coloquio_1

Universidad Nacional de MisionesFacultad de Ciencias Exactas, Químicas y Naturales

GUIA DE COLOQUIOSQUÍMICA ORGÁNICA

Licenciatura en Genética Profesorado en Biología

Profesora a/c: Ing. Eusebia “Neni” Valdez

JTPs: Ing. Nora Sosa Ing. Olga Barboza Lab. Gladys Acuña

Ayudantes Adscriptos: Andrea Larangeira Gerardo Rosciszewki Matías Alloatti

2008


COLOQUIO Nº 1

PROBLEMA Nº 1a) ¿Por qué los compuestos del carbono son covalentes en lugar de iónicos? b) Para el átomo de carbono ordene los orbitales atómicos s y p y los tres tipos de orbitales híbridos sp según su energía creciente.c) Aunque casi todas las especies orgánicas estables tienen átomos de carbono tetravalente, también existen algunas con átomos de carbono trivalente. Los carbocationes son un ejemplo:

I) ¿Cuántos electrones de valencia tiene un átomo de carbono con carga positiva?II) ¿Qué hibridación espera que tenga este átomo de carbono?III) ¿Cuál es la geometría probable del carbocatión?

d) Un carbanión es una especie que contiene un átomo de carbono trivalente con carga negativa:

I) ¿Cuál es la relación entre un carbanión y un compuesto de nitrógeno trivalente como el NH3?II) ¿Cuántos electrones de valencia tiene un átomo de carbono con carga negativa?III) ¿Qué hibridación puede tener este átomo de carbono?IV) ¿Cuál es la geometría probable del carbanión?

e) ¿Por qué no pueden existir moléculas orgánicas con las siguientes fórmulas moleculares?

I) C2H7 II) CH5 III) C2H6N

PROBLEMA Nº 2a) Determínese la carga formal en cada elemento en la especie BF3Ar:

. .: F :

. . . . . .: F : B : Ar :

. . . . . .: F :

. .b) Calcule la carga formal de cada átomo del segundo período en las estructuras de puntos de Lewis siguientes: H . .I) H : C : C : : : N : . . H

. . O . . . .

. . . . . . . . . . . .

II) : O : C : O : . . . .

. . . . . .

III) O : : O : O : . . . .

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: O : H . . H

. . . . . .IV) H : C : C : C : H . . . . H H

H H . . . .V) H : N : C : H . . . .

H H

d) Calcule la carga formal en cada átomo de los iones y compuestos siguientes.I) tetrafluoroborato, BF 4 -

II) amonio, NH 4 +

III) metano, CH4

IV) hidronio, H3O+

V) hidrógeno molecular, H2

e) Cuál es la carga formal de cada átomo (excepto el hidrogeno) en las siguientes estructuras?

I) nitrometano II)Ion sulfato

III) H-B-H IV) H-C-H V) H-C-H

H H HVI) diazometano: CH2 N=N: VII) Isocianuro de metilo CH3-N≡C:

f) En cada uno de los compuestos o iones siguientes, identifique el átomo que lleva carga formal positiva: . .

I. H : O : H . . . . . .

H : C : S : C : H . . . . . . H : O : H . .

II. H + . . . .

H : O : : C . . H

III. H + . . . . H : O : C : H . . . .

H H

IV. H H H + . . . . . . . . H : O : C : C : N : H . . . . . . . . H H H

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g) Determine la carga formal del carbono, el nitrógeno y él oxigeno en cada estructura. Suponga que todos los átomos tienen la capa de valencia completa.

I) II)

PROBLEMA Nº 3a) Determine el número de oxidación de cada carbono, (NO)c, en las moléculas de metano, metanol, metilamina, eteno.b) Determine los estados de oxidación de los carbonos y que tipo de reacción ocurre en estas moléculas.I) R –CH3 R-CH2-OH R- C = O R – C = O

I I H OH

II) R – C – R R- CH – R R-CH2-R II I O OH

III) R R R – C – H R – C – OH R R

IV) HC = CH H2C = CH2 CH3 – CH3

c) Determine si el átomo marcado con asterisco en cada uno de los compuestos siguientes está más oxidado, más reducido o en el mismo nivel de oxidación que el carbono carbonílico del acetaldehído.I) O II) O II) H3CO OCH3 IV) C ║ ║ \ / / * \\ / C* C* C* N / \ / \ / \ NH2 H

V) VI) VII) O=C*=O Acetaldehído

PROBLEMA Nº 4a) Si el N2 en el amoníaco presentara hibridación sp2, qué momento dipolar esperaría. ¿Cuál es el momento dipolar del amoníaco y por qué?b) Si el nitrógeno ocupara orbitales p para el amoníaco y el fluoruro nitroso, como compararía los momentos dipolares.c) Sabiendo que el CO2 tiene un μ=0 D y el H2O un μ = 1.84 D ¿qué puede concluir respecto de la forma de estas moléculas?d) Las moléculas de agua, tienen un ángulo de enlace de 105ºC.

I) Qué tipo de orbitales atómicos utiliza el O para formar los dos enlaces equivalentes con el H

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II) Por qué este ángulo de enlace es menor de 109,5 ºC.e) Con base a la separación máxima de electrones pronostique todos los ángulos de enlace de las estructuras siguientes:

I) H3C-Cl II) H2C=CH2 III) H3C-C≡CH

PROBLEMA Nº 5a) Cual de las siguientes estructuras para el tetracloruro de carbono tendría también un momento dipolar nulo.

I) C en el centro de un cuadrado, con el Cl en cada vértice.II) C en el ápice de una pirámide con el Cl en cada vértice de una base cuadrada.III) Para el átomo de carbono ordene los orbitales atómicos s y p y los tres tipos de

orbitales híbridos sp según su energía creciente.b) Sugiera una estructura para la molécula de CO2. ( = 0)c) ¿Cuál es la forma que cabe esperar para cada una de las sustancias siguientes?

I) (CH3)B II) CH3- III) CH3

+ IV) SH2 V) NH2- VI) CH3OCH3

d) Prediga la forma de:I) la molécula de trifluoruro de boro y,II) el anión tetrafluoruro de boro. Todos los enlaces son equivalentes.

PROBLEMA Nº 6Los ángulos de enlace H-N-H en el amoniaco son de 107º y el Angulo del enlace H-O-H en el agua es de 105ºa) ¿Por qué el NH3 no es mas plano, y por que el agua no el mas lineal?b) ¿Por qué sus ángulos de enlace se aproximan al Angulo de enlace se aproximan al ángulo de enlace tetraédrico de 109,5º (Sugerencia: considere la configuración electrónica del átomo de N en el NH3, y la del átomo de oxigeno en el H2O)c) Explique por que los ángulos de enlace del amoniaco y el agua son inferiores a 109,5º

PROBLEMA Nº 7a) Indique para los siguientes compuestos:

I) la hibridación del carbono II) los tipos de uniones y

III) los ángulos de unión

b) Indique cuales de los siguientes compuestos tienen: I) una o más uniones covalentes polarizadas II) orbitales sp y sp2 III) pares de electrones no compartidos IV) enlaces conjugados

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PROBLEMA Nº 8a) Describa el catión etilo y el anión etilo en función de los orbítales moleculares que lo forman.b) Dibuje una representación de orbítales para los siguientes compuestos. Nombrar el tipo de orbital atómico y molecular e indicar los ángulos de enlaces esperados:I) etano II) metanol III) formaldehído (etanal) IV) etanonitriloc) ¿Por qué esperaría usted que un enlace sigma C-C formado por superposición de los orbitales sp2 sp2 fuera más fuerte que un enlace sigma formado por superposición de los orbitales sp3 sp3?

PROBLEMA Nº 9De acuerdo a la teoría de la repulsión de los electrones de la capa de valencia explique a) los ángulos de enlaces de las siguientes moléculas metano, 109,5º; amoniaco, 107º, agua, 104,5º.b) por que los ángulos de sulfuro de hidrógenos (SH2) son menores que los de la fosfina (:PH3)c) el cambio de enlaces en la siguiente serie de compuestos F 126º Cl H

\ \ \108º C=O 111º C=O 116º C=O / / /

F Cl Hd) y compárelos con los de la serie

F 126º Cl H \ \ \

110º C=CH2 114º C=CH2 117º C=CH2 / / /

F Cl H

PROBLEMA Nº 10a) Indique la dirección del momento dipolar que cabe esperar, para cada uno de los compuestos siguientes:

I) HBr II) ICl III) l2 IV) CH2Cl2 V) CH3OCH3 VI) (CH3)3Nb) Determine la polaridad de cada enlace y diga si la molécula tiene o no momento dipolar resultante:

( electronegatividades: Cl: 3.0; H: 2.1; C:2.5)

c) Recordando que el momento dipolar de una molécula es la suma vectorial de sus dipolos de enlace, indique si existe un dipolo molecular en alguno de los compuestos multihalogenados siguiente. De ser así, dibuje en tres dimensiones la dirección del dipolo.

I) CCL4 II) CHCl3 III) CH2Cl2 IV) CH3Cl V) CB4

PROBLEMA Nº 11

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a) Para cada una de las siguientes estructuras. ¿Cuál de los enlaces numerados tiene mayor longitud?

b) Con base a las electronegatividades relativas de los átomos, determine cual es el enlace más polar en cada uno de estos compuestos:

I) HO-O o H2N-H II) H3C-OH o H3C-F III) H3C-OH o H3C-NH2

IV) H3C-OH o H3C-SH V) HC-OH o H3C-Br

PROBLEMA Nº 12Pronostique cual de los compuestos siguientes son líquidos asociados (o próticos). ¿Por qué?a) CH3OCH3

b) CH3Fc) CH3Cld) CH3NH2

e) (CH3)2NHf) (CH3)3N

PROBLEMA Nº 13a) Justifique el siguiente orden de puntos de ebullición:

I) CH4 (-161,.5 ºC); Cl2 (-34 ºC); CH3Cl (-24 ºC)II) CH3CH2OH (78 ºC); CH3CH2F (46 ºC); CH3CH2CH3 (-42 ºC)

b) Justifique el siguiente orden de puntos de ebullición: CH3Cl (-24 ºC); CH3Br (5 ºC); CH3l (43 ºC).c) Los puntos de ebullición del n-pentano y su isómero el neopentano son 36,5 ºC y 9,5 ºC respectivamente, justifique la diferencia.d) El alcohol etílico, CH3CH2OH, hierve a 78,3 ºC. Su isómero el dimetil éter, CH3OCH3, hierve a –24 ºC. Explique.e) ¿Se puede determinar la fuerza relativa de los enlaces covalentes del O2 y del Cl2, exclusivamente con base en los puntos de fusión? ¿En los puntos de ebullición?f) Explique la diferencia entre los p.e. (puntos de ebullición) de los siguientes pares de sustancias:

I) pentano (p.e.:36.2°C) y dimetilpropano (p.e.:9.5°C) II) dietiléter (p.e.:37°C) y n-butanol (p.e.:118°C).

g) Predecir los puntos de ebullición de los siguientes compuestos ordenando de menos a mayor:CH3F, CH3Cl, CH3 Br, CH3 I, éter etílico ( CH3CH2-O- CH3CH2), n-pentano (CH3CH2CH2CH2 CH3), H R R

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/ / / R–N , R–N , R–N

\ \ \ H H R

h) Predecir los puntos de ebullición de los siguientes alcoholes:

I) n-propílico e iso-propílico CH3CH2 - CH2OH y (CH3)2CHOHII) n-butílico y sec-butílico CH3CH2CH2CH2OH y CH3CH2CHOHCH3

III) benceno y fenoli) Explicar por que el punto de ebullición de un éter es menos que el del alcohol del cual se prepare. Ídem para aldehídos. Explicar por que el punto de ebullición del ácido propanoico es mayor que la del alcano correspondiente.j) Con base en lo que ya conoce acerca de las interacciones moleculares, decida cual compuesto de cada uno de los pares siguientes tiene el punto de ebullición más alto.

I) pentano C5H12 u octano C8H18 II) alcohol etílico (CH 3CH 2OH) o éter etílico (CH3OCH 3)III) etilenglicol (HOCH2CH2OH) o alcohol etilico (CH 3CH2OH)

PROBLEMA Nº 14a) El aceite mineral, que es una mezcla de hidrocarburos de alta masa molecular, se disuelve en n-hexano, pero no en agua o en alcohol etílico. ¿Por qué?b) Explique por qué el etanol es mucho más soluble en agua que el pentanol.c) Explique por qué el ClNa se disuelve en agua pero no en hexano.d) Compare el modo en que el ClNa se disuelve en agua y en dimetil sulfóxido.

e) Predecir la solubilidad de los siguientes alcoholes en agua:I) etanol CH3CH2OH,II) 1-pentanol CH3CH2 CH2 CH2 CH2OHIII) N-heptanol CH3CH2 CH2 CH2CH2 CH2 CH2OH

f) Explique a qué se debe la diferente solubilidad en agua de los siguientes alcoholes de cuatro átomos de carbono:

ALCOHOL SOLUBILIDAD (en g/100ml) I) n-butanol 7.0 II) sec-butanol 12.5 III) ter-butanol 98

g) Si se derrama gasolina en un lago, se forma rápidamente una mancha aceitosa que flota en la superficie. ¿Que propiedades de los alcanos dan origen a estas manchas aceitosas?h) A causa de su baja solubilidad en agua, se suele decir que los alcanos son hidrofóbicos. Explique por qué los alcanos tienen una afinidad tan baja por el agua.i) En cada uno de los pares siguientes, elija el compuesto más soluble en agua. Explique su razonamiento.

I) amoniaco o trietilamina.II) metilamina o n-octilamina.III) trimetilamina o n-propilamina.

PROBLEMA Nº 15a) ¿Qué sugieren las deferencias del acetilacetonato de litio (punto de fusión muy elevado, insoluble en cloroformo) y del acetilacetonato de berilio (punto de fusión 108 ºC, punto de ebullición 270ºC, soluble en cloroformo) acerca de sus estructuras?b) El alcohol n-butílico (pto. Eb. 118ºC) tiene un punto de ebullición mucho más elevado que el de su isómero dietil éter (pto. Eb. 35ºC) sin embargo ambos compuestos tienen la misma solubilidad en agua (Sl. gr./100 gr. de agua). Cómo explicaría estos hechos?

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c) Aunque el éter etílico tiene una masa molecular, considerablemente mayor que etanol, este ultima tiene un punto de ebullición mas alto. Explique por qué.d) ¿Cuál de las siguientes sustancias se asemeja más al agua como solvente?

Ordenar según su polaridad creciente.

PROBLEMA Nº 16a) Pronostique la acidez relativa de:

I) CH3OH y CH3NH2 II) CH3OH y CH3SH III) H3O+ y NH4+

b) Cuál es el ácido más fuerte de cada par:I) H3O+ o H2O II) NH4

+ o NH3 III) SH2 o SH- IV) H2O o OH-

¿Qué relación hay entre carga y acidez?c) Disponga los componentes de cada grupo por orden de basicidad:

I) F-, OH-, NH2-, CH3

- II) HF, H2O, NH3 III) Cl-, SH-

IV) F-, Cl-, Br--, l- V) OH-, SH-, SeH-

d) Determine si cada uno de los compuestos siguientes puede funcionar como base de Bronsted. De ser así, escriba el producto que se formaría por interacción con un ácido de Bronsted como el HCl.

I) butano. II) 1-butanol, CH3CH2CH2CH2OH. III) éter metílico, CH3OCH3.IV) butanol terciario, (CH3)3COH. V) sulfuro de metilo, CH3SCH3.

e) En los siguientes ejemplos:I) señale y nombre los grupos funcionales presentes.II) Analice las polaridades de los enlaces indicando zonas de δ+ y δ-. Discuta la existencia o no de propiedades ácido/base.

f) Determine como se espera que se comporte cada uno de los iones y compuestos, si como ácido de Lewis, como base de Lewis o como ninguna.

I) AlCl4 II)FeCl3 III) TiCl4 IV)HClg) Ordenar los siguientes compuestos según su carácter básico decreciente y justificar la respuesta: Dimetil amina, amoniaco, anilina, metilamina, trimetilamina.

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PROBLEMA Nº 17a) ¿Cuáles de los siguientes compuestos son isómeros del 2-hexeno? (CH3CH=CHCH2CH2CH3)

I) CH3CH2CH=CHCH2CH3

II) CH2=CHCH2CH2CH2CH3

III) CH3CH2CH2CH=CHCH3

IV) V)

b) Dibuje todos los esqueletos de carbono isómeros que tienen la formula generales siguientes:

I) C5H12 II) C6H14 III) C7H16

c) Escriba las formulas estructurales que corresponden a las descripciones siguientes:I) Cuatro ésteres de fórmula C4H8O2

II) Dos aldehídos de fórmula C4H8 OIII) Un alcohol terciario de fórmula C3H8 OIV) Tres cetonas de fórmula C5OH12

V) Una amina terciaria de fórmula C4H11NVI) Un bromuro de alquilo terciario de fórmula C4H9Br

d) Tomando las valencias de los átomos indicados a continuación ¿cuantos isómeros son predecibles para las siguientes fórmulas moleculares? (H = 1, C=4, O=2, N=3, Cl = Br= 1)

I) C2H7N II) C3H8O III) C4H9Cl IV) C2H4Br2

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