Lista 2 - ERE Ligacoes Covalentes Gabarito

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Laboratório de Síntese Orgânica & Materiais Inteligentes 
 
 
 
Lista de Exercícios – II ERE – Qui02014 – Química Orgânica IB Prof Aloir A Merlo 
1. Da interação de orbitais mostradas na figura abaixo, uma é ligante, uma é antiligante e uma 
terceira é não ligante. Qual é qual e por quê? 
 
a) Não ligante – o orbital esférico S interage simultaneamente com o orbital P através dos dois 
lóbulos de sinal contrário. Uma interação representa a soma da funções de onda e a outra a 
subtração. O resultado líquido não será nem atrativo e nem repulsivo 
b) Antiligante – Subtração das funções de onda de um orbital S e um orbital P – orbital molecular 
formado antissimétrico 
c) Ligante – Soma das funções de ondas – orbital molecular formado simétrico (sigma-s+p) 
 
2. Represente corretamente o orbital molecular ligante e antiligante para as seguintes 
combinações – valores de eletronegatividade são fornecidos como sobrescritos para os átomos 
(indique se a ligação é polar, apolar ou iônica). 
(a) N3,0 – C2,5 
(b) Cd1,7 – C2,5 
(c) P2,1 – H2,1 
(d) F4,0 – C2,5 
(e) Mg1,2 – C2,5 
 
Para cada item solicitado, os orbitais moleculares serão formados pela soma ou pela subtração das 
funções de onda. 
A forma do orbital será definido pela aproximação dos OA em fase (simétricos, soma) ou fora de 
fase (antissimétricos, subtração). 
O contorno dos OM ligantes e antiligantes é assim definido pela combinação da soma ou subtração 
das funções de onda de cada orbital atômico (OA). 
O OM ligante apresenta a maior densidade eletrônica entre a região nuclear, enquanto que o 
antiligante apresenta a maior deficiência eletrônica na região externa aos núcleos. 
A grandeza de cada região (de cada lóbulo) é definida pela diferença de eletronegatividade. 
Numa ligação polar N – C, o átomo de Nitrogênio tem a maior densidade eletrônica e o átomo de 
carbono apresenta a maior deficiência eletrônica. 
Assim, O OM ligante apresenta o coeficiente maior no átomo de nitrogênio, e o OM antiligante 
apresenta o coeficiente maior no átomo de carbono. 
 
 
Cada átomo de N e C estão descritos pelos OA do tipo p. 
 
 
Em C, os átomos os átomos apresentam a mesma eletronegatividade. Os coeficientes em ambos 
OM serão iguais – mesmo tamanho. 
 
 
3. Assinale a alternativa que melhor descreve ou representa um conjunto de ligações 
Elástica, Longa e Fraca. Eletronegatividades F = 4, Si = 1,9, C = 2,5, N = 3, O = 3,5, H = 2,1 e I = 2,5 
(a) Si – F, C – I, C – O 
(b) Si – Si, I – I, C – I Item com apresenta as ligações com as características citadas 
(c) C – N, C – C, C – F 
(d) Si – O, F – H, O – H 
(e) C – C, Si – H, Si – Si 
 
As Ligações mais elásticas, longas e fracas são aquelas entre átomos com níveis de energia igual 
ou superior a n = 3. E, com variação de eletronegatividade pequena – ligações de baixa polaridade. 
 
4. Em relação à questão doze, indique qual é a alternativa que melhor descreve ou representa 
um conjunto de ligações Rígida, Curta e Forte. Explique 
 
ITEM D. No conjunto, as três ligações são as que apresentam maior rigidez, curta e forte. 
É o conjunto que apresenta a maior variação na eletronegatividade 
 
5. Explique com base nos dados fornecidos por que a ligação C–S é mais fraca que a ligação C–
O? Dados: distâncias de ligação e energia de ligação: C–O 1,54 Å e 88 kcal/mol. Para C–S 1,81 Å e 
62 kcal/mol. Número atômico: C (Z = 6), O (Z = 8) e S (Z = 16) 
 
Porque o átomo de Enxofre pertence ao nível 3 da distribuição eletrônica e a diferença de 
eletronegatividade será menor, do que com o oxigênio. 
 
6. 
 
Considerar que o dípolo entre um próton e um elétron é de 4.80D; então em 1,22 A o dípolo será 
de 1 A = 4,80 D em 1,22 A = x; x = 5,85 D (iônica). 
O dípolo experimental é 2,30; assim 5,85 D – 100 % iônica; em 2,30 = x % iônica x= 39 % de caráter 
iônico. 
Dessa forma, a carga residual nos átomos serão C = + 0,39 e no átomo de oxigênio O = - 0,39 
 
7. Berzelius and Wöhler foram cientistas pioneiros no desenvolvimento da teoria do 
isomerismo utilizando o par cianato de amônio e uréia. Compostos completamente distintos 
quanto ao aspecto físico e químico, que no entanto apresentam em comum a mesma fórmula 
molecular exata. Outro exemplo de isomerismo é entre o nitrometano e o nitrito de metila, os quais 
apresentam a mesma formula molecular - CH3NO2. No entanto, as propriedades físicas e as 
aplicações são completamente distintas. Um é um líquido com ponto de ebulição de 101 °C, usado 
em preparação de motores de carros de corridas. O outro é um líquido com ponto de ebulição de 
12°C, e quando inalado provoca dilatação dos vasos sanguíneos. Um é muito mais polar com 
momento dipolar de 3,46 D. 
a. Escreva as estruturas de Lewis para os dois compostos com a fórmula CH3NO2 
b. Associe corretamente as informações no texto com as respectivas fórmulas de Lewis. 
 
Resposta. A partir das fórmulas de Lewis, podemos observar que no nitrito os dipolos apontam 
em direções opostas com um resultante menos intenso que aquele do composto com o grupo nitro. 
Nas fórmulas de Lewis é mandatória desenhar os elétrons não ligantes através do uso dos pontos. 
Nos desenhos abaixo, os pares de elétrons não ligantes do átomo de oxigênio não estão 
desenhados. 
 
 
8. Ácido ciânico (HOCN) e isociânico (HNCO) diferem na posição de seus elétrons, mas suas 
estruturas não representam estruturas de ressonância. (a) Explique. A perda de um próton em 
ambos os casos conduz ao mesmo ânion. (b) Explique. 
 
A partir da desprotonação, formam-se dois ânions que são representados pelas formas de 
ressonância comuns aos dois ácidos. 
 
 
 
9. Calcule a carga formal em cada um dos átomos nas estruturas dadas a seguir: 
a. SOCl2 b. PBr3 c. HNO2 d. NH4 e. BH4 f. CH3NO2 g. N3- h. HCN i. H3O j. CH3O 
Representar através das fórmulas de Lewis e calcular o sinal algébrico de cada átomo central. 
Por exemplo no item d, o átomo de nitrogênio ao efetuar 4 ligações expandiu a esfera de valência 
para 4. Uma valência a mais do que a valência normal (três). Ao expandir a sua esfera de 
valência, o átomo de nitrogênio compartilhou o seu par de elétrons com o quatro átomo de 
hidrogênio. Assim, ele terá um sinal algébrico de + 1 NH4+ 
No exemplo, o átomo de boro é trivalente com seis elétrons de valência. Para efetuar uma 
ligação adicional, o quarto átomo que liga-se ao átomo de boro deve compartilhar um elétron. 
Assim, no BH4, o átomo de boro tem uma carga formal de -1 
10. Dióxido de enxofre apresenta momento dipolar  = 1,63 D, enquanto que o dióxido de carbono 
apresenta momento dipolar nulo  = 0 D. O que estes fatos indicam com respeito a geometria das 
duas moléculas? Proponha estruturas de Lewis que estejam em concordância com os valores dos 
momentos dipolares. 
Desenhar as estruturas de Lewis. Uma será linear com os dipolos de cada ligação orientados em 
direções opostas. Na outra, a geometria será angular, o dípolo resultante será diferente de zero 
11. A N,N-dimetilformamida – HCONMe2 (DMF) apresenta a distância C – N igual a 1, 27 Å. 
Considerando que uma ligação simples C – N tem um comprimento de 1,47 Å (a) Desenhe a 
fórmula de Lewis para a DMF. (b) Explique através das estruturas de ressonância a redução do 
comprimento de ligação C–N. 
Escrever as formas de ressonância para o composto, considerando a deslocalização da ligação pi 
do grupo amida. Representa no desenho abaixo, usando as setas curvas, a deslocalização dos 
elétrons n e dos elétrons pi. 😊 
 
Essas estruturas são tão importantes que técnicas espectroscópicas (NMR e IR) são utilizadas 
para estudar esse fenômeno de moléculas fluxionais 😉 
 
 
 
12. Considere os dados estruturais da molécula do metanol descritos abaixo eletronegatividades 
C = 2,5; O = 3,5 e H = 2,1) 
 
 
 
a) Qual das ligações é mais polar C – O ou O – H ? Aquela com maior diferença de 
eletronegatividade 
b) Qual dos átomos tem um maior residual de carga: o átomo de C? ou os átomosde H do grupo 
metila? Átomos de hidrogênio 
c) Calcule o residual de carga do átomo de hidrogênio do grupo hidroxila? (considere 4,8 D 
para a uma ligação Próton + elétron/1,00 Å e a distância de 0,96 Å da ligação O – H). 
 
 
 
Proceder igual a questão 6. 
Exemplo para a ligação O – H. 
 
 
4,8 D – 1 A; para 0,96 A – x D; x = 4,608 D (100% iônica); 
se considerarmos o dípolo do metanol de 1,70D como representativo, o percentual de caráter 
iônico será: 4,608 D – 100 % iônica; 1,70 D – x; x = 36,8 % de caráter iônico. 
O residual de carga será de  = 0,368 no átomo de hidrogênio ligado ao átomo de oxigênio. 
 
 
A maneira mais correta é usar o dípolo da ligação OH que não foi fornecido. O valor conhecido é 
de 1,50 D. Nesse caso, o residual será um pouco menor de  = 0,32. 😊 
No cálculo anterior, nós desconsideramos os outros dipolos do metanol 
 
 
 
13. Classifique os compostos abaixo de acordo com o conceito polar, apolar, solvente prótico e 
aprótico. 
 
 
 
Solução: Reconhecer na estrutura, os átomos de hidrogênios ligados aos elementos 
eletronegativos. 
 
 
 
 
 
14. Explique o significado da regra de Bent (cos  = s/s-1 ou p-1/p) na atribuição dos percentuais 
de caráter s ou p de ligações covalentes da molécula da água? Dados: cos 104,45° = - 0,24 
 
 
Aplicar a equação: cos  = s/s-1 ou p-1/p; 
 
substituindo: -0,24 = s/s-1; s = 0,19x100 = 19 % de caráter s e 81% de caráter p. 
Assim, o híbrido não será rigorosamente um s1p3 ideal. ☹ 
 
O hibrido será distorcido com a seguinte composição: 19% de s + 81 % de p; s = 19x1/25 = 0,76; 
p = 81x3/75 = 3,24 ; s0,76p3,24. 
 
 
15. Responda os itens relativos aos álcoois: a. Qual é o nome dos álcoois? b. Qual deles apresenta 
uma ligação O – H de maior polaridade? c. Qual deles é mais ionizante? 
 
 
a. Ligação da hidroxila do álcool fluorado; b álcool fluorado; c. álcool fluorado