QuímicaFácilCuestión · 1 pts

Formulación y nomenclatura orgánica

También trata: Reacciones orgánicas · Isomería
Castilla-La Mancha · 2019 · Junio · Opción A
Enunciado
El cloroeteno o cloruro de vinilo es una sustancia de enorme importancia industrial en el campo de los polímeros artificiales.

a) (0,5 p) Formula el cloroeteno. ¿Qué tipo de hibridación del átomo de carbono explica la estructura de su molécula?

b) (0,25 p) ¿Presenta la sustancia isómeros geométricos?

c) (0,25 p) Escribe la ecuación química que representa la polimerización del cloruro de vinilo para dar cloruro de polivinilo o PVC.

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Resultado
  • a) CH2 ⁣= ⁣CHCl\text{CH}_2\!=\!\text{CHCl}; los dos carbonos tienen hibridación sp2sp^2 (molécula plana, ángulos de unos 120 grados).
  • b) No: el carbono =CH2=\text{CH}_2 tiene dos sustituyentes iguales.
  • c) n CH2 ⁣= ⁣CHCl→[−CH2−CHCl−]nn\,\text{CH}_2\!=\!\text{CHCl} \rightarrow [-\text{CH}_2-\text{CHCl}-]_n (adición).
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Estrategia

El cloroeteno es el eteno con un hidrógeno cambiado por un cloro: tiene un doble enlace C=C. Ese doble enlace lo explica todo:
  • cada carbono forma tres enlaces σ en un plano y un enlace π → hibridación sp2sp^2;
  • la rotación alrededor del doble enlace está impedida, pero para que haya isómeros cis-trans cada carbono del doble enlace necesita dos sustituyentes distintos;
  • el enlace π es el que se rompe en la polimerización por adición, que encadena miles de unidades.
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Desarrollo

a) Fórmula e hibridaciónCH2 ⁣= ⁣CHCl\text{CH}_2\!=\!\text{CHCl}Los dos átomos de carbono tienen hibridación sp2sp^2. Cada uno combina el orbital 2s2s con dos orbitales 2p2p y forma tres orbitales híbridos sp2sp^2, dirigidos hacia los vértices de un triángulo equilátero (ángulos de unos 120 grados). Con ellos forma tres enlaces σ: el C–C y dos más (C–H o C–Cl). El orbital 2p2p que queda sin hibridar, perpendicular al plano, se solapa lateralmente con el del otro carbono y forma el enlace π. Por eso la molécula es plana, con geometría trigonal plana alrededor de cada carbono.

b) Isomería geométrica

No presenta isómeros geométricos. La isomería cis-trans exige que cada carbono del doble enlace tenga dos sustituyentes distintos. En el cloroeteno, el carbono 2 (=CH2=\text{CH}_2) tiene dos hidrógenos iguales: intercambiarlos da la misma molécula, así que solo hay una estructura posible.

(Sí la tendría, por ejemplo, el 1,2-dicloroeteno, CHCl ⁣= ⁣CHCl\text{CHCl}\!=\!\text{CHCl}: cada carbono lleva un H y un Cl.)

c) Polimerización

Es una polimerización por adición: se rompe el enlace π de cada monómero y las unidades se unen unas a otras mediante enlaces σ C–C, sin perder ningún átomo:n CH2 ⁣= ⁣CHCl⟶[ ⁣−CH2−CHCl− ⁣]nn\ \text{CH}_2\!=\!\text{CHCl} \longrightarrow \left[\!-\text{CH}_2-\text{CHCl}-\!\right]_nEl producto es el poli(cloruro de vinilo), PVC, con la unidad −CH2−CHCl−-\text{CH}_2-\text{CHCl}- repetida nn veces (con nn del orden de miles).
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Consejo

En b) no basta con «tiene doble enlace, luego tiene isómeros cis-trans»: el doble enlace es necesario pero no suficiente. Comprueba los dos sustituyentes de cada carbono.

Al escribir el polímero, el doble enlace desaparece en la unidad que se repite y quedan dos enlaces abiertos a los lados del corchete: no dibujes [CH2 ⁣= ⁣CHCl]n[\text{CH}_2\!=\!\text{CHCl}]_n.
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