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3° curso · Química
Química orgánica · Estructura y reactividad orgánica

Funciones orgánicas y formulación de compuestos sencillos

Dos moléculas pueden tener los mismos átomos y comportarse de manera muy distinta: el etanol se encuentra en la caña paraguaya y en el alcohol medicinal de la farmacia, mientras que el éter dimetílico es un gas a temperatura ambiente. La diferencia no está en qué átomos hay, sino en cómo están conectados y, sobre todo, en qué grupo funcional llevan. En esta página, que corresponde al 3.er curso de la Educación Media, aprendés a reconocer esos grupos y a nombrar y formular casos sencillos sin ambigüedad.

Los grupos funcionales del carbono

Tabla con las fórmulas generales de los grupos funcionales orgánicos más frecuentes. haluro de alquilo R–X alcohol R–OH éter R–O–R' amina R–NH₂ aldehído R–CHO cetona R–CO–R' ácido carboxílico R–COOH éster R–COO–R' amida R–CO–NH₂ R y R' representan cadenas carbonadas; X es un halógeno (F, Cl, Br, I).

Cuando una molécula tiene más de un grupo funcional, solo uno se nombra como función principal (con sufijo) y los demás como prefijos.

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Considerá los dos compuestos orgánicos oxigenados de tres átomos de carbono siguientes: el propanal y la propanona. a) Escribí la fórmula semidesarrollada de ambos…

Considerá los dos compuestos orgánicos oxigenados de tres átomos de carbono siguientes: el propanal y la propanona.

  1. a) Escribí la fórmula semidesarrollada de ambos compuestos e indicá la función orgánica a la que pertenece cada uno.
  2. b) Explicá qué tipo de isomería estructural existe entre ellos.
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Hidrocarburos y derivados halogenados

Los hidrocarburos ya los viste en el apartado de hidrocarburos; acá los usamos como base para nombrar todo lo demás. El nombre sale de la cadena principal (la más larga que contiene el grupo funcional o los enlaces múltiples), con prefijos para los sustituyentes.

Fórmula esquelética del 3-cloropentano con la numeración de los cinco átomos de carbono y el cloro en el carbono 3. Cl C1 C2 C3 C4 C5
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El compuesto orgánico de fórmula semidesarrollada $\mathrm{CH_3-CH_2-CH(Cl)-CH_2-CH_3}$ es un derivado halogenado de cadena abierta. a) Escribí el nombre sistemático de…

El compuesto orgánico de fórmula semidesarrollada $\mathrm{CH_3-CH_2-CH(Cl)-CH_2-CH_3}$ es un derivado halogenado de cadena abierta.

  1. a) Escribí el nombre sistemático de dicho compuesto de acuerdo con las normas de la IUPAC.
  2. b) Formulá y nombrá un isómero de posición perteneciente a la misma función química que mantenga la misma cadena carbonada lineal.
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Los hidrocarburos insaturados presentan dobles o triples enlaces que determinan su reactividad y nomenclatura IUPAC. a) Escribí la fórmula semidesarrollada del…

Los hidrocarburos insaturados presentan dobles o triples enlaces que determinan su reactividad y nomenclatura IUPAC.

  1. a) Escribí la fórmula semidesarrollada del hidrocarburo denominado 4-metilpent-2-ino.
  2. b) Justificá razonadamente si este compuesto puede presentar isomería geométrica (cis-trans).
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Hidrocarburos aromáticos: oxidación y derivados

Un anillo bencénico con una cadena lateral alquílica se nombra como derivado del benceno (el metilbenceno es el tolueno). Con un oxidante enérgico ($\mathrm{KMnO_4}$ en medio ácido), la cadena lateral se oxida hasta grupo carboxilo, sea cual sea su largo, y el anillo no cambia.

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Un hidrocarburo $X$ de fórmula molecular $\mathrm{C_7H_8}$ contiene un único anillo bencénico y se somete a oxidación enérgica con $\mathrm{KMnO_4}$ en medio ácido,…

Un hidrocarburo $X$ de fórmula molecular $\mathrm{C_7H_8}$ contiene un único anillo bencénico y se somete a oxidación enérgica con $\mathrm{KMnO_4}$ en medio ácido, rindiendo un ácido monocarboxílico aromático $Y$ ($\mathrm{C_7H_6O_2}$).

  1. a) Determiná el grado de insaturación de $X$, deducí su estructura y escribí su nombre sistemático IUPAC.
  2. b) Escribí la fórmula semidesarrollada y el nombre IUPAC de dos derivados de $Y$: un cloruro de ácido y una amida primaria aromática. Para calcular las insaturaciones podés usar $I=(2C+2+N-H-X)/2$, donde $X$ es el número de halógenos; el oxígeno no modifica esta expresión.
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Compuestos oxigenados: de alcoholes a ésteres

Un éster se descompone por hidrólisis en un ácido carboxílico y un alcohol. éster R–CO–O–R' hidrólisis (con H₂O) ácido R–COOH + alcohol R'–OH

Aldehídos y cetonas comparten el grupo carbonilo $\mathrm{C=O}$. En el aldehído está en un extremo de la cadena (es siempre el C1); en la cetona está en el interior, y hay que indicar su localizador.

Practica★☆☆Sin empezar
Considerá los dos compuestos orgánicos oxigenados de tres átomos de carbono siguientes: el propanal y la propanona. a) Escribí la fórmula semidesarrollada de ambos…

Considerá los dos compuestos orgánicos oxigenados de tres átomos de carbono siguientes: el propanal y la propanona.

  1. a) Escribí la fórmula semidesarrollada de ambos compuestos e indicá la función orgánica a la que pertenece cada uno.
  2. b) Explicá qué tipo de isomería estructural existe entre ellos.
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En la siguiente figura se representa la estructura molecular de un compuesto orgánico oxigenado de cadena abierta con enlaces heteroatómicos explícitos: a) Identificá…

En la siguiente figura se representa la estructura molecular de un compuesto orgánico oxigenado de cadena abierta con enlaces heteroatómicos explícitos:

H₃C OH OH O
  1. a) Identificá razonadamente las dos funciones oxigenadas presentes en la molécula e indicá cuál de ellas tiene mayor prioridad como grupo principal según la IUPAC.
  2. b) Asigná la numeración correcta a la cadena principal y escribí el nombre sistemático del compuesto según las normas oficiales de la IUPAC.
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Un éster alifático de fórmula molecular $\mathrm{C_4H_8O_2}$ experimenta hidrólisis ácida completa originando un ácido carboxílico de dos átomos de carbono y un alcohol.…

Un éster alifático de fórmula molecular $\mathrm{C_4H_8O_2}$ experimenta hidrólisis ácida completa originando un ácido carboxílico de dos átomos de carbono y un alcohol.

  1. a) Escribí la fórmula semidesarrollada y el nombre sistemático IUPAC del éster de partida, así como de los dos productos de hidrólisis.
  2. b) Escribí la fórmula semidesarrollada y el nombre de una amida primaria de cadena lineal con cuatro átomos de carbono. Compará su fórmula molecular con la del éster y justificá por qué no son isómeros.
Resolver

Aminas, amidas y cianuros (nitrilos)

Para distinguir estos compuestos, mirá a qué átomo está unido el nitrógeno.

Fórmulas generales y ejemplos de amina, amida y cianuro (nitrilo). AminaCH₃–NH₂ AmidaCH₃–C(=O)–NH₂ CianuroCH₃–C≡N
Familia Grupo Ejemplo y nombre
Amina $\mathrm{RNH_2}$, $\mathrm{R_2NH}$ o $\mathrm{R_3N}$ $\mathrm{CH_3NH_2}$: metanamina (metilamina)
Amida $\mathrm{RCONH_2}$ $\mathrm{CH_3CONH_2}$: etanamida
Cianuro (nitrilo) $\mathrm{RC\equiv N}$ $\mathrm{CH_3CN}$: etanonitrilo

Una amina es primaria, secundaria o terciaria según cuántos carbonos están unidos al nitrógeno (1, 2 o 3).

Compuestos polifuncionales

Con varias funciones, la principal da el sufijo y las demás van como prefijos en orden alfabético: amino- (amina), oxo- (cetona, cuando hay una función de mayor prioridad), hidroxi-. La cadena principal es la que contiene el grupo principal y, de ser posible, más insaturaciones.

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Las aminas y los compuestos aromáticos son ampliamente utilizados en síntesis química. a) Formulá y nombrá dos aminas aromáticas distintas que contengan un anillo…

Las aminas y los compuestos aromáticos son ampliamente utilizados en síntesis química.

  1. a) Formulá y nombrá dos aminas aromáticas distintas que contengan un anillo bencénico y cuya fórmula molecular sea $\mathrm{C_7H_9N}$, una siendo primaria y otra secundaria.
  2. b) Indicá razonadamente el orden de prioridad entre la función amina y la función alcohol según las normas IUPAC para nombrar un compuesto que posea ambas.
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Practica★★★Sin empezar
Considerá un compuesto polifuncional de fórmula molecular $\mathrm{C_6H_9NO_3}$ cuya estructura presenta una cadena abierta carbonada con las siguientes características:…

Considerá un compuesto polifuncional de fórmula molecular $\mathrm{C_6H_9NO_3}$ cuya estructura presenta una cadena abierta carbonada con las siguientes características:

  • Contiene un grupo carboxilo como función principal.

  • Posee un grupo amino y un doble enlace carbono-carbono.

  • Presenta una función cetona en posición no terminal.

  1. a) Calculá el número de insaturaciones (equivalentes de doble enlace o anillos) presentes en la molécula.
  2. b) Proponé una estructura semidesarrollada coherente con todos los requisitos donde la cadena principal tenga 5 carbonos con un sustituyente metilo, y asigná el nombre sistemático IUPAC completo indicando la prioridad de funciones. Para calcular las insaturaciones podés usar $I=(2C+2+N-H-X)/2$, donde $X$ es el número de halógenos; el oxígeno no modifica esta expresión.
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De la composición centesimal a la fórmula

Repaso estequiométrico: si un análisis dice qué porcentaje de cada elemento tiene un compuesto, ¿cómo llegás a su fórmula y cuántas insaturaciones puede tener?

Pasos para pasar de la composición centesimal a la fórmula empírica y, con la masa molar, a la fórmula molecular. % en masa + masa molar fórmula empírica × k fórmula molecular

Volvé al principio: el etanol ($\mathrm{CH_3-CH_2-OH}$) es un alcohol y forma interacciones de tipo puente de hidrógeno entre sus moléculas, por eso es líquido a temperatura ambiente. El éter dimetílico ($\mathrm{CH_3-O-CH_3}$) es un éter: no tiene un H unido al oxígeno, no forma esas interacciones entre moléculas y hierve a unos $-24\ ^\circ\mathrm{C}$, por lo que es gas. Misma fórmula $\mathrm{C_2H_6O}$, distinto grupo funcional: son isómeros de función.

Resumen

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