Página 114 - Libro de Química de Primero de Bachillerato

Recuerda que la fórmula molecular solo informa la cantidad de átomos presentes, mientras que la estructura indica cómo están enlazados.

Investiga los distintos tipos de isomería (cadena, posición, función, etc.) y observa ejemplos con $$C_4H_{10}$$ o $$C_5H_{12}$$.

Análisis del problema: Se pregunta por la razón de que butano e isobutano compartan la misma fórmula molecular (C₄H₁₀), a pesar de tener estructuras diferentes.

Resolución paso a paso:

1. La fórmula molecular indica el número total de átomos de cada tipo en la molécula, pero no su manera de unirse.
2. Butano e isobutano presentan isomería estructural de cadena:
   • Butano: cadena lineal de 4 carbonos.
   • Isobutano: cadena ramificada (3 carbonos en la cadena principal y un sustituyente metilo).
3. Al contar los átomos (4 C y 10 H) ambos coinciden, por eso la fórmula molecular es la misma ($$C_4H_{10}$$), pero su fórmula desarrollada y sus propiedades cambian.

Conclusión/Respuesta final: Ambos comparten la misma fórmula molecular porque son isómeros de cadena; es decir, poseen la misma cantidad y tipo de átomos, pero difieren en la conectividad de los carbonos.

Compara los valores de punto de ebullición de isómeros para ver cómo la ramificación disminuye las fuerzas intermoleculares.

Dibuja las moléculas con modelos (bolas y varillas) y observa el área superficial expuesta.

Análisis del problema: Se analiza la relación entre la forma (lineal o ramificada) y las propiedades físicas/químicas de butano e isobutano.

Resolución paso a paso:

1. La geometría molecular en alcanos depende de la disposición espacial de los átomos de carbono e hidrógeno.
2. Butano (lineal): posee una mayor superficie de contacto intermolecular, favoreciendo fuerzas de dispersión de London más intensas.
3. Isobutano (ramificado): presenta un empaquetamiento menos eficiente y menor área de contacto externo, por lo que las fuerzas intermoleculares son menores.
4. Consecuencias:
   • El butano tiene mayor punto de ebullición (≈ −0.5 °C) que el isobutano (≈ −11.7 °C).
   • Diferencias en densidad, solubilidad y reactividad frente a ciertas reacciones (ej. halogenación selectiva).

Conclusión/Respuesta final: Sí, la geometría (lineal vs. ramificada) influye directamente en las propiedades físicas (punto de ebullición, densidad) y, en menor medida, en la reactividad química, debido a las diferencias en fuerzas de dispersión y accesibilidad de los átomos de hidrógeno y carbono.

Identifica en tu hogar productos con las etiquetas GLP, R-600a o isobutano. Pregunta cómo funcionan y relaciona su estado líquido/gaseoso con la $$PVT$$ de los gases.

Análisis del problema: Se deben enlistar usos comunes de cada hidrocarburo.

Resolución paso a paso y ejemplos:

• Butano (n-butano)
  • Combustible para encendedores y cocinas portátiles.
  • Componente de gas licuado de petróleo (GLP) junto con propano.
  • Producción de etileno, butadieno y otros compuestos en la industria petroquímica.
• Isobutano (2-metilpropano)
  • Agente de expansión (propulsor) en aerosoles y espumas plásticas.
  • Refrigerante R-600a en sistemas de refrigeración doméstica (sustituto de CFC).
  • Materia prima para obtener isooctano, aditivo antidetonante en gasolinas.

Conclusión/Respuesta final: El butano se usa principalmente como combustible y materia prima petroquímica, mientras que el isobutano destaca como propulsor, refrigerante ecológico y precursor de combustibles de alto octanaje.

Puedes observar el mismo principio al:

• Inflar una llanta y notar el calentamiento de la bomba.
• Usar un encendedor: el gas licuado se vaporiza disminuyendo la temperatura interna.

Plantea la ecuación $$PV = nRT$$ y analiza qué variable cambia cuando usas el dispositivo.

Análisis del problema: La consigna alude a una Ley de los gases (habitualmente la Ley general o Ley del gas ideal). Debe ilustrarse con un ejemplo cotidiano.

Resolución y ejemplo:

1. La Ley del gas ideal ($$PV = nRT$$) relaciona presión, volumen y temperatura.
2. Ejemplo: Un aerosol de desodorante.
   • En el envase, el gas (isobutano o propano) está a alta presión.
   • Al presionar la válvula, el gas se expande, su volumen aumenta y la temperatura del gas desciende (se siente frío), cumpliendo la relación $$P \uparrow, V \downarrow$$ y viceversa.

Conclusión/Respuesta final: El uso de un aerosol muestra la aplicación práctica de la Ley de los gases, evidenciando cómo la presión interna y la temperatura cambian al variar el volumen.

Haz una lista de objetos en tu entorno fabricados con plásticos (bolígrafos, envases). Todos derivan de hidrocarburos.

Asocia el costo de combustibles con la demanda de hidrocarburos y reflexiona sobre alternativas renovables.

Análisis del problema: Se busca justificar la relevancia del estudio de los hidrocarburos y señalar situaciones cotidianas donde ese conocimiento es útil.

Resolución paso a paso:

1. Importancia académica y social:
   • Son la base de la energía (combustibles fósiles).
   • Permiten comprender la química orgánica y la obtención de plásticos, solventes y fertilizantes.
   • Conocer sus impactos ambientales ayuda a tomar decisiones sostenibles.
2. Aplicaciones cotidianas:
   • Cocinar con GLP o gas natural.
   • Usar gasolina o diésel en el transporte.
   • Manejar residuos plásticos derivados de hidrocarburos.
   • Seleccionar productos (aerosoles, refrigerantes) con menor impacto ecológico.

Conclusión/Respuesta final: Aprender sobre hidrocarburos permite interpretar procesos energéticos, elegir productos de forma responsable y comprender los retos ambientales ligados a su producción y consumo diario.

Para tu esquema, sigue estos pasos:

1. En el centro escribe Petróleo y agrega una imagen o ícono si lo haces en papel.
2. Crea dos ramas principales: Ventajas y Desventajas.
3. Incluye 3-4 ideas clave en cada rama; usa colores para diferenciarlas.
4. Agrega notas sobre características físicas (densidad, viscosidad) o procesos de extracción (perforación, refinación).

Consulta informes de Petroamazonas o del Ministerio de Energía para obtener datos locales que enriquezcan tu esquema.

Análisis del problema: Se solicita diseñar un esquema (mapa conceptual o cuadro sinóptico).

Propuesta de esquema (ejemplo textual):

• Petróleo
  • Mezcla de hidrocarburos: alcanos, cicloalcanos, aromáticos.
  • Origen: materia orgánica fosilizada.
  • Propiedades: alta densidad energética, viscosidad variable, color oscuro.
• Ventajas de la extracción
  • Fuente principal de energía y divisas para Ecuador.
  • Materias primas petroquímicas (plásticos, fertilizantes, medicamentos).
  • Generación de empleo e infraestructura.
• Desventajas de la extracción
  • Recurso no renovable; reservas limitadas.
  • Contaminación por derrames: suelos y fuentes de agua.
  • Emisión de gases de efecto invernadero (CO₂).
  • Conflictos sociales y afectación a comunidades locales.

Conclusión/Respuesta final: El esquema debe mostrar la dualidad del petróleo como motor económico y fuente de impactos ambientales, permitiendo al estudiante evaluar críticamente su explotación.