Respostas dos Exercícios 1 RESPOSTAS DOS EXERCÍCIOS CAPÍTULO 1 1. a) 1s 2 2s 2 2p 6 3s 1 b) 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 c) 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 1 d) 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 2 e) 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 5 f) 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 g) 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 4 2. a) NaF b) Mg(O) 2 c) NaNO 3 d) NaNO 2 e) CaSO 4 f) NaCO 3 g) Li 2 CO 3 h) CaCl 2 3.
2 Química Orgânica 4. a) Si b) F B F F F Cl c) C Cl Cl Cl d) Cl Be Cl geometria tetraédrica geometria tetraédrica geometria tetraédrica geometria linear e) C f) geometria piramidal C geometria trigonal plana g) S geometria angular h) N geometria angular F i) B F F geometria trigonal plana Cl j) C Cl geometria tetraédrica k) N geometria tetraédrica l) Cl Cl geometria linear 5.
Respostas dos Exercícios 3 6. a) O carbono está formando apenas três ligações. b) Existem dois átomos de hidrogênio em excesso. e) O número de átomos de hidrogênio não é suficiente para completar a tetravalência do carbono. f) Como no caso anterior, o número de átomos de hidrogênio também está incorreto. Fórmulas corretas poderiam ser C 2 2 ou C 2 4. g) á um hidrogênio a mais na fórmula. j) 2 Falta a carga. O correto seria CO 3. k) Falta a carga. O correto seria 3 O +. l) Falta a carga. O correto seria N 4+. 7.
4 Química Orgânica 8. a, e, f, h, i, j. 9. Os átomos indicados com a letra a são sp 3, os indicados com a letra b são sp 2 e os indicados com a letra c possuem hibridação sp. 10. a) III < I < II Como os compostos são todos hidrocarbonetos, a força intermolecular existente entre suas moléculas é do tipo forças de London, cuja intensidade depende da superfície de contato e da polarizabilidade da molécula. A polarizabilidade aumenta com o aumento do volume molar, e esse depende da massa. Assim, como o composto (II) tem maior massa molecular, apresentará maior temperatura de ebulição. Como os compostos (I) e (III) têm a mesma massa molecular, o mais ramificado, (III), apresentará menor superfície de contato, o que resultará em interação intermolecular mais fraca quando comparada à do composto (I) e, como conseqüência, menor temperatura de ebulição. b) II < III < I Os compostos (I) e (III) podem fazer ligação de hidrogênio, logo apresentam maior temperatura de ebulição que (II). Como o composto I tem massa molecular maior que a do (III), ele apresenta maior temperatura de ebulição. c) II < III < I Os compostos (I) e (III) podem fazer ligação de hidrogênio, logo apresentam temperatura de ebulição maior que a do (II). Como o oxigênio é mais eletronegativo que o nitrogênio, as ligações de hidrogênio entre as moléculas de (I) são mais fortes que as que ocorrem entre as moléculas de (III), resultando em maior temperatura de ebulição para (I). d) I < II < III O composto (III) tem maior massa molar, portanto apresenta maior temperatura de ebulição. Os compostos (I) e (II) têm a mesma massa molecular, porém o composto (I) possui mais ramificações, levando a uma menor superfície de contato e, portanto, a menor temperatura de ebulição. 11. a) III < II < I b) III < II < I c) I = II = III, todos são miscíveis em água d) II < III < I e) III < I < II 12. e > d > b > a > c > f > g > h
Respostas dos Exercícios 5 13. 14. O éter dietílico pode reagir com ácido sulfúrico formando uma espécie mais polar, portanto mais solúvel. 15. a) 3 O + b) N 4 + c) 2 S d) 2 O Nos pares indicados, quanto maior for a carga positiva, mais ácido será o composto. Entre as espécies neutras e as negativas, quanto maior for a carga negativa, menos ácido será o composto. 16. Como os compostos são isômeros, a temperatura de ebulição será maior quanto mais forte for a interação intermolecular. No caso do composto (A), a força intermolecular predominante é a ligação de hidrogênio, mais forte que as interações dipolo dipolo que atuam entre as moléculas de (B). 17. A diferença nas temperaturas de ebulição se deve à natureza das interações intermoleculares. No caso do álcool etílico, as forças intermoleculares predominantes são ligações de hidrogênio, que são mais intensas que as interações dipolo dipolo que atuam entre as moléculas do éter dietílico. 18. A vitamina C é um composto muito polar em virtude da presença de vários grupos hidroxila ( O) em sua estrutura. A formação de ligações de hidrogênio entre as hidroxilas da molécula de vitamina C e as moléculas de água resulta em grande solubilidade da vitamina C nesse solvente. Como o -caroteno apresenta em sua estrutura apenas carbono e hidrogênio, ele é um composto muito pouco polar, sendo, portanto, pouco solúvel em água. 19. Em meio ácido, o composto encontra-se na forma não ionizada, sendo portanto pouco polar. Em meio básico, a hidroxila da molécula reage com a base, resultando na formação de composto iônico (sal), que é mais polar, sendo assim mais solúvel em água.
6 Química Orgânica 20. A solubilidade do composto aumenta com a redução do p, pois em meio ácido forma-se um sal, conforme mostrado pela equação a seguir. 21. a) C 19 25 NO b) a, b: sp; c: sp 2 ; d, e, f: sp 3. c) As regiões mais polares são as em torno dos grupos N e O. d) O composto mais solúvel em água é o hidrato de saxitoxina, pois esse apresenta muitos grupos O e N, que conferem maior polaridade à molécula. 22. a) (I): forças de London; (II): ligação de hidrogênio; (III): ligação de hidrogênio; (IV): forças de London e ligação de hidrogênio. b) O ácido cloroacético, pois este é mais polar que a bifenila uma vez que possui em sua estrutura o grupo carboxila (COO), que é muito polar. c)
Respostas dos Exercícios 7 CAPÍTULO 2 1. a) b) c) d) e) f) g) h) i) j) 2. a) 2-metilpentano g) 6-bromo-4,4-dicloro-2-metildodecano b) 2,2,5-trimetilexano h) 3,4,6-trimetildecano c) 3-etil-4-metilexano i) 3,3-dietilpentano d) 3,3-dimetilexano j) 1,1,1-tricloropropano e) 1-cloropropano k) 1-bromo-5-cloropentano f) 3-etil-2-metiloctano l) perclorobutano 3. 4. 5.
8 Química Orgânica 6. a) Não existe ramificação no final de cadeia. Neste caso, o grupo metil faz parte da cadeia principal e o nome do composto é hexano. b) A cadeia principal deve possuir o maior número de carbonos. Neste caso, o propil faz parte da cadeia principal e o nome correto do composto é 4-etileptano. c) Idem a (b). O nome correto do composto é 3-metilexano. d) Existem vários isômeros do dicloropropano. Portanto, há necessidade de localizar os átomos de cloro na molécula. Um exemplo seria 1,2-dicloropropano. e) Nos casos em que a cadeia principal apresenta alternativas para a sua escolha, tem preferência a que possuir o maior número de ramificações. Neste caso, o nome correto é 3-etil-2,5,5-trimetiloctano. f) Devem-se repetir os números localizadores dos grupos substituintes quantas vezes esses aparecerem na cadeia principal. Portanto, no exemplo em questão, o nome correto é 2,2-dimetilbutano. g) Faltam os números para localizar as posições dos grupos metil e etil na cadeia principal. Esses grupos não estão citados em ordem alfabética. h) Este composto não existe, porque o carbono 3 está pentavalente. 7. 8.
Respostas dos Exercícios 9 9. a) 2,2-dimetilbutano < 3-metilpentano < hexano Para alcanos isoméricos, quanto maior o número de ramificações menor será a superfície de contato entre as moléculas, conseqüentemente menor será a interação entre elas, resultando em menor temperatura de ebulição. b) 2-metilexano < heptano < octano Para alcanos não ramificados (heptano e octano), a temperatura de ebulição aumenta com a massa molar, pois a superfície de contato aumenta, resultando em maior interação intermolecular. Para os alcanos isoméricos, quanto maior o número de ramificações menor será a superfície de contato entre as moléculas, o que resultará em menor interação intermolecular e, conseqüentemente, menor temperatura de ebulição. c) etano < butano < pentano < octano Para os alcanos não ramificados, a temperatura de ebulição aumenta com a massa molar, pois as interações intermoleculares aumentam em razão da maior superfície de contato. 10. Porque ele (1,2-dibromoetano) reage com o óxido de chumbo (PbO 2 ) produzido durante a combustão, levando à formação de PbBr 2, que é volátil, sendo arrastado com os outros gases durante a etapa de combustão. 11. 12. 13.
10 Química Orgânica 14. A bromação do etano pode ser um bom método para preparar o bromoetano, pois seria possível controlar o produto obtido pela adição de excesso de etano. Por outro lado, a bromação do etano não seria um bom método para obter o 1,2-dibromoetano, uma vez que seria difícil controlar a formação de apenas um produto monobromado. Uma boa maneira de preparar o 1,2-dibromoetano seria a adição de bromo ao eteno, conforme será visto no Capítulo 3. 15. Como ambos os compostos são pouco polares e não apresentam dipolo permanente, as interações intermoleculares que atuam entre suas moléculas são do tipo forças de London ou de Van der Waals. Como essas forças aumentam com a superfície molecular e com o volume da molécula, a previsão nesse caso fica dificultada, pois, sendo o octano linear, a superfície de contato entre suas moléculas é maior; por outro lado, a massa molecular, e portanto o volume, das moléculas de 2,2,3-trimetileptano é maior. 16. A previsão de qual dos compostos apresenta maior temperatura de ebulição nesse caso é difícil, pois para o butan-1-ol as forças intermoleculares predominantes são do tipo ligação de hidrogênio. Essa interação é mais forte que as forças de London que atuam entre as moléculas de octano. Por sua vez, o octano apresenta maior massa molar (e portanto maior volume molar), o que resulta também em aumento da temperatura de ebulição. Como não temos como saber qual dos efeitos será predominante, não é possível fazer a previsão. De fato, a temperatura de ebulição para o butan-1-ol e para o octano são 118 C e 125,7 C, respectivamente. 17. É o valor que expressa o poder de detonação de determinada gasolina. Esse índice é importante, pois está relacionado à qualidade da gasolina. Quanto maior o índice de octano, melhor o combustível. 18. Sim, é possível que compostos apresentem índice de octano maior que 100 e menor que 0, uma vez que esse índice foi definido arbitrariamente. 19. Não, uma vez que esse composto não possui fonte natural abundante, e seu preço é elevado, pois ele é produzido a partir de derivados do próprio petróleo. CAPÍTULO 3 1.