Ejercicio 4
Completo el siguiente cuadro y escribo las fórmulas de los compuestos isómeros. Finalmente, coloco las semejanzas y diferencias entre ellos.
El cuadro de la página tiene tres columnas: Fórmulas, Semejanzas y Diferencias, y dos filas: Butano y Metilpropano.
- Butano (n-butano): tiene cuatro átomos de carbono en cadena recta. Su fórmula molecular es \mathrm{C_4H_{10}} y su estructura es \mathrm{CH_3-CH_2-CH_2-CH_3}.
- Metilpropano (isobutano): también tiene cuatro átomos de carbono, pero tres forman la cadena principal y uno se ramifica como grupo metilo. Su fórmula molecular también es \mathrm{C_4H_{10}} y su estructura es \mathrm{CH(CH_3)_3} o \mathrm{(CH_3)_3CH}.
- Semejanzas: ambos son hidrocarburos saturados de la familia de los alcanos; ambos presentan la misma fórmula molecular \mathrm{C_4H_{10}} (son isómeros moleculares); ambos tienen el mismo número de átomos de carbono (4) y de hidrógeno (10), por lo que poseen el mismo peso molecular (M = 4(12{,}01) + 10(1{,}008) \approx 58{,}1 \, \text{g/mol}); ambos son gases inodoros, incoloros, no polares y no muy solubles en agua; ambos son altamente inflamables y se obtienen del petróleo y del gas natural; ambos reaccionan por combustión y sustitución con halógenos.
- Diferencias: el butano tiene cadena carbonada lineal (no ramificada), mientras que el metilpropano tiene cadena ramificada; el butano posee dos tipos de átomos de carbono (\mathrm{CH_3} y \mathrm{CH_2}), en cambio el metilpropano posee dos tipos (\mathrm{CH_3} y \mathrm{CH}); su orden de ebullición es distinto: el butano hierve a \approx -0{,}5\,^{\circ}\mathrm{C} y el metilpropano a \approx -11{,}7\,^{\circ}\mathrm{C}, porque la molécula más compacta del metilpropano presenta menores fuerzas de dispersión de van der Waals; el butano forma más isómeros de cadena (alcanos \mathrm{C_4H_{10}} solo hay 2, pero al alargar la cadena aparecen ramificaciones); la densidad y la viscosidad son ligeramente distintas; y el punto de fusión y la temperatura de ignición varían entre ambos compuestos.
Cuadro completo:
| Fórmulas | Semejanzas | Diferencias |
|---|---|---|
| Butano \mathrm{C_4H_{10}}: \mathrm{CH_3-CH_2-CH_2-CH_3} | Ambos son alcanos (hidrocarburos saturados); ambos tienen la misma fórmula molecular \mathrm{C_4H_{10}}; ambos poseen 4 C y 10 H (peso molecular \approx 58{,}1\,\mathrm{g/mol}); ambos son gases incoloros, inodoros, poco solubles en agua, inflamables y no polares; ambos reaccionan por sustitución con halógenos y por combustión. | Cadena lineal (no ramificada); posee 4 carbonos en línea recta; dos tipos de carbono: \mathrm{CH_3} y \mathrm{CH_2}; punto de ebullición \approx -0{,}5\,^{\circ}\mathrm{C}; mayor superficie de contacto → mayores fuerzas de van der Waals y mayor punto de ebullición. |
| Metilpropano \mathrm{C_4H_{10}}: \mathrm{(CH_3)_3CH} | Ambos son alcanos (hidrocarburos saturados); ambos tienen la misma fórmula molecular \mathrm{C_4H_{10}}; ambos poseen 4 C y 10 H (peso molecular \approx 58{,}1\,\mathrm{g/mol}); ambos son gases incoloros, inodoros, poco solubles en agua, inflamables y no polares; ambos reaccionan por sustitución con halógenos y por combustión. | Cadena ramificada; un grupo metilo (\mathrm{-CH_3}) se une a un carbono central; dos tipos de carbono: \mathrm{CH_3} y \mathrm{CH}; punto de ebullición \approx -11{,}7\,^{\circ}\mathrm{C}; molécula más compacta → menores fuerzas de van der Waals y menor punto de ebullición. |
Respuesta
Ambos compuestos son isómeros moleculares con fórmula \mathrm{C_4H_{10}}; se diferencian porque el butano es lineal y el metilpropano está ramificado, lo que les otorga distintas propiedades físicas (por ejemplo, el metilpropano hierve a temperatura más baja que el butano).
