Universidade Federal de Minas Gerais – Departamento de QuímicaQuímica Orgânica

Exercícios Resolvidos Solomons 7ª ed.Capítulo 3

3.1a)

b)

c)

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

3.3

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

3.6Quando o H3O+ atua como ácido em solução aquosa a equação é:

1

Universidade Federal de Minas Gerais – Departamento de QuímicaQuímica Orgânica

E o Ka é:

A concentração molar de H2O em água pura, é [H2O]=55,5 portanto ka=55,5 e o pka= -1,74.

3.7O 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.

3.8a)negativa b) aproximadamente zero c) positiva

3.9a)

b)

c)

3.10As 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.

3.11a) 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

Universidade Federal de Minas Gerais – Departamento de QuímicaQuímica Orgânica

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.

3.12A 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.

3.13a)

b)

c)

d)

e)

3.14

3

Universidade Federal de Minas Gerais – Departamento de QuímicaQuímica Orgânica

a)

b)

c)

d)

e)

f)

3.15a) NH2

- b) OH- c) H:-

d) e) CH3O- f) H2O

3.16

NH2-> H:-> > CH3O- ≈ OH- > H2O

3.17a) H2SO4 b) H3O+ c) CH3NH3

+ d) NH3 e) CH3CH3 f) CH3CO2H

3.18H2SO4> H3O+> CH3CO2H> CH3NH3

+> NH3> CH3CH3

3.19a)

b)

c)

4

Universidade Federal de Minas Gerais – Departamento de QuímicaQuímica Orgânica

3.20a)

b)

c)

3.21Porque o próton ligado ao átomo de oxigênio altamente eletronegativo do CH3OH é muito mais ácido do que os prótons ligados ao átomo de carbono menos eletronegativo.

3.22

3.23a) pka = -log 1,77x 10-4 = 3,75 b) ka = 10-13

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

3.25a)

5

Universidade Federal de Minas Gerais – Departamento de QuímicaQuímica Orgânica

b)

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

e)

3.26

a)

b)

c)

3.27a) 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 seguida da ligação N–H e a lição

6

Universidade Federal de Minas Gerais – Departamento de QuímicaQuímica Orgânica

C–H é a menos polarizada.b) CH3CH2O- < CH3CH2NH- < CH3CH2CH2

-

O ácido fraco terá base conjugada forte.

3.28a)

b)

c)

3.29a)

b)

c)

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

3.31a)

b)

7

Universidade Federal de Minas Gerais – Departamento de QuímicaQuímica Orgânica

c)

d)

e)

3.32a) 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.

3.33a) 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.

3.34HB é ácido mais forte.

8

Universidade Federal de Minas Gerais – Departamento de QuímicaQuímica Orgânica

3.36O 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

3.38

a) hexano b) hexano, amônia líquida c) hexano

3.39a)

b)

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

Universidade Federal de Minas Gerais – Departamento de QuímicaQuímica Orgânica

interação com ânions.

3.40a)

b)

c)

10