struktura a właściwości cząsteczek, cd, delokalizacja elektronów

24 lutego 2017
Ćwiczenia 2 (struktura a właściwości cząsteczek, c.d., delokalizacja elektronów/struktury rezonansowe,
kwasowość/zasadowość)
1. Uszereguj według wzrastającej temperatury wrzenia: n-hexan, neopentan, 2-metylobutan-2-ol, 2,3dimetylobutan, pentan-1-ol
Delokalizację elektronów przedstawiamy rysując struktury rezonansowe, których hybryda odzwierciedla
rzeczywisty układ elektronowy. Struktury rezonansowe (mezomeryczne):
I. są nierealne;
II. względne pozycje jąder – niezmienne;
III. nie wszystkie struktury jednakowo prawdopodobne - najistotniejsze są: a/ struktury o max liczbie
układów oktetowych (NO+); b/ z ładunkami na atomach o kompatybilnej elektroujemności; c/ z
mniejszym rozdziałem ładunku (a/ > b/; a/ > c/);
IV. możliwość narysowania sensownych struktur rezonansowych oznacza rozmycie ładunku w cząsteczce
(stabilizację).
2. Dla następujących cząstek dorysuj brakujące pary elektronowe i oceń, które pary przedstawiają 2 różne
związki, a które 2 struktury rezonansowe:
3. Dla następujących cząstek dorysuj brakujące pary elektronowe, narysuj istotne struktury rezonansowe.
4. Jedna z podanych struktur rezonansowych jest niepoprawna. Która? Dlaczego?


Uszereguj pozostałe, zgodnie z ich malejącym udziałem w hybrydzie rezonansowej
Używając zakrzywionych strzałek pokaż ruch elektronów związany z wzajemnym przekształcaniem
się struktur.
Struktura związku a kwasowość:
Kwasowość wzrasta wraz:
 ze wzrostem elektroujemności atomu obarczonego ładunkiem ujemnym;
 z wielkością atomu obarczonego ładunkiem ujemnym;
 z delokalizacją rezonansową ładunku w anionie;
 z udziałem ujemnych efektów indukcyjnych w stabilizacji anionu (= zmniejszeniem udziału
efektów dodatnich).
5. Porównaj kwasowość w parach: metanol i metyloamina, metanol i metylotiol, jodowodór i bromowodór,
fenol i cykloheksanol, kwas octowy i chlorooctowy.
6. Oznacz kwas i zasadę Lewisa w podanych reakcjach. Uzupełnij brakujące pary elektronowe; zaznacz
przepływ elektronów. Która z reakcji jest reakcją kwas-zasada w rozumieniu Brønsted’a?
CH2
CH3
H3C
+
C
O
H3C
H
O
O
a/
H
H3C
b/
NH2 +
C
C2H5
C
Cl
H3C
H
H
H
N
C
H
H
+
O
H
H
C2H5 + Cl
c/
7. Mając do dyspozycji skalę kwasowości, oceń jak przebiegnie reakcja amoniaku z zasadą sprzężoną z
cykloheksanem. Oznacz silniejszy/słabszy kwas/zasadę.
8. Metylolit jest często używaną b. mocną zasadą organiczną. Zaproponuj przebieg reakcji metylolitu z
etanolem (kwasem). Co jest kwasem skoniugowanym z tą zasadą? Jakiej zasadowości należy
oczekiwać w przypadku CH3Li?
9. Napisz wzór kwasów sprzężonych z następującymi zasadami/solami:
a/ amidek dimetylowo-sodowy (CH3)2N-Na+, b/ amoniak, NH3, c/ 2,2,2-trifluoroetanolan sodu,
CF3CH2O-Na+.
10. Czy anion tert-butanolanowy jest wystarczająco mocną zasadą, aby całkowicie przereagować z wodą?
Czyli, czy można otrzymać wodny roztwór tert-butanolanu potasu ((pKa dla wody wynosi 15,7; tBuOH, pKa = 18)
W domu:
1. Dla następujących cząstek dorysuj brakujące pary elektronowe, narysuj istotne struktury
rezonansowe.
2. Który z podanych niżej 4 związków (jeśli w ogóle któryś) jest wystarczająco mocnym kwasem, aby
całkowicie przereagować z wodnym roztworem NaOH (pKa dla wody wynosi 15,7). Narysuj struktury
powstających ewentualnie produktów.
O
CH3CCH3
pKa= 19
O
O
CH3CCH2CCH3
pKa= 9
PhOH
pKa= 9,9
CH3COOH
pKa= 4,76
3. Alkohol może reagować jak kwas, albo jak zasada. Napisz reakcję alkoholu metylowego z mocnym
kwasem (HCl) i mocną zasadą (Na+-NH2).
4. Narysuj strukturę Lewisa dla cząsteczki ozonu (OOO). Jak wyjaśnisz fakt, iż wiązanie OO w ozonie
(128 pm) jest krótsze niż wiązanie pojedyncze w HOOH (147 pm), a dłuższe niż podwójne wiązanie
w cząsteczce tlenu.
5. Kwas cyjanowy HOCN i izocyjanowy, HNCO rozpuszczają się w wodzie dając ten sam anion.
 Narysuj struktury Lewisa kwasu cyjanowego.
 Narysuj struktury Lewisa kwasu izocyjanowego.
 Wyjaśnij dlaczego oba kwasy dają ten sam anion.