Página 105 - Libro de Química de Tercero de Bachillerato

1. Análisis
Se comparan dos isómeros de fórmula molecular C$$_4H_{10}$$: butano y metilpropano (isobutano). Hay que escribir sus fórmulas y luego indicar semejanzas y diferencias.

2. Resolución

a) Fórmulas

• Butano (cadena lineal):
  Fórmula desarrollada:
  C–C–C–C con los H completando valencias:
  CH$$_3$$–CH$$_2$$–CH$$_2$$–CH$$_3$$
  Fórmula semidesarrollada: CH$$_3$$–CH$$_2$$–CH$$_2$$–CH$$_3$$
  Fórmula molecular: C$$_4H_{10}$$.
• Metilpropano (isobutano) (cadena ramificada):
  Estructura del esqueleto de C:
      CH$$_3$$
      |
  CH$$_3$$–CH–CH$$_3$$
  Fórmula semidesarrollada: (CH$$_3$$)$$_3$$C–H
  Fórmula molecular: C$$_4H_{10}$$.

b) Semejanzas

• Ambos son alcanos (solo enlaces sencillos C–C y C–H).
• Tienen la misma fórmula molecular: C$$_4H_{10}$$.
• Tienen la misma masa molar y el mismo número de átomos de C e H.
• Presentan hibridación sp$$^3$$ en los carbonos y geometría tetraédrica local.
• Son compuestos apolares y combustibles; sufren reacciones típicas de los alcanos (combustión, halogenación por radicales libres).

c) Diferencias

• Estructura: el butano es de cadena lineal (no ramificada); el metilpropano es de cadena ramificada (un grupo metilo unido al carbono central).
• Nombre IUPAC: n-butano vs. 2-metilpropano.
• Punto de ebullición: butano tiene punto de ebullición algo mayor (≈ −0,5 °C) que el metilpropano (≈ −11,7 °C) por su mayor área de contacto y fuerzas de dispersión.
• Densidad y punto de fusión: difieren ligeramente; el isómero ramificado suele tener menor punto de ebullición.
• Forma de la molécula: el butano puede adoptar conformaciones extendidas o plegadas; el metilpropano es más compacto y esférico.

3. Conclusión
Butano y metilpropano son isómeros de cadena: comparten fórmula molecular y propiedades generales de los alcanos, pero difieren en la estructura del esqueleto de carbono y en algunas propiedades físicas como los puntos de ebullición y fusión.