Ejercicio resuelto de Orgánica · Química · Asturias · 2020

a) Para el ${}^{208}_{\ 82}\text{Pb}$ indique, razonadamente, el número de protones y de neutrones que hay en el núcleo del átomo. [0,5 puntos]

b) Escriba las fórmulas semidesarrolladas de los siguientes compuestos: [1,5 puntos]

i) 1,4-dibromobenceno (p-dibromobenceno)

ii) Ácido 3,3-diclorohexanoico

iii) 3-metil-3-pentanol (3-metilpentan-3-ol)

iv) 2-pentanona (pentan-2-ona)

v) cis-2,3-dibromo-2-penteno (cis-2,3-dibromopent-2-eno)

vi) Etildimetilamina

$\textbf{a) Para el ²⁰⁸₈₂Pb indique, razonadamente, el número de protones y de neutrones que hay en el núcleo del átomo. [0,5 puntos]}$

En la notación ${}^{A}_{Z}\mathrm{X}$ el subíndice es el número atómico y el superíndice el número másico.

El $\textbf{número atómico}$ es, por definición, el número de protones, y es lo que identifica al elemento:

$Z = 82 \quad \Rightarrow \quad 82\ \text{protones}$

que corresponden al plomo.

El $\textbf{número másico}$ cuenta todas las partículas del núcleo, protones y neutrones juntos, de modo que los neutrones salen por diferencia:

$n^\circ\ \text{de neutrones} = A - Z = 208 - 82 = 126$

El núcleo tiene, por tanto, 82 protones y 126 neutrones. Hay más de un 50 % más de neutrones que de protones, lo que es lo normal en los núcleos pesados: la repulsión eléctrica entre protones crece muy deprisa con su número y hacen falta neutrones de más para que la fuerza nuclear fuerte la compense. El ${}^{208}\mathrm{Pb}$ es, de hecho, el núcleo estable más pesado que se conoce, y sus dos números —82 y 126— son ambos «números mágicos» de la estructura nuclear.

$\textbf{b) Escriba las fórmulas semidesarrolladas de los siguientes compuestos. [1,5 puntos]}$

$\textbf{i) 1,4-dibromobenceno}$

Un anillo bencénico con dos bromos en posiciones opuestas, que es lo que significan tanto el localizador 1,4 como el prefijo $\textbf{para}$:

$\mathrm{C_6H_4Br_2}$, con los dos bromos en para (carbonos 1 y 4 del anillo).

$\textbf{ii) Ácido 3,3-diclorohexanoico}$

Cadena de seis carbonos con el carboxilo en el primero —lo que fija la numeración— y dos cloros sobre el tercero:

$\mathrm{CH_3-CH_2-CH_2-CCl_2-CH_2-COOH}$

$\textbf{iii) 3-metil-3-pentanol}$

Cinco carbonos con el hidroxilo y un metilo sobre el tercero. Al no quedarle ningún hidrógeno a ese carbono, es un alcohol terciario:

$\mathrm{CH_3-CH_2-C(OH)(CH_3)-CH_2-CH_3}$

$\textbf{iv) 2-pentanona}$

Cinco carbonos con el grupo carbonilo en el segundo:

$\mathrm{CH_3-CO-CH_2-CH_2-CH_3}$

$\textbf{v) cis-2,3-dibromo-2-penteno}$

Cinco carbonos con el doble enlace entre el segundo y el tercero y un bromo en cada uno de esos dos carbonos:

$\mathrm{CH_3-CBr{=}CBr-CH_2-CH_3}$

La designación $\textbf{cis}$ especifica la disposición espacial: los dos bromos quedan al $\textbf{mismo}$ lado del plano del doble enlace. Como el doble enlace no puede girar, los isómeros cis y trans son compuestos distintos, con propiedades físicas distintas.

$\textbf{vi) Etildimetilamina}$

Amina terciaria: el nitrógeno lleva tres cadenas de carbono —un etilo y dos metilos— y ningún hidrógeno.

$\mathrm{CH_3-N(CH_3)-CH_2-CH_3}$