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Quimica 1° · 2024
Libro de Química 1 BGU

Ministerio de Educación del Ecuador

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Cadenas principales, ramificadas y ciclo del carbono: ejercicios de química orgánica

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

  1. Rojo: toda la cadena de 9 carbonos (nonano, C₉H₂₀); azul: no hay ramificaciones. 11. Doble enlace en C1-C2 → hex-1-eno (1-hexeno, C₆H₁₂). 12. Síntesis: a fotosíntesis, g compuestos orgánicos. Degradación: b, c, d, e, f y h (CO₂).
📚 exercise quimica ⭐⭐ Dificultad 2/5 ⏱ 4 min lectura

Solución — Página 95

Quimica 1° · 2024

10
Ejercicio 10

Señala con lápiz rojo la cadena principal y con lápiz azul las cadenas ramificadas de la estructura: \mathrm{CH_{3}\text{--}CH_{2}\text{--}CH_{3}\text{--}CH_{3}\text{--}CH_{3}\text{--}CH_{3}\text{--}CH_{2}\text{--}CH_{2}\text{--}CH_{3}}.

  1. Contar los átomos de carbono: la cadena presenta 9 grupos carbonados enlazados en línea: \mathrm{CH_{3},\ CH_{2},\ CH_{3},\ CH_{3},\ CH_{3},\ CH_{3},\ CH_{2},\ CH_{2},\ CH_{3}}.
  2. Definir la cadena principal: es la cadena continua más larga de átomos de carbono (aquí se toma la línea de 9 carbonos).
  3. Comprobar la valencia del carbono: el carbono forma 4 enlaces. En un alcano lineal los carbonos internos deben ser \mathrm{CH_{2}} y los terminales \mathrm{CH_{3}}. Al completar con hidrógenos los carbonos internos de la figura, la cadena sigue teniendo 9 átomos de carbono enlazados en línea, sin ninguna ramificación colgada: \mathrm{CH_{3}\text{--}CH_{2}\text{--}CH_{2}\text{--}CH_{2}\text{--}CH_{2}\text{--}CH_{2}\text{--}CH_{2}\text{--}CH_{2}\text{--}CH_{3}}.
  4. Identificación con color: el lápiz rojo debe recorrer toda la cadena de 9 carbonos (la cadena principal). El lápiz azul no marca nada, porque no existen cadenas ramificadas en la estructura tal como está dibujada (todos los carbonos están alineados).
  5. Nombre del compuesto: alcano de 9 carbonos = \text{nonano}, fórmula \mathrm{C_{9}H_{20}}.

Nota didáctica: si el ejercicio mostrara algún grupo \mathrm{CH_{3}} unido por debajo de un carbono (por ejemplo, a un carbono cuaternario), esa rama se marcaría en azul y se nombraría como sustituyente metilo. Ejemplo: \mathrm{CH_{3}\text{--}C(CH_{3})_{2}\text{--}CH_{2}\text{--}CH_{3}} \rightarrow cadena principal roja de 4 C (\text{butano}), rama azul de 1 C (metilo).


Respuesta

rojo: toda la cadena de 9 carbonos (nonano, \mathrm{C_{9}H_{20}}); azul: ninguna cadena ramificada (la estructura es lineal).

11
Ejercicio 11

Coloca un doble enlace en \mathrm{C\text{--}C\text{--}C\text{--}C\text{--}C\text{--}C} y nombra la cadena carbonada resultante.

  1. Contar los carbonos: hay 6 carbonos unidos por enlaces simples \rightarrow prefijo base \text{hex-}.
  2. Ubicar el doble enlace: se puede colocar en tres posiciones distintas (simetría de la cadena):
    • Entre C1 y C2: \mathrm{CH_{2}\!=\!CH\text{--}CH_{2}\text{--}CH_{2}\text{--}CH_{2}\text{--}CH_{3}}.
    • Entre C2 y C3: \mathrm{CH_{3}\text{--}CH\!=\!CH\text{--}CH_{2}\text{--}CH_{2}\text{--}CH_{3}}.
    • Entre C3 y C4: \mathrm{CH_{3}\text{--}CH_{2}\text{--}CH\!=\!CH\text{--}CH_{2}\text{--}CH_{3}}.
  3. Completar hidrógenos respetando la valencia 4: en los carbonos del doble enlace quedan 2 átomos de hidrógeno menos que en los enlaces simples; la fórmula general del alqueno de 6 carbonos es \mathrm{C_{6}H_{12}}.
  4. Nombrar según IUPAC: número el carbono de la cadena que recibe la numeración más baja al doble enlace. Colocándolo en el extremo: posición 1 \rightarrow \text{hex-1-eno} (o \text{1-hexeno}).
  5. Verificación: fórmula \mathrm{C_{6}H_{12}}, un solo doble enlace \rightarrow alqueno cíclico o lineal; aquí es lineal: \text{hexeno}.

Respuesta

se coloca el doble enlace entre C1 y C2 y la cadena se llama hex-1-eno (\text{1-hexeno}, \mathrm{C_{6}H_{12}}). También son válidos 2-hexeno y 3-hexeno.

12
Ejercicio 12

Organiza las siguientes frases según las dos fases del ciclo del carbono: síntesis de la materia orgánica (formación de compuestos carbonados) y degradación de estas sustancias.

Fase del ciclo Frases que corresponden Justificación
Fase 1: Síntesis de materia orgánica a) Fotosíntesis; g) Compuestos orgánicos La fotosíntesis transforma \mathrm{CO_{2}} inorgánico en materia orgánica (glucosa) usando energía luminosa; los compuestos orgánicos son el producto de esa fase.
Fase 2: Degradación de compuestos carbonados b) Respiración; c) Organismos muertos; d) Emisiones de vehículos; e) Emisiones de fábricas; f) Organismos en descomposición; h) Dióxido de carbono La respiración, la combustión de vehículos y fábricas y la descomposición por descomponedores rompen la materia orgánica y devuelven carbono al ambiente como \mathrm{CO_{2}}.
  1. Clasificar las que son procesos de síntesis: fotosíntesis \rightarrow Fase 1.
  2. Clasificar los productos de esa síntesis: compuestos orgánicos \rightarrow Fase 1.
  3. Clasificar los procesos que rompen la materia orgánica: respiración, emisiones de vehículos (combustión de gasolina), emisiones de fábricas (combustión de combustibles fósiles) y descomposición de organismos \rightarrow Fase 2.
  4. Ubicar los organismos en descomposición: son los descomponedores que mineralizan la materia orgánica muerta \rightarrow Fase 2; los organismos muertos constituyen la materia orgánica que va a ser degradada \rightarrow Fase 2.
  5. Ubicar el dióxido de carbono: es el producto de la degradación y, al mismo tiempo, el insumo que la fotosíntesis captura para iniciar la síntesis; aparece en ambas fases, cerrando el ciclo. Como producto de la degradación se clasifica en la Fase 2.
  6. Ecuaciones que resumen el ciclo: \mathrm{6\,CO_{2} + 6\,H_{2}O \xrightarrow{\text{luz}} C_{6}H_{12}O_{6} + 6\,O_{2}} (síntesis) y \mathrm{C_{6}H_{12}O_{6} + 6\,O_{2} \rightarrow 6\,CO_{2} + 6\,H_{2}O + \text{energía}} (degradación).
Respuesta

Fase 1 (síntesis):** a, g. Fase 2 (degradación): b, c, d, e, f, h. El \mathrm{CO_{2}} cierra el ciclo porque se libera al degradar la materia orgánica y es capturado por la fotosíntesis.

Contenido de la página

Ejercicios de estructura de cadenas carbonadas y ciclo del carbono

10. Señalo con un lápiz rojo la cadena principal y con un lápiz azul las cadenas ramificadas

\mathrm{CH_{3}\text{--}CH_{2}\text{--}CH_{3}\text{--}CH_{3}\text{--}CH_{3}\text{--}CH_{3}\text{--}CH_{2}\text{--}CH_{2}\text{--}CH_{3}}

La cadena principal es la cadena continua más larga de átomos de carbono; cualquier cadena que cuelgue de ella es una cadena ramificada (sustituyente). En la figura los 9 carbonos están alineados, por lo que la cadena principal abarca los 9 carbonos (nonano, \mathrm{C_{9}H_{20}}) y no hay ramificaciones.

11. Coloco un doble enlace y nombro la cadena resultante

\mathrm{C\text{--}C\text{--}C\text{--}C\text{--}C\text{--}C}

Con 6 carbonos y un doble enlace se forma un alqueno: hexeno. Colocando el doble enlace entre C1 y C2 se obtiene el hex-1-eno (1-hexeno), \mathrm{C_{6}H_{12}}.

12. El ciclo del carbono: síntesis y degradación

  • Fase de síntesis de materia orgánica: fotosíntesis; producto: compuestos orgánicos (glucosa, almidón, celulosa, lípidos).
  • Fase de degradación de esas sustancias: respiración celular, emisiones de vehículos, emisiones de fábricas, organismos muertos y organismos en descomposición; producto: dióxido de carbono (\mathrm{CO_{2}}).

Ejemplos resueltos

Identifica la cadena principal y las ramificaciones de \mathrm{CH_{3}\text{--}CH(CH_{3})\text{--}CH_{2}\text{--}CH_{3}}.

  1. Cadena continua más larga: 4 carbonos (C1 a C4) \rightarrow butano. 2. La rama \mathrm{-CH_{3}} se une al C2 \rightarrow metilo. 3. Nombre: 2-metilbutano (isopentano), \mathrm{C_{5}H_{12}}. Rojo: la cadena de 4 carbonos; azul: el metilo del C2.

Completa la estructura \mathrm{CH_{3}\text{--}CH\!=\!CH\text{--}CH_{2}\text{--}CH_{3}} y nómbrala.

  1. Hay 5 carbonos y un doble enlace \rightarrow prefijo pent-, terminación -eno. 2. El doble enlace está entre C2 y C3 (posición más baja posible) \rightarrow pent-2-eno. 3. Fórmula \mathrm{C_{5}H_{10}}: se verifican los hidrógenos de cada carbono respetando la valencia 4.

Tablas (2)

Fase del ciclo del carbono Frases que corresponden Proceso o producto
Fase 1: Síntesis de la materia orgánica a) Fotosíntesis Convierte CO2 y H2O en compuestos orgánicos
Fase 1: Síntesis de la materia orgánica g) Compuestos orgánicos Producto de la fase de síntesis
Fase 2: Degradación de las sustancias carbonadas b) Respiración Libera CO2 al oxidar la glucosa
Fase 2: Degradación de las sustancias carbonadas c) Organismos muertos Fuente de materia orgánica por degradar
Fase 2: Degradación de las sustancias carbonadas d) Emisiones de vehículos Combustión de gasolina o diésel → CO2
Fase 2: Degradación de las sustancias carbonadas e) Emisiones de fábricas Combustión de combustibles fósiles → CO2
Fase 2: Degradación de las sustancias carbonadas f) Organismos en descomposición Descomponedores mineralizan la materia orgánica
Fase 2: Degradación de las sustancias carbonadas h) Dióxido de carbono Producto final de la degradación y reactivo de la síntesis
Compuesto Fórmula Clasificación
Nonano \mathrm{C_{9}H_{20}} Alcano lineal (\mathrm{C_{n}H_{2n+2}})
Hexeno \mathrm{C_{6}H_{12}} Alqueno (\mathrm{C_{n}H_{2n}})
Glucosa \mathrm{C_{6}H_{12}O_{6}} Compuesto orgánico (producto de la fotosíntesis)
Dióxido de carbono \mathrm{CO_{2}} Compuesto inorgánico (ciclo del carbono)

Diagrama

flowchart LR
  A[Dióxido de carbono CO2 atmosférico] -->|Fotosíntesis: síntesis de materia orgánica| B[Compuestos orgánicos\n(glucosa, almidón, celulosa)]
  B -->|Respiración celular: degradación| A
  B -->|Organismos muertos| C[Descomposición por descomponedores]
  C -->|liberación de CO2| A
  B -->|Combustión: emisiones de vehículos y fábricas| A
  A -->|Fotosíntesis| B

Fórmulas y ecuaciones

Fotosíntesis: \mathrm{6\,CO_{2} + 6\,H_{2}O \xrightarrow{\text{luz}} C_{6}H_{12}O_{6} + 6\,O_{2}}

Respiración celular: \mathrm{C_{6}H_{12}O_{6} + 6\,O_{2} \rightarrow 6\,CO_{2} + 6\,H_{2}O + \text{energía}}

Alcano general: \mathrm{C_{n}H_{2n+2}}; alqueno: \mathrm{C_{n}H_{2n}}

\mathrm{6\,CO_{2} + 6\,H_{2}O \xrightarrow{\text{luz solar}} C_{6}H_{12}O_{6} + 6\,O_{2}}

\mathrm{C_{6}H_{12}O_{6} + 6\,O_{2} \rightarrow 6\,CO_{2} + 6\,H_{2}O + \text{energía}}

\mathrm{C_{n}H_{2n+2} \ (\text{alcano, alcano general})}

\mathrm{C_{n}H_{2n} \ (\text{alqueno})}

\mathrm{C_{6}H_{12} \ (\text{hexeno, } \mathrm{C_{6}H_{12}})}

\mathrm{C_{9}H_{20} \ (\text{nonano})}

Glosario (6)

Cadena principal
En un compuesto ramificado, la cadena continua más larga de átomos de carbono, que se marca al determinar el nombre base del hidrocarburo.
Cadena ramificada
Cadena de carbonos que no pertenece a la cadena principal y se une a ella como sustituyente (por ejemplo, el metilo $\mathrm{-CH_{3}}$).
Valencia del carbono
El carbono forma 4 enlaces; de ahí que en una cadena interna aparezca como $\mathrm{-CH_{2}-}$ y en los extremos como $\mathrm{-CH_{3}}$.
Alqueno
Hidrocarburo alifático que contiene al menos un doble enlace carbono-carbono ($\mathrm{C=C}$), con fórmula general $\mathrm{C_{n}H_{2n}}$.
Ciclo del carbono
Proceso natural de reciclaje del carbono en el que se forman compuestos orgánicos (síntesis) y se degradan, liberando $\mathrm{CO_{2}}$ que vuelve a ser capturado.
Descomponedores
Organismos (bacterias y hongos) que descomponen la materia orgánica muerta y devuelven el carbono al ambiente como dióxido de carbono.

Preguntas para practicar

¿Qué papel cumplen los descomponedores en el ciclo del carbono?

Los descomponedores (bacterias y hongos) descomponen la materia orgánica de los organismos muertos y liberan dióxido de carbono al ambiente. Así devuelven el carbono a la atmósfera para que las plantas lo utilicen de nuevo en la fotosíntesis, cerrando el ciclo.

¿Por qué la quema de combustibles fósiles se considera parte de la fase de degradación del ciclo del carbono?

Los combustibles fósiles son materia orgánica de hace millones de años que permanecía almacenada. Al quemarlos se oxida el carbono y se libera CO2 al aire, es decir, se degrada materia orgánica ya formada, alterando el equilibrio natural entre las fases de síntesis y degradación.

¿Qué ocurriría con el ciclo del carbono si la fotosíntesis se detuviera?

Se acumularía CO2 en la atmósfera, se agotaría el oxígeno producido por los vegetales y se interrumpiría la formación de materia orgánica, lo que afectaría a toda la cadena trófica, ya que los animales dependen de los compuestos orgánicos producidos por las plantas.

Temas y conceptos clave

Estructura de los alcanosCadena principal y ramificacionesNomenclatura de alquenosDoble enlace carbono-carbonoCiclo del carbonoSíntesis y degradación de la materia orgánicacadena principalcadena ramificadavalencia del carbonosustituyente metiloalquenohexenofotosíntesisrespiración celulardescomposiciónquema de combustibles fósiles

Fuentes y referencias

  • Libro de Química BGU 2024, Ministerio de Educación del Ecuador, página 94
  • Nomenclatura IUPAC de hidrocarburos (alcanos y alquenos)
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Preguntas que la gente también hace

¿Cómo se determina la cadena principal de un alcano ramificado?
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¿Qué diferencia hay entre el hexeno, el 1-hexeno y el ciclohexano?
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¿Cuáles son las dos fases del ciclo del carbono en la naturaleza?
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📌 Antes de leer esto
  • • Formas de representación de compuestos orgánicos (fórmula molecular, semidesarrollada y estructural)
  • • Regla de la valencia del carbono (4 enlaces)
  • • Conceptos de alcano, alqueno y nomenclatura IUPAC
  • • Idea general de los procesos de fotosíntesis y respiración celular
Siguiente tema sugerido
Hidrocarburos aromáticos: benceno, estructura del anillo aromático y propiedades de los compuestos aromáticos
📝 Transcripción de la página (texto seleccionable) 697 caracteres
  1. Señalo en el siguiente ejercicio con un lápiz rojo la cadena principal y con un lápiz azul las cadenas ramificadas:

CH,-- CH,-- CH,-- CH,-- CH,-- CH,-- CH,-- CH,-- CH,

  1. Coloco en el siguiente ejemplo un doble enlace y nombro la cadena carbonada resultante:

C-C-C-C-C-C

  1. Organizo las siguientes frases considerando las dos fases del ciclo del carbono en la naturaleza: síntesis de la materia orgánica o formación de compuestos carbonados y degradación de estas sustancias.

a) Fotosíntesis

b) Respiración

d) Emisiones de vehículos

C) Organismos muertos

e) Emisiones de fábricas

f) Organismos en descomposición 9) Compuestos orgánicos

h) Dióxido de carbono

94 | Texto de Química

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