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Professora: Regina Disciplina: Química Orgânica Lista de Exercícios 4 Ligações covalentes. Orbitais atômicos. Teoria da Ligação de Valência (TLV). Hibridização de orbitais atômicos. Teoria da Repulsão dos Pares de Elétrons da Camada de Valência (RPECV): Previsão da geometria. 1. Identifique quaisquer cargas formais nas substâncias vistas a seguir: 2. Para cada uma das substâncias vistas a seguir, identifique quaisquer ligações covalentes polares desenhando os símbolos δ+ e δ- nos locais apropriados. 3. (1,0 ponto) As regiões de δ+ em uma substância são as regiões mais suscetíveis de serem atacadas por um ânion, tal como o hidróxido (HO-). Na substância vista a seguir, identifique os dois átomos de carbono que são mais suscetíveis de serem atacados por um íon hidróxido. 4. Determine a configuração eletrônica de cada um dos seguintes átomos: a) carbono Professora: Regina Disciplina: Química Orgânica b) oxigênio c) boro d) flúor e) sódio f) alumínio 5. (2,0 pontos) O ciclopropano é uma substância em que os átomos de carbono formam um anel de três membros: Cada um dos átomos de carbono no ciclopropano é hibridizado sp3. O ciclopropano é mais reativo do que as outras substâncias cíclicas (anéis de quatro ou cinco membros). Analise os ângulos das ligações no ciclopropano e explique por que o ciclopropano é tão reativo. 6. (3,0 pontos) Considere a estrutura do formaldeído. a) Identifique os tipos de ligações que formam a ligação dupla C=O. b) Identifique os orbitais atômicos que formam cada ligação C-H. c) Que tipos de orbitais atômicos os pares isolados ocupam? 7. (1,0 ponto) Ligações sigma possuem rotação live à temperatura ambiente. Ao contrário, ligações π não possuem rotação livre. Explique. 8. Identifique o estado de hibridização de cada átomo na substância vista a seguir: 9. A seguir são mostradas as estruturas de dois analgésicos comuns que podem ser adquiridos sem receita médica. Determine o estado de hibridização de cada átomo de carbono nessas substâncias. Professora: Regina Disciplina: Química Orgânica 10. Determine o estado de hibridização de cada átomo de carbono nas substâncias vistas a seguir. 11. Preveja a geometria para todos os átomos (exceto os hidrogênios) na substância vista a seguir: 12. Preveja a geometria de todos os átomos, exceto os hidrogênios, nas substâncias vistas a seguir: 13. Compare as estruturas de um carbocátion e um carbânion: Em um desses íons, o átomo de carbono central é trigonal planar, no outro é piramidal. Atribua a geometria correta para cada íon. 14. (1,0 ponto) Para cada par de substâncias vistas a seguir, indique qual a que se espera que tenha um maior caráter iônico. Explique sua escolha. a) NaBr ou HBr b) BrCl ou FCl Professora: Regina Disciplina: Química Orgânica 15. (3,0 pontos) Isonitrilas (A) são uma importante classe de substâncias devido à sua reatividade versátil do grupo funcional, que permite a preparação de numerosas novas substâncias e produtos naturais. Isonitrilas podem ser convertidas em dialetos de isonitrila (B), o que representa um procedimento útil para reduzir temporariamente a reatividade de uma isonitrila (Tetrahedron Lett. 2012, 53, 4536-4537). a) Identifique o estado de hibridização para cada átomo destacado em A. b) Um dos átomos de carbono em A apresenta um par de elétrons isolado. Em que tipo de orbital atômico se localiza este par isolado? c) Preveja o ângulo de ligação C-N-C na substância A. d) Identifique o estado de hibridização para cada átomo destacado em B. e) O átomo de nitrogênio em B apresenta um par de elétrons isolado. Em que tipo de orbital atômico se localiza este par isolado? f) Preveja o ângulo de ligação C-N-C na substância B. 16. (2,0 pontos) As ramificações possuem efeito sobre o ponto de ebulição de uma substância. Em certos casos, a ramificação pode também afetar o modo como uma molécula pode reagir com moléculas diferentes. Usamos o termo “impedimento estérico” para descrever como ramificações podem influenciar a reatividade. Por exemplo, um maior “congestionamento estérico” pode diminuir a reatividade de uma ligação π C-C (Org. Lett. 1999, 1, 1123-1125). Na molécula vista a seguir, identifique cada ligação π e determine quem tem maior grau de congestionamento estérico. (Obs.: isto não é o mesmo que “número estérico”). 17. (3,0 pontos) Considere a tabela vista a seguir, que apresenta os comprimentos de ligação para várias ligações C-X (medidos em Å). a) Compare os dados para ligações do tipo Csp3-X. Descreva a tendência que você observa e ofereça uma explicação para essa tendência. Professora: Regina Disciplina: Química Orgânica b) Compare os dados para ligações dos seguintes tipos: Csp3-F, Csp2-F, Csp-F. Descreva a tendência que você observa e ofereça uma explicação para essa tendência. c) Ao comparar os comprimentos de ligação para Csp2-Cl e Csp-I, as tendências estabelecidas nas duas partes deste problema parecem estar em conflito uma com a outra. Descreva como as duas tendências se opõem uma a outra, e então use os dados da tabela para determinar que ligação você acha que é mais longa. Explique sua escolha.