Página 100 - Libro de Química de Primero de Bachillerato

Pista: Revisa la tetravalencia del carbono: puede formar hasta cuatro enlaces. Observa cómo en la química orgánica aparecen esqueletos variados (por ejemplo, etano lineal vs. isobutano ramificado). Reflexiona sobre cómo un mismo conjunto de átomos puede dar origen a isómeros con propiedades distintas.

Análisis de la pregunta: Se solicita identificar los elementos con los que el carbono suele enlazarse, reflexionar sobre la posible complejidad de las cadenas carbonadas y explicar las implicaciones de dicha complejidad.

Resolución paso a paso:

1. Elementos con los que el carbono se combina:
   El carbono forma enlaces covalentes estables con:
   • Hidrógeno (H)
   • Oxígeno (O)
   • Nitrógeno (N)
   • Azufre (S)
   • Fósforo (P)
   • Halógenos (F, Cl, Br, I)
   • Metales ligeros (Na, K, Mg, entre otros, en compuestos organometálicos)
2. Complejidad de las cadenas carbonadas:
   Sí, existen diferentes grados de complejidad. Las cadenas pueden ser:
   • Lineales
   • Ramificadas
   • Cíclicas (anillos)
   • Aromáticas (anillos conjugados, como el benceno)
   Además, pueden contener múltiples enlaces (simples, dobles, triples) y heteroátomos (O, N, S, etc.).
3. Implicaciones de la complejidad:
   La complejidad estructural influye en:
   • Propiedades físicas (punto de fusión, solubilidad, densidad).
   • Reactividad química (cómo y con qué rapidez reaccionan).
   • Función biológica (por ejemplo, la forma tridimensional de proteínas).
   • Aplicaciones industriales (plásticos, farmacéuticos, combustibles, etc.).

Conclusión/Respuesta final:
El carbono se combina principalmente con H, O, N, S, P, halógenos y algunos metales. Las cadenas carbonadas varían en complejidad (lineales, ramificadas, cíclicas, aromáticas), y dicha complejidad determina sus propiedades, reactividad y aplicaciones.

Pista: Compara la fórmula empírica (proporción mínima) con la fórmula molecular (número real). Busca ejemplos de isómeros (misma fórmula, diferente estructura) para entender por qué la fórmula molecular puede repetirse.

Análisis de la pregunta: Se pide definir qué es una fórmula molecular y explicar si es única para cada sustancia o puede repetirse.

Resolución paso a paso:

1. Definición: La fórmula molecular indica el número exacto de átomos de cada elemento presentes en una molécula. Ejemplo: $$C_2H_6O$$.
2. Unicidad o repetición:
   No siempre es única. Dos o más compuestos diferentes (isómeros) pueden compartir la misma fórmula molecular.
   Ejemplo clásico: etanol y dimetil éter, ambos $$C_2H_6O$$, pero con estructuras y propiedades distintas.
3. Motivo:
   La fórmula molecular no muestra la disposición espacial de los átomos (estructura). La isomería permite que la misma combinación de átomos se organice de formas diferentes, originando compuestos distintos.

Conclusión/Respuesta final:
Una fórmula molecular indica la cantidad de átomos de cada elemento en una molécula. No es necesariamente exclusiva; varios isómeros pueden compartirla porque la fórmula no refleja la estructura, solo la composición.

Pista: Investiga los porcentajes del PIB ecuatoriano asociados a la venta de crudo y revisa el proceso de refinación: destilación fraccionada, craqueo y reformado. Relaciona cada fracción con productos cotidianos.

Análisis de la pregunta: Se solicita razonar la importancia económica del petróleo para Ecuador y explicar su rol como materia prima industrial.

Resolución paso a paso:

1. Importancia para Ecuador:
   • Principales exportaciones: El petróleo representa una parte significativa de los ingresos por exportación, generando divisas.
   • Aporte al presupuesto estatal: Las rentas petroleras financian obras públicas, educación y salud.
   • Empleo directo e indirecto: Exploración, producción, transporte y servicios asociados.
2. Petróleo como materia prima industrial:
   • Refinado produce combustibles: gasolina, diésel, queroseno, etc.
   • Genera petroquímicos básicos (etano, propano, butenos) que se transforman en plásticos, fertilizantes, solventes, fibras sintéticas, fármacos.
   • Versatilidad molecular: La cadena carbonada del crudo se descompone y reestructura para obtener miles de productos.

Conclusión/Respuesta final:
El petróleo es vital para la economía ecuatoriana por sus ingresos y empleo, y es una materia prima indispensable porque se refina y transforma en combustibles y en una amplia gama de productos petroquímicos usados por múltiples industrias.

Pista: Compara el PCG del CH₄ con el del CO₂. Examina gráficos de la NOAA sobre concentraciones atmosféricas de metano y busca estudios sobre el deshielo del permafrost.

Análisis de la pregunta: Se requiere comentar la presencia del metano (CH₄) en el debate sobre cambio climático y explicar por qué preocupa su aumento.

Resolución paso a paso:

1. Metano en las noticias climáticas:
   Frecuentemente se menciona como segundo gas de efecto invernadero antropogénico (después del CO₂). Fuentes: producción ganadera (fermentación entérica), arrozales, vertederos, fugas de gas natural y combustión incompleta.
2. Poder calorífico: El metano tiene Potencial de Calentamiento Global (PCG) ≈ 28-34 veces mayor que el CO₂ a 100 años.
3. Persistencia y retroalimentaciones: Aunque su vida media es menor (≈12 años), su liberación acelerada (por deshielo de permafrost, por ejemplo) puede intensificar el calentamiento.

Conclusión/Respuesta final:
El metano recibe atención mediática porque es un potente gas de efecto invernadero. Su creciente emisión —principalmente por actividades humanas— preocupa a los científicos debido a su alto PCG y la posibilidad de desencadenar retroalimentaciones climáticas que agraven el calentamiento global.

Pista: Investiga el rango de ebullición de la fracción de gasolina en la torre de destilación y cómo los octanos determinan su calidad. Relaciona la demanda de combustibles con el parque automotriz global.

Análisis de la pregunta: Se pregunta qué combustible es más común en motores de combustión interna y cuál es el origen de la gasolina.

Resolución paso a paso:

1. Combustible más usado: La mayoría de motores a combustión interna ligeros (automóviles, motocicletas) utilizan gasolina. Motores diésel emplean gasóleo, pero en número global los de gasolina siguen siendo predominantes.
2. Origen de la gasolina:
   Proviene del proceso de refinación del petróleo crudo. La destilación fraccionada separa la fracción ligera (entre 30 °C y 200 °C) que, tras tratamientos de reformado y aditivación, se convierte en gasolina comercial.

Conclusión/Respuesta final:
El combustible más utilizado en la mayoría de motores de combustión interna es la gasolina, la cual se obtiene al refinar petróleo crudo mediante destilación y procesos complementarios.