DEPARTAMENTO DE QUÍMICA-UNIVERSIDAD DEL VALLE

QUIMICA ORGANICA I

Profesora: LUZ MARINA JARAMILLO G. Fecha: Septiembre 2013

Taller No.1

ESTRUCTURA Y PROPIEDADES DE LAS MOLÉCULAS

I. Del Libro: Morrison y Boyd resuelva los siguientes problemas: 1.1 hasta 1.4; 1.6 hasta 1.13.

Del final del Cap. 1 resolver: 1 hasta 5; 6a; 10 hasta 12.

II. A continuación se presenta una serie de problemas complementarios: 1. Dibuje estructuras correctas de Lewis (Indique enlaces simples o múltiples con rayas) para

los siguientes compuestos:

a) N2H4 b) N2H2; c) H3CN; H3CCHO; C4H10; C3H8O2; C2H4O; SO2;

2. De los siguientes pares de elementos cuáles forman el enlace con mayor carácter iónico? a) B, N b) H, Cl c) K, Cl d) C, O e ) F, Cl 3. En cuáles de los compuestos siguientes:

CH3CO2Na; CH3I ; MgI2; Mg (OH) Br ; BF3

Esperaríamos: a) Sólo enlaces iónicos b) Sólo enlaces covalentes c) Ambos tipos de enlaces 4. Escriba: i) Fórmulas de Lewis ii) Fórmulas estructurales completas

para las siguientes especies moleculares (el átomo central está subrayado ):

SiCl4; CO; SOCl2; HNO2; CH3CN; CO3 2-; PH4 +;

(CH3)2O: ; H2SO4

5. Escriba la fórmula estructural completa para cada una de las siguientes fórmulas

condensadas:

a) (CH3)2CHCH(Br)CH3 b) (CH3)2CO c) (CH3)3COH

d) (CH3)2CHCONH(CH3)CH=CH2

2

6. Coloque los siguientes compuestos en orden decreciente de longitud de enlace (magnitud) y aumento de la fuerza de enlace :

a) :N≡N: ; b) H2N-NH2; c) HN=NH

b) N2; F2; CO c) H3C-OH y H-C=O

H Fuerzas Intermoleculares y Propiedades Físicas

7. Cuáles de las siguientes moléculas orgánicas: n-propanol; ácido acético;

2-metilpropano; Isopropil-metileter (CH3)2CH-O-CH3) formaría enlaces de hidrógeno:

a) consigo mismo b) con agua ?

8. Señale cada uno de los siguientes solventes como prótico, aprótico polar o aprótico no-

polar:

NH3 (l); Disulfuro de carbono (CS2); Diclorometano (CH2Cl2); Etanol;

Acetonitrilo (CH3CN); Acido acético (CH3COOH); Cloroformo ( CHCl3 )

Formamida (H-C-NH2)N,N-Dimetilformamida [H-C-N(CH3)2]

OO O

Dimetilsulfóxido (H3C-S-CH3);;

9. En cada serie de compuestos prediga cuál de ellos tiene el punto de ebullición más alto y

cuál el mas bajo con base en el tipo de fuerzas intermoleculares que operan en cada una de las series particulares: a) n- Propano; n-Butano; Isobutano; n-Pentano

b) CH3-I; CH3-F , CH3Cl c) ácido acético , n-propanol, n-butanol , acetona

10. El alcohol tert-butílico (p.e. 110 oC) tiene un punto de ebullición mas alto que su isómero

dietil éter (p.e. 35 o C ) pero ambos compuestos tienen la misma solubilidad en agua 8g /100 g de H2O. Cómo se explican estos hechos ?

Propiedades Químicas: Acidos y Bases 11. Para cada una de las reacciones ácido-base (abajo), señale cada especie como el ácido

mas fuerte o ácido mas débil y la base mas fuerte o mas débil de acuerdo a la definición Bronsted-Lowry :

3

a) NH2-

+ CH3OH :NH3 + CH3O-

b) H3C:- + H2O CH4 + OH

-

c) HCO2H + NH4+ HCO2H2

+ + :NH3

d) H3C-C C:-

+ :NH3 H3C-C C-H + :NH2-

-

12. De acuerdo a las siguientes reacciones ácido-base establezca el orden correcto de acidez

decreciente para los ácidos Bronsted :

a) HCl (ac) + NaHCO3 (ac) 2H2CO3(ac) + NaCl(ac)

b) HC C:-Na

+ + H2O HC CH + NaOH

c) NaHCO3(ac) + NaOH(ac) Na2CO3(ac) + H2O

13. De la siguiente lista de especies químicas escoja los pares conjugados ácido-base

Bronsted-Lowry :

H2SO4 ; OH -; HSO3 -; SO3 2-; CH3CH2 OH2 +; H2O; NH4 +; SO4 2- ;

H2C2O4 ; CH3CH2 OH ; NH3; H3O +; CH3CH2O -

14. Prediga la acidez relativa de las siguientes series de compuestos:

a) CH3 OH; CH3SH; CH3NH2

b) H2S ; H2Se; H2O

15. Coloque los miembros de cada grupo en orden de basicidad decreciente :

a) F -; OH -; : NH2 -; :CH3- ; b) H2O ; HF; NH3

16. Defina un ácido y/o base de Lewis. Entre las siguientes especies químicas escoja cuáles son los ácidos o las bases de Lewis :

PCl5; H2O; H+; AlCl3; CH3CH2OH; : CH3 -; H2C=CH2

4

17.En las reacciones siguientes, cuál de los reactivos es el ácido de Lewis y cuál la base

de Lewis ?

a) ( H3C)3C-Cl + AlCl3 (H3C)3C+

+ AlCl4-

b) (H3C)3C+ + H2O: (H3C)3C-OH2

+

c) BF3 + CH3CH2-O-CH2CH3 F3B:O(CH2CH3)2

..

..

..

18. Escriba ecuaciones mostrando la reacción ácido-base que toma lugar cuando:

a) Alcohol metílico (CH3OH) reacciona con BF3.

b) Dimetil éter (CH3-O-CH3) reacciona con el carbocatión terc-butílico [(H3C)3C+]

(Recuerde: que el oxígeno tiene dos pares de electrones no-compartidos)

19. Cuáles de los siguientes son ácidos o bases de Lewis potenciales?

20. a) Escriba la expresión de la constante de equilibrio Ka para la disociación del ácido acético en agua:

c) Si el pKa de este ácido es = 4.75, calcule su Ka. c) Señale en la ecuación (arriba) el ácido fuerte y la base fuerte como también el ácido débil y la base débil.

21.En agua pura a 25 oC, las concentraciones del ión hidronio (H3O

+) y del ión hidroxilo (OH-)

son iguales a 10-7 M. Debido a que la concentración de agua en agua pura es 55.5 M, calcule

la constante de equilibrio Ka y el pKa del H2O.

22. Teniendo en cuenta que la hibridación del carbono en un alcano es sp3, en el doble enlace

de un alqueno sp2 y en el triple enlace de un alquino sp, los respectivos enlaces C-H pueden

colocarse en orden ascendente de fortaleza de enlace:

CH3CH2-N-CH3

CH3

..a) b) H3C-C +

CH3

CH3

c) (CH3CH2)3P: d) H:-

e) (CH3)3B

CH3COOH + H2O CH3COO-

+ H3O+

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Lo anterior es porque el carácter s aumenta hacia la derecha haciendo al carbono más electronegativo o más ávido por los electrones. Tal fortaleza relativa de enlace incide en la también acidez relativa de los tres clases de enlaces C-H en molécula orgánicas. En otras palabras, la tendencia a ceder un protón por parte de un enlace C-H dependerá de la hibridación del carbono al cual está unido y sigue el orden:

Teniendo en cuenta lo anterior: a) Coloque en orden descendente las siguientes bases:

b) Escriba sus ácidos conjugados. 23. Cuál es la base conjugada de los siguientes ácidos?

:NH3 CH3CH2OH2

+; ; H2 ; H2S

24. Complete cada una de las siguientes reacciones ácido-base mostrando el sentido de la

flecha curva desde la base (con su pares de electrones no-enlazantes) hacia el ácido en la abstracción del protón:

Recuerde los pares de electrones no-enlazantes de oxígeno y nitrógeno.

25. Compare las basicidades de las siguientes parejas: (a) CH3CH2S

- y CH3CH2O-; (b) :NH3

y :PH3; (c) NH2- y OH-

orden ascendente de acidez relativa para enlaces C-H

C C HC C HC H

CH3-CH=CH:-

CH3-C C: - CH3-CH2:

-; ;

6

26. El Ka del ácido fórmico (HCO2H) es 1.77 x 10-4. Cuál es su pKa ? (b) Cual es el Ka de un

ácido cuyo pKa = 13 ?

27. Defina los siguientes términos:

Serie homóloga conformación isómero estructural (o constitucional)

Regla del octeto índice de octano sustancia lipofílica rompimiento homolítico Energía de disociación de enlace constante dieléctrica