UNIVERSIDADE FEDERAL DE SÃO CARLOS UNIVERSIDADE FEDERAL DE SÃO CARLOS CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E
CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E DE TECNOLOGIADE TECNOLOGIA DEPARTAMENTO DE QUÍMICA
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7ª LISTA DE EXERCÍCIOS - QUÍMICA DAS FUNÇÕES ORGÂNICAS (072257-A) 7ª LISTA DE EXERCÍCIOS - QUÍMICA DAS FUNÇÕES ORGÂNICAS (072257-A)
Prof. Dr. Tiago Venâncio / Aluno PESCD: Sérgio Scherrer Thomasi Prof. Dr. Tiago Venâncio / Aluno PESCD: Sérgio Scherrer Thomasi
1) É muito comum encontrar livros de química orgânica afirmando que a teoria de 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 Lewis engloba as teorias de Arrhenius e de Brönsted e Lowry, de acordo com o esquema a seguir: esquema a seguir: Arrhenius Arrhenius Brönsted e Lowry Brönsted e Lowry Lewis Lewis
Explique o que são essas três teorias, com exemplos, e analise o que significa esse Explique o que são essas três teorias, com exemplos, e analise o que significa esse esquema apresentado.
esquema apresentado. 2) O. Teche
2) O. Techenius, em 1671, afirmou que “não há nada no universo além de ácidos enius, em 1671, afirmou que “não há nada no universo além de ácidos e bases,
bases, a a partir partir dos dos quais quais a a natureza natureza compõe compõe todas todas as as coisas”. coisas”. Sobre Sobre ácidos ácidos e e bases,bases,
julgue os itens
julgue os itens abaixo em verdaabaixo em verdadeiro ou falso. Justifique deiro ou falso. Justifique qualquer que qualquer que seja sua resseja sua resposta.posta. a.
a. ( ( ) ) Segundo Segundo Arrhenius, Arrhenius, ácidos ácidos são são todas todas as as substâncias substâncias que que possuem possuem hidrogênio hidrogênio ee reagem com água.
reagem com água. b. (
b. ( ) Segundo Brön) Segundo Brönsted, ácido é qusted, ácido é qualquer substâalquer substância capaz de ncia capaz de doar um próton.doar um próton. c.
c. ( ( ) ) As As espécies espécies químicas químicas HH++, Cu, Cu2+2+, AlCl, AlCl33 e NH e NH33 são todas ácidos de Lewis. são todas ácidos de Lewis.
d.
d. ( ( ) A ) A força dforça de ue um m ácido ácido ou ou de de uma uma base base diminui diminui com com o o aumento aumento de de sua sua capacidadecapacidade de ionização em água.
de ionização em água. e.
e. ( ( ) ) Quanto Quanto mais mais forte forte é é o o ácido, ácido, mais mais fraca fraca é é sua sua base base conjugada.conjugada.
3) Segundo a teoria de Brönsted-Lowry sobre ácidos e bases, uma espécie anfiprótica é 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 capaz de doar e aceitar próton, isto é, pode atuar como ácido e base. Dentre os compostos abaixo, indique quais
compostos abaixo, indique quais não sãonão são anfipróticos. Justifique. anfipróticos. Justifique. a) H
a) H22O O b) b) NHNH4+4+ c) HCl c) HCl d) d) HNOHNO33 e) e) NHNH33
4) São dadas as seguintes reações químicas: 4) São dadas as seguintes reações químicas: I.
I. HH22SOSO44+ 2 KOH → K + 2 KOH → K 22SOSO44 + 2H + 2H22OO
II. HNO
II. HNO33+ HF → H+ HF → H22 NO NO33++ + F + F
--III. H
III. H22SOSO44+ HF → HSO+ HF → HSO44-- + H + H22FF++
IV. AlCl
IV. AlCl33 + Cl + Cl--→ AlCl→ AlCl44
--Julgue os itens a seguir
Julgue os itens a seguir em verdadeiro ou falso. Justifique qualquer que seja em verdadeiro ou falso. Justifique qualquer que seja a resposta.a resposta. a.
a. ( ( ) ) I I é é uma uma reação reação ácido-base ácido-base segundo segundo Arrhenius.Arrhenius. b. (
b. ( ) I, II e III são reações ) I, II e III são reações ácido-base sácido-base segundo Brönstedegundo Brönsted-Lowry.-Lowry. c.
c. ( ( ) ) Todas Todas as as equações equações apresentam apresentam reações reações ácido-base ácido-base de de Lewis.Lewis. d.
d. ( ( ) ) Em Em I I e e III, III, o o HH22SOSO44 age como ácido de age como ácido de Lewis.Lewis.
e.
e. ( ( ) ) Em Em IV, IV, o o ClCl-- age como base de Lewis. age como base de Lewis. f.
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.
NO2CH3 O - NO2 NO2 OH NO2 NO2 NO2CH2 -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: CH3 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.
OH O OH O HS OH O Cl OH O F I II III 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.
I II
H O
H O
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.
a. CH3CO2H CH3CH2OH C6H5OH b. NH2 N NH2 O c. (CH3)4 N+OH- CH3 NH2 S NH2 O O d. N N H N OH e. (CH3)3 N NH2 O SO2 NHCH3 f. OH O OH OH CH3
g. Cl2CHCOOH CH3CH2COOH CH3CHClCOOH
h. H3C N CH3 H O O H3C N H H O H3C NH2 i. SO2 NHCH3 SO 2 N CH3 CH3 (CH3)3 N 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.
a) OH ou CH3CH2CH2OH b) N N ou c) O O ou 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.
a) O OH b) O OH c) O OH NO2 d) O OH N e) O OH N f) O OH H2 N g) O OH F h) O OH HO i) O OH HO3S
15) A dimetilformamida (DMF), HCON(CH3)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