribí sus fórmulas.

El bioetanol que se mezcla con la nafta en algunas estaciones de servicio es etanol, $\text{C}_2\text{H}_6\text{O}$.

1. a) Escribí su fórmula semidesarrollada y contá cuántos átomos tiene en total su molécula.
2. b) Comparándolo con el etano, $\text{C}_2\text{H}_6$, explicá 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) Fijate en cómo cambian los subíndices y deducí la fórmula general de los alcoholes en función del número de carbonos $n$.
2. b) Predecí la fórmula molecular del butanol, el alcohol de $4$ carbonos.
3. c) Comprobá que tu fórmula general también da el resultado correcto para el etanol.

Si una estufa de gas 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) Nombrá los dos gases, $\text{CO}$ y $\text{CO}_2$, con la nomenclatura de prefijos.
2. b) Compará sus fórmulas y explicá por qué se dice que el $\text{CO}$ es producto de una combustión «incompleta».
3. c) Explicá qué precaución tomarías en tu casa con las estufas de gas y por qué.

Adiviná el compuesto:

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