UNIVERSIDADE FEDERAL DE SÃO CARLOS CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E DE TECNOLOGIA DEPARTAMENTO DE QUÍMICA Via Washington Luiz, km. 235 - Caixa Postal 676 Fone: (16) 3351-8299 - Fax: (16) 3351-8350 CEP 13.565-905 - São Carlos - SP - Brasil e-mail:
[email protected] [email protected]
7ª LISTA DE EXERCÍCIOS - QUÍMICA DAS FUNÇÕES ORGÂNICAS (072257-A) Prof. Dr. Tiago Venâncio / Aluno PESCD: Sérgio Scherrer Thomasi
1) É muito comum encontrar livros de química orgânica afirmando que a teoria de Lewis engloba as teorias de Arrhenius e de Brönsted e Lowry, de acordo com o esquema a seguir: Lewis Brönsted e Lowry Arrhenius
Explique o que são essas três teorias, com exemplos, e analise o que significa esse esquema apresentado. 2) O. Techenius, em 1671, afirmou que “não há nada no universo além de ácidos e bases, a partir dos quais a natureza compõe todas as coisas”. Sobre ácidos e bases,
julgue os itens abaixo em verdadeiro verdadeiro ou falso. Justifique qualquer que seja sua resposta. resposta. a. ( ) Segundo Arrhenius, ácidos são todas as substâncias que possuem hidrogênio e reagem com água. b. ( ) Segundo Brönsted, Brönsted, ácido é qualquer qualquer substância substância capaz de doar um próton. + 2+ c. ( ) As espécies químicas H , Cu , AlCl3 e NH3 são todas ácidos de Lewis. d. ( ) A força de de um um ácido ou de uma base diminui com o aumento de sua capacidade de ionização em água. e. ( ) Quanto mais forte é o ácido, mais fraca é sua base conjugada. 3) Segundo a teoria de Brönsted-Lowry sobre ácidos e bases, uma espécie anfiprótica é capaz de doar e aceitar próton, isto é, pode atuar como ácido e base. Dentre os compostos abaixo, indique quais não são anfipróticos. Justifique. a) H2O b) NH4+ c) HCl d) HNO3 e) NH3 4) São dadas as seguintes reações químicas: I. H2SO4 + 2 KOH → K 2SO4 + 2H2O II. HNO3 + HF → H2 NO3+ + FIII. H2SO4 + HF → HSO 4- + H2F+ IV. AlCl3 + Cl- → AlCl4Julgue os itens a seguir em verdadeiro ou falso. Justifique qualquer que seja a resposta. a. ( ) I é uma reação ácido-base segundo Arrhenius. b. ( ) I, II e III são reações ácido-base segundo segundo Brönsted-Lowry. Brönsted-Lowry. c. ( ) Todas as equações apresentam reações ácido-base de Lewis. d. ( ) Em I e III, o H2SO4 age como ácido de Lewis. e. ( ) Em IV, o Cl- age como base de Lewis. f. ( ) Em II, o HF age como ácido de Brönsted-Lowry.
5) A água pode ser considerada tanto uma base de Brönsted-Lowry como um ácido de Brönsted-Lowry. Ou seja, tem caráter anfótero. Usando equações, mostre que a amônia líquida é anfótera assim como a água. 6) Um ácido X tem Ka = 2.10-5. Qual é o seu pKa? 7) Nitrometano tem um pKa = 10,2 e o 2,4-dinitrofenol tem pKa = 4,1. a. Qual é o ácido mais forte baseado nesses valores? Justifique. b. Dentre as duas bases conjugadas, qual delas é a mais forte? Justifique. c. Baseado nas respostas dos itens a e b, preveja se o equilíbrio da reação abaixo estará deslocado para a direita ou para a esquerda. O
-
OH NO 2
NO 2
-
NO2CH3
NO2CH2 NO 2
NO 2
8) Metilamina, CH3 NH2, tem um Kb = 4.10-4. a. Qual é o Ka para o CH3 NH3+? b. Qual é a base mais forte: CH 3 NH2 ou C6H5 NH2? (Você pode consultar tabelas de pKa se necessário.) c. Baseado nas respostas dos itens a e b, preveja se o equilíbrio da reação abaixo estará deslocado para a direita ou para a esquerda. CH3 NH2 + C6H5 NH3+
CH3 NH3+ + C6H5 NH2
9) Organize os seguintes compostos em ordem decrescente de força do ácido. Justifique detalhadamente suas respostas. O
O HS
OH
OH I
O
O
II
Cl
OH III
F
OH IV
10) Quando propanaldeído reage com uma base forte, ele age como um ácido e doa um próton. Entretanto, a base conjugada (I) não é formada, e sim a base conjugada (II). Explique essa observação experimental tomando como base todos os conceitos já discutidos em sala acerca da estabilidade de bases conjugadas. O
O
H
H I
II
11) A anilina, C6H5 NH2, é uma base mais fraca que a amônia porque os elétrons do nitrogênio entram em ressonância com os elétrons do anel aromático. Baseado nessa informação preveja e compare a acidez do fenol e do etanol.
12) Organize os seguintes compostos em ordem DECRESCENTE de força do ácido. Justifique suas respostas com base nos conceitos discutidos em sala de aula. CH3CO2H
a.
CH3CH2OH
C6H5OH
NH2 N
NH2 O
b.
O S +
-
(CH3)4 N OH
CH3 NH2
O
c.
N
H
OH
N
N
d.
NH2
O
SO 2 NHCH3 NH2
(CH3)3 N
e. O OH
OH
OH
CH3
f. g.
Cl2CHCOOH O H3C
h.
O N
CH3CHClCOOH
CH3CH2COOH O CH3
H3C
H
N
H H3C
NH2
H CH3
SO 2 NHCH3
SO2 N
CH3 (CH3)3 N
i. j.
CH3SO3H
CH3SH
CH3OH
13) Dentre os pares de compostos dados a seguir, identifique o que deve ser a base mais forte. Justifique suas respostas com base nos conceitos discutidos em sala de aula. N
N OH
ou
ou CH3CH2CH2OH
a)
b) O
O ou
c)
d)
(C6H5)3C
ou (C6H5)3C
14) Dados os compostos abaixo, organize-os em 2 grupos distintos: 1) Mais ácidos que o ácido benzóico, 2) Menos ácidos que o ácido benzóico. Justifique. O
O
O OH
a)
b)
c)
O
H2 N
N
N
OH
e)
g) F
OH
f)
O
O HO
OH
NO 2 O
O
OH
d)
OH
OH
h)
O HO3S
OH
OH
i)
15) A dimetilformamida (DMF), HCON(CH 3)2, é um exemplo de solvente polar aprótico. Aprótico significa que ele não tem hidrogênios ligados a elementos muito eletronegativos. a. Desenhe sua fórmula estrutural, mostrando os pares de elétrons não compartilhados. b. Desenhe quais você preveria serem suas formas de ressonância mais importantes. (uma delas é a sua resposta para o item a) c. A DMF, quando usada como solvente da reação, aumenta enormemente a reatividade dos nucleófilos (pe. Ex., o CN - do cianeto de sódio) nas reações como esta: NaCN + CH3CH2Br
CH3CH2C
N + NaBr
Sugira uma explicação para este efeito da DMF com base nas considerações de ácido base de Lewis. ( Dica: Enquanto a água e o álcool são efetivos para solvatar cátions e ânios, a DMF é efetiva apenas para solvatar cátions.)
