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Gabarito da Lista de Exercícios do Capítulo 8 – QO427 2S 2022 Problema 01. A substância mais básica é a piridina (e) porque é o único composto que o par de elétrons do nitrogênio não está comprometido por conjugação com as duplas adjacentes. Problema 02. O fenol é mais ácido pois a carga negativa pode ser dispersa no anel fenílico por conjugação. Tal dispersão de carga não pode ser efetuada no cicloexanol, o que o torna menos ácido. Problema 03. O caso do ácido pícrico é similar ao do fenol, porém é possível conjugar a carga negativa com os grupos nitro nas posições 2, 4 e 6. Com isso há um número muito maior de estruturas de ressonância no ânion do composto trinitrado do que no fenol. Problema 04. Ordem crescente de acidez corresponde a ordem decrescente de pKa. As duas primeiras espécies nitrogenadas são estabilizadas por ressonância, por isso sua afinidade pelo próton é tão mais acentuada em relação às outras espécies. As três últimas espécies tem uma maior acidez quanto maior o caráter s do nitrogênio. Quanto maior o carater s do nitrogênio mais seus elétrons sentem a carga nuclear e por consequência estabilizam menos uma carga positiva. Problema 05. a) Pode ser observada uma maior basicidade das aminas secundárias frente às primárias devido ao efeito doador dos grupos alquílicos, o qual torna o nitrogênio mais rico em elétrons e por consequencia mais básico. Tal tendência não se mantém nas aminas terciárias devido à solvatação menos eficiente por conta do impedimento estérico. b) Na quiniclidina não há a livre rotação dos grupos alquílicos ligados ao nitrogênio. Dessa forma é possível ter todo o enriquecimento eletrônico devido a ser uma amina terciária sem a perda de solvatação. Problema 06. a) O ácido acético é mais ácido que o fenol devido ao efeito indutivo causado pela C=O e as estruturas de ressonância de energia muito similar o que no caso do fenol, mesmo tendo mais estruturas de ressonância a contribuição delas não é tão grande e não há o efeito indutivo. O fenol é mais ácido que o metanol devido as várias estruturas de ressonância do primeiro e com isso há a deslocalização da carga negativa; b) Pela equação de Henderson-Hasselbach temos que quando as concentrações da base e do ácido conjugado são iguais pH=pKa, portanto teremos concentrações iguais de CH3OH e CH3OH2 + quando pH = -2,5; c) Para a desprotonação total da acetona é necessário o uso da base conjugada de um ácido mais fraco. Na tabela fornecida com os pKa’s o único composto que irá desprotonar totalmente a acetona é o azacicloexan-1-eto (ânion da piperidina). Problema 07. a) Anilina<amônia<cicloexilamina; O par de elétrons livre da anilina estão conjugados no anel, diminuindo assim sua basicidade. No caso da amônia e cicloexilamina o grupo alquila é doador de elétrons e por isso aumenta a basicidade do nitrogênio; b) Trifenilamina<difenilamina<anilina; Esta ordem é devido à liberdade dos pares de elétrons que quanto mais anéis conjugados ligados ao nitrogênio menos básico ele se torna; c) p-nitroanilina<anilina<p-metilanilina; Esta ordem é devido primeiro ao numero de estruturas de ressonância onde a p-nitroanilina tem uma estrutura a mais onde não há elétrons livres e segundo devido a estabilidade destas estruturas. Como a metila é “doadora de elétrons” das estruturas de ressonância aquela na qual a carga negativa está no carbono 4 é desestabilizada e por isso há uma menor contribuição desta para a basicidade; d) Fenóxido de sódio<hidróxido de sódio< metóxido de sódio; O fenóxido é o menos básico devido a ressonância, já o caso do metóxido ele é mais básico por a alquila é “doadora de elétrons” e aumenta a carga negativa no oxigênio desestabilizando; e) Pirrol < piridina < dietilamina; No caso do pirrol ao haver protonação perde-se a aromaticidade do composto e por isso torna-se mais energético. A piridina, apesar da mera protonação não remover a aromaticidade possibilita várias estruturas de ressonância que não são aromáticas e por isso o ácido conjugado é menos estável do que a dietilamina, onde as duas etilas são “doadoras de elétrons”; f) Trimetilamina < hidróxido de tetrametilamônio; O hidróxido é mais básico que as aminas em geral, pois é mais eletronegativo que o nitrogênio e ele está carregado, ao contrário da trimeilamina; g) p-clorofenol<p-nitrofenol; A base conjugada do p-nitrofenol possui uma estrutura de ressonância a mais que a do p-clorofenol e por isso o primeiro é mais ácido; h) Ácido p-nitrobenzóico > ácido benzóico > ácido p-metilbenzóico; O composto mais ácido é o ácido p-nitrobenzóico, pois possui um grupo retirador de elétrons (nitro), que enfraquece a ligação O-H e estabiliza melhor o ânion resultante por efeito indutivo. Por outro lado, o ácido p-metilbenzóico é o menos acido da lista, porque a metila é um grupo doador de elétrons (por hiperconjugação). Portanto, este grupo desestabiliza o ânion resultante. O ácido benzóico possui força intermediária entre os três compostos. i) Ciclohexanol < fenol < ácido benzóico < ácido benzenossulfonico ; No cicloexanol ele é o menos ácido pois não há nenhuma conjugação com o oxigênio e a carga fica muito localizada. As diferenças entre o fenol e os outros dois ácidos derivados do benzeno o número de estruturas de ressonância; j) CH3NH2 < CH3NH3 + < Ar-NH3 +; A metilamina é a menos ácida por haveriam muitos elétrons livres no nitrogênio ao formar o íon amideto e por isso é menos ácida. Dos íons o metilamônio é menos ácido pois a arilamina tem o nitrogênio conjugado pelo anel, tornando a base conjugada mais estável, o que não acontece no caso do metilamônio; k) CH3CO2H < BrCH2CO2H < Br2CHCO2H; o bromo, por ser um átomo eletronegativo, estabiliza um pouco a carga na carboxila por efeito indutivo e quanto mais bromos houver, mais estável a base conjugada; l) CH3CO2H < HCO2H ; Como a metila é um grupo doador de elétrons a base conjugada do acetato tem uma carga negativa maior nos oxigênios do que o formiato e por isso é mais instável; m) ClCH2CH2CH2CO2H < CH3CHClCH2CO2H < CH3CH2CHClCO2H; O efeito indutivo causado pelo cloro é cada vez menos significante quanto mais longe do hidrogênio ácido ele está; n) CH3NH2 < CH3OH; Como o oxigênio é mais eletronegativo que nitrogênio seu ânion da base conjugada é mais estável; o) CH3OH < CH3SH; Como o enxofre é bem maior que o oxigênio uma carga negativa no primeiro estará bem manos localizada e por isso sua base conjugada é mais estável; p) ; Nos dos primeiros compostos, a justificativa é a mesma da letra N, porém nos dois mais ácidos os heteroatomos estão carregados positivamente e por isso o que possui o átomo positivo mais eletronegativo é o mais ácido;
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