Exercicios Resolvidos Capitulo 3 Solomons

Universidade Federal de Minas Gerais – Departamento de Química Química Orgânica

Exercícios Resolvidos Solomons 7ª ed. Capítulo 3 3.1 a)

b)

c)

3.2 (a), (c), (d) e (f) bases de Lewis (b) e (e) ácidos de Lewis 3.3

3.5 a) pka= - log ka = - log 10-7= 7 b) pka= - log105 = -0,699 c) O ácido com menor pka será o ácido mais forte, portanto HB é o ácido mais forte 3.6 Quando H

3

O

+

o +

2

O

H3O+ H

atua H

2

como O

+ 3O

ácido

em

solução

aquosa

a

equação

é:

+

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+

E o Ka é:

k a

=

[ H 2 O][ H 3O ] +

[ H 3 O ]

=

[ H 2 O]

A concentração molar de H2O em água pura, é [H 2O]=55,5 portanto ka=55,5 e o pka= -1,74. 3.7 O pka do íon metilamina é 10,6. Como o pka do íon anilínio é 4,6 o íon anilínio é portanto ácido mais forte do que do que o íon metilamina e a anilina é base mais fraca do que a metilamina. 3.8 a)negativa

b) aproximadamente zero

c) positiva

3.9 a)

b)

c)

3.10 As estruturas A e B possuem iguais contribuições para o híbrido de ressonância. Isso significa que o tamanho das ligações carbono-oxigênio são iguais e os átomos de oxigênio possuem cargas iguais. 3.11 a) CH2Cl2CO2H é o ácido mais forte porque o efeito indutivo dos dois átomos de cloro deixa o próton hidroxílico mais positivo. O efeito indutivo dos dois átomos de cloro também irá estabilizar o íon dicloroacetato mais eficazmente por dispersão da carga negativa. b) CCl3CO2H é o ácido mais forte por razões similares a letra (a), exceto porque aqui estão envolvidos três átomos de cloro. c) CH2FCO2H é o ácido mais forte porque o efeito indutivo do átomo de flúor é maior do o efeito indutivo do átomo de bromo. 2

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d) CH2FCO2H é o ácido mais porque o átomo de flúor está mais perto do grupo carboxílico e portanto, é mais capaz de exercer maior efeito indutivo. 3.12 A maioria de compostos contento nitrogênio e todos os compostos contento oxigênio possuem pares de elétrons não compartilhados em seus átomos de oxigênio e nitrogênio. Esse compostos podem portanto agir como bases e aceitar um próton do ácido sulfúrico concentrado. Quando eles aceitam um próton, esses compostos tornam-se íons e portanto compostos iônicos que são solúveis devido a polaridade média do ácido sulfúrico.

3.13 a)

b)

c)

d)

e)

3.14 3

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a)

b) c)

d)

e)

f)

3.15 a) NH2-

b) OH-

c) H:-

d) HC

-

C

e) CH3O-

f) H2O

3.16 NH2-> H:-> HC 3.17 a) H2SO4

-

C

>

CH3O- ≈ OH- > H2O

b) H3O+

c) CH3NH3+

d) NH3

e) CH3CH3

f) CH3CO2H

3.18 H2SO4> H3O+> CH3CO2H> CH3NH3+> NH3> CH3CH3 3.19 a)

b)

c)

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3.20 a)

b)

c)

3.21 Porque o próton ligado ao átomo de oxigênio altamente eletronegativo do CH 3OH é muito mais ácido do que os prótons ligados ao átomo de carbono menos eletronegativo. 3.22

3.23 a) pka = -log 1,77x 10-4 = 3,75

b) ka = 10-13

3.24 a) HB b) Sim. Desde que A- é a base forte e HB o ácido forte, a seguinte reação ácido-base ocorrerá: -

A

+

H

B

A

H

+

-

B

3.25 a)

5

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b)

c) Não ocorrerá reação ácido-base apreciável porque a base remove um próton do etino. d)

e)

3.26 a) H5C6

C

C

H5C6

C

C

-

H

+

NH2 Na

+

Na

+

T

O

T

H5C6

C

H5C6

-

C

C

+

Na

C

+ T

NH3

+

NaOT

b)

c)

3.27 a) CH3CH2OH> CH3CH2NH2 > CH3CH2CH3 O oxigênio é mais eletronegativo que o nitrogênio, o qual é mais eletronegativo que o carbono. Portanto a ligação O–H é a mais polarizada segu ida da ligação N–H e a lição 6

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C–H é a menos polarizada. b) CH3CH2O- < CH3CH2NH- < CH3CH2CH2O ácido fraco terá base conjugada forte. 3.28 a)

b) c)

3.29 a) b) c)

3.30 Os hidrogênios ácidos devem estar ligados a átomos de oxigênio. No H3PO3,um átomo de hidrogênio está ligado ao átomo de fósforo.

3.31 a)

b)

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c)

d)

e)

3.32 a) Assumimos que o grupo ácido e o grupo básico da glicina em suas duas formas possuem acidez e basicidade similares a do ácido acético e da metilamina. Então consideramos o equilíbrio entre as duas formas:

b) O alto ponto de fusão revela que a estrutura iônica é a que melhor representa a glicina. 3.33 a) O segundo grupo carboxila do ácido malônico estabiliza a base conjugada por efeito indutivo quando o ácido malônico perde um próton. b) Quando  –O2CCH2CO2H perde um próton, ele forma um diânion,  –O2CCH2CO2-. Esse diânion é desestabilizado por conter duas cargas negativas próximas. 3.34 HB é ácido mais forte.

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3.36 O diânion é um híbrido com as seguintes estruturas de ressonância:

Nós podemos observar que cada ligação carbono-carbono é uma ligação simples em três estruturas e dupla em uma estrutura. Cada ligação carbono-oxigênio é dupla em duas estruturas e ligação simples também em duas estruturas. Portanto podemos esperar que todas as ligações carbono-carbono são equivalentes e do mesmo comprimento. O mesmo pode ser dito para as ligações carbono-oxigênio. 3.37 +

CH3 CH2 SH

-

CH3 CH2 S

A

-

B

-

+

CH3 CH2 S

CH3 O

CH3 OH

C +

H2C

-

CH3 CH2 S CH2 CH2 O

CH2 O

D -

CH3 CH2 S CH2 CH2 O

+

3.38 a) hexano

H

O

CH3 CH2 S CH2 CH2 O H

H

b) hexano, amônia líquida

E +

-

HO

c) hexano

3.39 a) H3C N O

CH3

C H

b) H3C

H3C N

O

C

+

CH3

N O

H

-

CH3

C H

c) O DMF dissolve compostos iônicos e solvata os cátions muito bem. Ele o faz orientando suas extremidades negativas em volta do cátion e doando pares de elétrons não-compartilhados para orbitais vazios do cátion. Entretanto, não consegue formar  ligações hidrogênio porque seu centro positivo é bem blindado contra qualquer  9

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interação com ânions. 3.40 a) O

O H3C

C

CH3

H3C

-

+

C

CH3

b) O

O H3C

C

-

CH2

H3C

C

-

CH2

c) O H3C

C

O -

CH2

+

D

O

D

H3C

C

CH2 D

+

-

O

D

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