3) Investigar sobre los hidrocarburos cíclicos y representar gráficamente: ciclopropano C_3H_6, ciclobutano C_4H_8 y ciclopentano C_5H_10.

C_3H_6=triángulo, C_4H_8=cuadrado, C_5H_10=pentágono

Libro de Química 1 BGU

Ministerio de Educación del Ecuador

105/210

Nomenclatura de alcanos ramificados y representación de hidrocarburos cíclicos

📄 ejercicios quimica 🎓 bachillerato · 1° BGU Ecuador 🇪🇨 EC 🗣 Español

Página 105

105 de 210

Anterior Página 105 / 210 Siguiente

Respuesta rápida

e) $CH_{3}C(CH_{3})_{2}CH_{2}C(CH_{3})(C_{4}H_{9})CH(CH_{3})CH(CH_{3})CH_{3}$ , fórmula $C_{16}H_{34}$ . 3) Triángulo ( $C_{3}H_{6}$ ), cuadrado ( $C_{4}H_{8}$ ), pentágono ( $C_{5}H_{10}$ ), todos con 2 H por carbono.

📚 exercise quimica ⭐⭐ Dificultad 2/5 ⏱ 3 min lectura

Solución — Página 105

Quimica 1° · 2024

Ejercicio 2

e

Dibujar la fórmula estructural de 4-sec-butil-2,2,4,5,6-pentametilheptano.

Se identifica la cadena principal: heptano, es decir, una cadena de 7 átomos de carbono en línea.
Se localizan los sustituyentes según la nomenclatura: en la posición 2 hay dos grupos metilo ( $-CH_{3}$ ), en la posición 4 hay un grupo metilo y un grupo sec-butil ( $-CH_{2}-CH(CH_{3})-CH_{3}$ ), en la posición 5 un metilo y en la posición 6 un metilo. En total son 5 grupos metilo (de ahí pentametil).
Se escribe la cadena principal numerada:
$C^{1}H_{3}-C^{2}(CH_{3})_{2}-C^{3}H_{2}-C^{4}(CH_{3})(C_{4}H_{9}^{sec})-C^{5}H(CH_{3})-C^{6}H(CH_{3})-C^{7}H_{3}$
Se comprueba el grupo sec-butil: comienza con $-CH_{2}-$ , luego un carbono terciario $-CH-$ con un metilo y termina en $-CH_{3}$ .
Conteo de átomos: la cadena aporta 7 C; los 5 metilos aportan 5 C y 15 H; el grupo sec-butil aporta 4 C y 9 H. Total: $7+5+4=16$ carbonos. Aplicando la fórmula de los alcanos $C_{n}H_{2n+2}$ con $n=16$ : $C_{16}H_{32+2}=C_{16}H_{34}$ .

Respuesta

Fórmula $CH_{3}-C(CH_{3})_{2}-CH_{2}-C(CH_{3})(CH_{2}CH(CH_{3})CH_{3})-CH(CH_{3})-CH(CH_{3})-CH_{3}$ , con fórmula molecular $C_{16}H_{34}$ .

Ejercicio 3

Investigo sobre los hidrocarburos cíclicos y represento gráficamente las fórmulas dadas.

Los hidrocarburos cíclicos (cicloalcanos) cumplen la fórmula general $C_{n}H_{2n}$ , porque al formarse el ciclo se pierden dos átomos de hidrógeno respecto del alcano acíclico correspondiente.

Ejercicio 3

1 Ciclopropano ($C_{3}H_{6}$)

Son 3 carbonos: deben formar un ciclo cerrado, es decir un triángulo.
Cada carbono del ciclo tiene dos enlaces simples dentro del anillo, por lo que se completa su valencia con 2 hidrógenos.
Verificación: $3 ext{ C} imes 2 ext{ H} = 6 ext{ H}$ . Se cumple $C_{n}H_{2n} = C_{3}H_{6}$ .

Respuesta

Triángulo equilátero con un H en cada vértice (cada C lleva $CH_{2}$ ).

Ejercicio 3

2 Ciclobutano ($C_{4}H_{8}$)

Son 4 carbonos: el anillo cerrado corresponde a un cuadrado.
Cada carbono aporta 2 enlaces al ciclo y se completa con 2 hidrógenos.
Verificación: $4 imes 2 = 8$ H, y $C_{4}H_{2 imes 4} = C_{4}H_{8}$ .

Respuesta

Cuadrado con un $CH_{2}$ en cada vértice.

Ejercicio 3

3 Ciclopentano ($C_{5}H_{10}$)

Son 5 carbonos: el anillo cerrado corresponde a un pentágono.
Cada carbono se completa con 2 hidrógenos.
Verificación: $5 imes 2 = 10$ H, y $C_{5}H_{2 imes 5} = C_{5}H_{10}$ .

Conclusión: los tres compuestos son cicloalcanos saturados (solo enlaces simples) de fórmula general $C_{n}H_{2n}$ ; cuanto más grande es el anillo, menor es la tensión del anillo (la mayor estabilidad se da en ciclos de 5 y 6 carbonos).

Respuesta

Pentágono regular con un $CH_{2}$ en cada vértice.

Contenido de la página

Continuación de la actividad de nomenclatura

e) 4-sec-butil-2,2,4,5,6-pentametilheptano

(Espacio en blanco para que el estudiante dibuje la fórmula estructural.)

3. Investigo sobre los hidrocarburos cíclicos y represento gráficamente las siguientes fórmulas:

Ciclopropano $C_{3}H_{6}$	Ciclobutano $C_{4}H_{8}$	Ciclopentano $C_{5}H_{10}$
(espacio para dibujo: triángulo)	(espacio para dibujo: cuadrado)	(espacio para dibujo: pentágono)

Pie de página: 104 · Texto de Química (BGU 1.º, Ecuador, 2024).

Ejemplos resueltos

e) Dibujar la fórmula estructural de 4-sec-butil-2,2,4,5,6-pentametilheptano.

Cadena principal de 7 carbonos. En C2 hay dos metilos; en C3 un CH2; en C4 un metilo y el grupo sec-butil; en C5 y C6 un metilo cada uno; C7 es CH3. Fórmula: $CH_{3}-C(CH_{3})_{2}-CH_{2}-C(CH_{3})(CH_{2}CH(CH_{3})CH_{3})-CH(CH_{3})-CH(CH_{3})-CH_{3}$ , con $16$ C y $34$ H ( $C_{16}H_{34}$ ).

3) Representar gráficamente ciclopropano ( $C_{3}H_{6}$ ), ciclobutano ( $C_{4}H_{8}$ ) y ciclopentano ( $C_{5}H_{10}$ ).

Cada carbono del anillo forma dos enlaces simples dentro del ciclo y completa su valencia con dos hidrógenos: ciclopropano = triángulo con $CH_{2}$ en cada vértice; ciclobutano = cuadrado con $CH_{2}$ en cada vértice; ciclopentano = pentágono con $CH_{2}$ en cada vértice. En los tres casos se verifica $C_{n}H_{2n}$ .

Tablas (2)

Hidrocarburo cíclico	Fórmula	Número de carbonos	Forma del anillo	H por carbono
Ciclopropano	$C_{3}H_{6}$	3	Triángulo	2
Ciclobutano	$C_{4}H_{8}$	4	Cuadrado	2
Ciclopentano	$C_{5}H_{10}$	5	Pentágono	2
Ciclohexano	$C_{6}H_{12}$	6	Hexágono	2

Parte de la cadena	Posición	Sustituyentes
$C^{1}$	1	$CH_{3}$ (terminal)
$C^{2}$	2	dos $CH_{3}$
$C^{3}$	3	ninguno
$C^{4}$	4	un $CH_{3}$ y un sec-butil
$C^{5}$	5	un $CH_{3}$
$C^{6}$	6	un $CH_{3}$
$C^{7}$	7	$CH_{3}$ (terminal)

Diagramas (2)

graph LR
  A["C1 CH3"] --- B["C2 C(CH3)2"]
  B --- C["C3 CH2"]
  C --- D["C4 C(CH3)(sec-butil)"]
  D --- E["C5 CH(CH3)"]
  E --- F["C6 CH(CH3)"]
  F --- G["C7 CH3"]
  B -.-> M1["2 CH3"]
  D -.-> M2["CH3"]
  D -.-> S["sec-butil: CH2-CH(CH3)-CH3"]
  E -.-> M3["CH3"]
  F -.-> M4["CH3"]

graph TD
  subgraph CICLOALCANOS [Hidrocarburos cíclicos - CnH2n]
    P["Ciclopropano C3H6"]
    B2["Ciclobutano C4H8"]
    Pe["Ciclopentano C5H10"]
  end
  P --- P2["Triángulo, 2 H por C"]
  B2 --- B3["Cuadrado, 2 H por C"]
  Pe --- Pe2["Pentágono, 2 H por C"]

Fórmulas y ecuaciones

Fórmula general de los alcanos: $C_{n}H_{2n+2}$

Fórmula general de los cicloalcanos: $C_{n}H_{2n}$

$C_{n}H_{2n+2}$ $\quad$ $\text{(alcanos acíclicos)}$

$C_{n}H_{2n}$ $\quad$ $\text{(cicloalcanos)}$

$C_{16}H_{2(16)+2}$ = $C_{16}H_{34}$

$C_{3}H_{6}$ , $\$ ; $C_{4}H_{8}$ , $\$ ; $C_{5}H_{10}$

Glosario (6)

Alcano ramificado: Hidrocarburo saturado de fórmula CnH2n+2 que presenta una cadena principal con uno o más sustituyentes alquilo unidos a ella.
Grupo sec-butil: Alquilo de 4 carbonos, –CH2CH(CH3)CH3, unido por su carbono secundario (el segundo) a la cadena principal.
Grupo metilo: Alquilo más simple, –CH3, derivado del metano por pérdida de un hidrógeno.
Cicloalcano: Hidrocarburo cíclico saturado, con fórmula general CnH2n, en el que los átomos de carbono forman un anillo cerrado unidos por enlaces simples.
Tensión de anillo: Energía extra que poseen los anillos pequeños (propano, butano) por la desviación de los ángulos de enlace respecto del ángulo tetraédrico de 109,5°.
Fórmula estructural: Representación que muestra cómo están ordenados y conectados los átomos de una molécula, indicando los enlaces entre ellos.

Preguntas para practicar

¿Por qué los hidrocarburos cíclicos de 3 y 4 carbonos son más reactivos y menos estables que los de 5 y 6 carbonos?

Por la tensión de anillo: en el ciclopropano los ángulos de enlace son de 60° y en el ciclobutano de 90°, muy lejos del ángulo tetraédrico ideal de 109,5°, lo que genera energía de deformación (tensión angular y de torsión). Los anillos de 5 y 6 carbonos tienen ángulos cercanos a 109,5°, por lo que son prácticamente sin tensión y presentan una estabilidad similar a la de los alcanos acíclicos.

¿Qué diferencia existe entre el grupo sec-butil y el grupo isobutil?

Ambos son alquilos de 4 carbonos, pero difieren en el punto de unión: el sec-butil, –CH2CH(CH3)CH3, se une a la cadena principal por su carbono secundario (el segundo), mientras que el isobutil, –CH2CH(CH3)2, se une por su carbono primario y tiene un carbono terciario dentro del grupo.

¿Qué le ocurre a la fórmula general de un hidrocarburo saturado cuando se forma un anillo?

Al formar el ciclo se pierden dos átomos de hidrógeno: el alcano acíclico CnH2n+2 se convierte en el cicloalcano CnH2n, porque un carbono se enlaza con otro carbono en lugar de con dos hidrógenos.

Temas y conceptos clave

Nomenclatura IUPAC de alcanos altamente ramificadosHidrocarburos cíclicos (cicloalcanos)Fórmula general CnH2n de los cicloalcanosRepresentación gráfica de fórmulas estructuralesCadena principal (heptano)Sustituyentes: metilo y sec-butilGrupos alquilo ramificadosCicloalcanos saturadosTensión de anilloFórmula estructural vs. fórmula molecular

Fuentes y referencias

https://hn9.clrakim5 (recurso web citado en el pie de página)

¿Te fue útil esta página?

Preguntas que la gente también hace

¿Cómo se dibuja la fórmula estructural de 4-sec-butil-2,2,4,5,6-pentametilheptano?

Consulta la solución completa arriba o explora el libro entero para temas relacionados.

¿Cuál es la fórmula general de los hidrocarburos cíclicos?

Consulta la solución completa arriba o explora el libro entero para temas relacionados.

¿Qué diferencias hay entre un alcano ramificado y un cicloalcano?

Consulta la solución completa arriba o explora el libro entero para temas relacionados.

📌 Antes de leer esto

• Reglas de nomenclatura IUPAC para alcanos (cadena principal, numeración, orden alfabético de sustituyentes)
• Conocer los grupos alquilo: metilo, etilo, propilo, isopropilo, butilo, sec-butil e isobutil
• Valencia del carbono (tetravalencia) y enlace covalente simple C–C y C–H
• Fórmulas generales de los alcanos CnH2n+2 y de los cicloalcanos CnH2n