Gabarito das listas de exercícios I e II

1.

2. a) O carbono tem valência 4 e o hidrogênio tem valência 1 e, por isso, não é possível existir o composto CH5

b) O nitrogênio tem valência 3. Se for desenhada uma estrutura com a fórmula molecular C2H6N, observa-se que não é possível respeitar a valência de todos os elementos. c) O bromo tem valência 1. Se for desenhada uma estrutura com a fórmula molecular C3H5Br2, observa-se que não é possível respeitar a valência de todos os carbonos. 3. a) O carbono do grupo CH3 é sp3; os carbonos da ligação dupla são sp2; os ângulos de ligação C=C-C e C=C-H são de aproximadamente 120° (trigonal plano); os outros ângulos de ligação são de aproximadamente 109° (tetraédrico).

b) Todos os carbonos são sp2 e todos os ângulos de ligação são de aproximadamente 120° (trigonal plano).

c) O carbono do grupo CH3 é sp3; os carbonos da ligação tripla são sp; os ângulos de ligação C≡C-C e C≡C-H são de aproximadamente 180° (linear); os outros ângulos de ligação são de aproximadamente 109° (tetraédrico).

4. a) b) c) d)

5. a) b)

c) d) e)

f) g)

0 H

1H

2H

3H

3H

2H 2H

3H

1H1H

1H1H

2H

3H0 H

0 H

C16H28N2O4

1H

1H1H

1H

1H1H

0H

0H0H

0H

0H3H

1H

2H

2H

2H

C16H16ClNO2S 6. a) b)

c)

d)

e)

f)

g)

h)

i)

j)

7.

8.

9. Todos os carbonos são sp2 e todos os ângulos de ligação são de 120°. Benzeno é uma molécula planar.

10.

11. O carbono central fo aleno forma duas ligações σ e duas ligações π, e sua

hibridização é sp. Os dois carbonos terminais tem hibridização sp2. O ângulo formado entre os três carbonos é de 180°, indicando geometria linear para os carbonos do aleno.

12. O dióxido de carbono é uma molécula linear

13. O ângulo das ligações dos carbonos sp de uma ligação tripla é de 180°. Por isso, não é possível formar um anel de cinco membros, já que o ângulo das ligações internas é de aproximadamente 108°. A ligação tripla obriga que 4 dos 5 carbonos apresentem uma relação linear, o que não é compatível com a formação do anel de 5 membros.

14. a) Os átomos de carbono com carga positiva estão rodeados por seis elétrons de valência. O carbono tem três elétrons de valência e os três átomos de hidrogênio contribuem com três elétrons de valência. b) Carbono carregado positivamente tem hibridização sp2. c) O carbocátion é planar. 15. a) Um carbânion é isoeletrônico (mesmo n° elétrons) em relação aos compostos trivalentes de nitrogênio. b) 8 elétrons de valência c) Carbono carregado negativamente tem hibridização sp3. d) O carbânion é tetraédrico.

16. De acordo com o princípio de exclusão de Pauli, dois elétrons em um mesmo orbital devem ter spins opostos. Assim, os dois elétrons do metileno tripleto (spins desemparelhados) devem ocupar diferentes orbitais. No metileno tripleto, o carbono sp forma uma ligação com cada um dos dois hidrogênios. Cada um dos elétrons desemparelhados ocupa um orbital p. No metileno singleto os dois elétrons ocupam o mesmo orbital, pois eles possuem spins opostos. Incluindo das duas ligações C-H, existe um total de três orbitais ocupados. Desta forma, a hibridização esperada para o metileno singleto é sp2, que possui geometria planar.

17. a) Duas diferentes formas de conectar os átomos de carbono:

b) Um composto possui uma ligação dupla e outro possui um anel:

c) A posição do átomo de oxigênio é diferente em cada estrutura (diferentes grupos funcionais):

d) Os compostos diferem pela posição da ligação dupla e pela conectividade dos átomos de carbono:

18.

19.

20.

21.

22.

23. µ = Q x r, onde: Q = Quantidade de carga r = distância entre as cargas opostas. Para um próton e um elétron separados por 136 pm, µ = 6,53 D. 24. Como o momento dipolo observado para o HCl é de 1,08D, significa que as cargas

positiva e negativa estão parcialmente separadas. Desta forma, o caráter iônico da ligação H-Cl é de:

(1,08D / 6,53D) x 100% = 16,5%. 25. No fosgênio, a polaridade individual das ligações tende a se anular, enquanto no

formaldeído a polaridade das ligações gera um dipolo resultante. Por isso, o fosgênio possui um momento dipolo menor que o do formaldeído.

26. A magnitude do momento dipolo depende de dois fatores: carga e distância entre os

átomos. O flúor é mais eletronegativo que o cloro, mas a ligação C-F é mais curta que a ligação C-Cl. Desta forma, o momento dipolo do CH3F é menor que o do CH3Cl.

27. O momento dipolo do metanotiol é decorrente da presença dos pares de elétrons livres do átomo de enxofre.

28.

29. As duas ligações C-O se cancelam, devido à simetria da molécula:

30.

31.

32.

33.

34. a, f, g, j � são estruturas de ressonância b, c, d, e, h, i � não são estruturas de ressonância

35.

36.

37.

38.

39.

40.

41.

42. Fenilalanina é o ácido mais forte (menor pKa) 43.

44. Para reagir completamente (>99,9%) com NaOH, um ácido deve ter um pKa de pelo menos 3 unidades menor que o pKa da H2O. Assim, todas as substâncias do problema anterior, com exceção da acetona, reagem completamente com NaOH.

45. Quanto mais forte o ácido (menor pKa), mais fraca é sua base conjugada. Como o

NH4+ é um ácido mais forte que CH3NH3

+, CH3NH2 é uma base mais forte que NH3. 46. A reação acontece como está escrita, pois a água é um ácido mais forte que o álcool

terc-butílico. Assim, a solução de terc-butóxido de potássio em água não pode ser preparada.

47.

48.

49.

50.

51. Entre as substâncias do problema 43, apenas o ácido acético reagirá com

bicarbonato de sódio. O ácido acético é o único composto da lista que é um ácido mais forte que o ácido carbônico.

52. Reações “a” e “c” ocorrem entre ácidos e bases de Bronsted-Lowry; Reações “b” e “d” ocorrem entre ácidos e bases de Lewis.

53. Quando o fenol perde o próton, o ânion resultante é estabilizado por ressonância.

54.

g) sufeto, amina, ácido carboxílico h) anel aromático, ácido carboxílico i) éter, álcool, anel aromático, amida, ligação dupla 55.

56.

57.

58. a) 2 b) 4 c) 4 59.

60.

61.

62.

63. a) Existem 18 isômeros para a fórmula molecular C8H18. Exemplos:

b) Estruturas com a fórmula molecular C4H8O2 podem representar ésteres, ácidos carboxílicos ou muitas outras moléculas mais complexas. Exemplos:

64.

65.

66.

67. a) pentano, 2-metilbutano, 2,2-dimetilpropano b) 2,3-dimetilpentano c) 2,4-dimetilpentano d) 2,2,5-trimetilexano e) 2-metilpentano f) 2,2-dimetilbutano g) 2,3,3-trimetilexano h) 5-etil-2-metileptano i) 3,3,5-trimetiloctano j) 2,2,3,3-tetrametilexano 68.

69. Pentil, 1-metilbutil, 1-etilpropil, 2-metilbutil, 3-metilbutil, 1,1-dimetilpropil, 1,2-

dimetilpropil, 2,2-dimetilpropil 70.

71.

72.

73.

74.

a) trans-1-cloro-4-metilcicloexano b) cis-1-etil-3-metilcicloeptano

75.

76.

77.

78.

c)

79.

80. Considerando os dados do exercício 85, temos:

81. a,b)

c) Conformação anti � 180°; conformação Gauche � 60°, 300° d,e) A conformação anti não possui momento dipolo, pois a polaridade das ligações individuais C-Br se anulam. Entretanto, a conformação gauche possui momento dipolo. Como o momento dipolo observado é de 1,0 D, uma mistura destas conformações deve estar presente. 82.

83.

84. A conformação de mais alta energia tem um tensão de 15 kJ/mol. Como essa conformação incui duas interações eclipsadas H↔H de 4,0 kJ/mol cada, o valor da interação eclipsada H↔Br é de:

15 kJ/mol – 2 x 4,0 kJ/mol = 7,0 kJ/mol.

85.