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Esercizi su struttura elettronica e legami, acidi e basi

1) Scrivere la struttura di Lewis dello ione solfato. Attenzione: se è possibile avere più strutture di risonanza, scegliere una di quelle che contribuiscono di più all’ibrido di risonanza. Calcolare le cariche formali di ciascun atomo.

2) Completare la seguente struttura di Lewis e calcolare la carica formale per gli atomi di carbonio e ossigeno. Attenzione: se è possibile avere più strutture di risonanza, scegliere una di quelle che contribuiscono di più all’ibrido di risonanza                          

3) Completare la seguente struttura di Lewis e calcolare la carica formale per gli atomi di zolfo e ossigeno. Attenzione: se è possibile avere più strutture di risonanza, scegliere una di quelle che contribuiscono di più all’ibrido di risonanza. 

4) Tra le strutture riportate in seguito, solo una rappresenta in maniera corretta il composto di formula molecolare C2H5OH. Individuare la struttura corretta e individuare gli errori presenti nelle altre.

5) Disegnare la struttura di Lewis del composto di formula molecolare CH2Br2

6) Quali orbitali si formano per sovrapposizione assiale di 2 orbitali sp3 ? Quali orbitali sono invece coinvolti nella formazione di un legame pi-greco?

7) Quella qui riportata è la struttura della vitamina C

a) Individuare il legame singolo C-C più corto

b) dire quali orbitali molecolari danno luogo al doppio legame C=O e quali orbitali atomici/ibridi sono usati per formare tali orbitali molecolari

c) dire quanti atomi di idrogeno in tutto sono presenti nella molecola

e) individuare gli atomi di carbonio ibridati sp2

8) Identificare il tipo di orbitali (indicati dalle lettere a-g nell’immagine seguente); specificare anche se si tratta di orbitali atomici o molecolari.

9) La struttura di seguito riportata è quella della chinina. Osservare gli atomi e i legami indicati da lettere e numeri e completare le seguenti frasi o rispondere alle seguenti domande

I) La coppia solitaria dell’atomo di azoto a si trovano in un orbitale_______; quella dell’atomo di azoto b si trova in un orbitale_______
II) Osservare il legame indicato dalla c ed indicare il tipo di orbitale/i molecolare/i:

_____________________________________________________________________________________

III) Quali orbitali atomici ibridi si sovrappongono per formare il legame c?  

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IV) Qual è il legame più corto tra quelli indicati dai numeri da 1 a 4?

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10) Dire quali sono l’ibridazione, la geometria e l’angolo di legame del catione metile.

11) Proporre la struttura di una molecole che soddisfi i seguenti criteri: contiene 2 atomi di carbonio ibridati sp2 e 2 atomi di carbonio ibridati sp3. Dire quali sono la geometria e gli angoli di legame di ciascun carbonio.

12) La struttura di seguito riportata è quella della chinina, un composto antimalarico. Osservare gli atomi e i legami indicati da lettere e numeri e completare le seguenti frasi o rispondere alle seguenti domande

I) Le coppie solitarie dell’atomo di ossigeno a si trovano in orbitali_______; quella dell’atomo di azoto b si trova in un orbitale_______
II) Osservare il legame indicato dalla c e indicare il tipo di orbitale/i molecolare/i:
III) Quali orbitali atomici si sovrappongono per formare il legame c?  
IV) Qual è il legame più corto tra quelli indicati dai numeri da 1 a 4?

13) Quella di seguito riportata è la struttura dell’amminoacido triptofano. Dire come sono ibridati gli eteroatomi

14) Descrivi ibridazione, geometria e angolo di legame per gli atomi indicati da freccia nella seguente struttura:

15) Nella seguente figura, alcuni dei legami sono indicati da freccia e da una lettera.

1) Etichettare i legami a-d come singoli, doppi o tripli;
2) indicare il tipo di orbitale/i molecolare/i;
3) dire quali orbitali atomici sono coinvolti nella formazione del legame.
4) Considerando tutti i legami singoli della molecola (ed escludendo i legami C-H) qual è il legame più corto?

16) Il composto mostrato in figura è il paclitaxel, un farmaco antitumorale. Indicare l’ibridazione dei carboni indicati dalle lettere A e B e dai numeri 1,2,3.

17) Cerchiare la/le molecola/e che ha/hanno momento dipolare nullo

18) Disporre i seguenti composti in ordine di basicità decrescente (dal più basico al meno basico) e spiegare sinteticamente il perché:          

19) Mettere i seguenti composti in ordine di acidità crescente e motivare la scelta:

a) CH3CH2CH2SH b) CH3CH2CH2NH2 c) CH3CH2CH2OH d) CH3CH2CH2CH3

20) Rispondere ai seguenti quesiti:
a) A quale valore di pH la concentrazione della forma basica di un composto con pKa 5.2 è 100 volte maggiore rispetto alla forma acida?
b) A quale valore di pH il 50% di un composto con pKa 6.4 si troverà in soluzione nella forma basica?

21) Ordina i seguenti composti per acidità crescente e motivare la scelta

22) Dire chi è più basico nelle seguenti coppie di composti, motivando la scelta:
a) NH3 e NaNH2
b)

23) Per ciascuno dei seguenti composti, scrivi a) formula molecolare, b) struttura di Kekulè, c) una struttura condensata alternativa, quando possibile d) la struttura a segmenti

24) Disegna la struttura a segmenti per ciascuno dei seguenti composti

25) Scrivi una delle possibili strutture condensate per ciascuno dei seguenti composti

Acidi e basi II


1) Scrivi i prodotti delle seguenti reazioni acido-base e indica la direzione dell’equilibrio

2) Rispondere ai seguenti quesiti:

a) A quale valore di pH la concentrazione della forma basica di un composto con pKa 6.2 è 100 volte maggiore rispetto alla forma acida?

b) A quale valore di pH la concentrazione della forma acida di un composto con pKa 3.4 è 10 volte maggiore rispetto alla forma basica?

c) A quale valore di pH il 50% di un composto con pKa 7.2 si troverà in soluzione nella forma basica?

(PRIMA di svolgere questo esercizio, si consiglia di consultare il problema risolto presente sul libro a pagina 73-problema 44).

3) Per ciascuno dei seguenti composti, scrivi la forma predominante a pH 3; 6; 10; 14

CH3CH2OH (pKa= 15,9)

CH3COOH (pKa= 4,8)

CH3CH2NH3+ (pKa= 11,0)

4) Dire quale atomo nella seguente molecola può essere più facilmente deprotonato

5) Metti i seguenti composti in ordine di acidità crescente e motiva la scelta

6) Mettere gli acidi alogenidrici in ordine di acidità decrescente, motivando la scelta.

7) Disporre i seguenti composti in ordine di basicità decrescente (dal più basico al meno basico) e spiegare sinteticamente il perché:                                 

8) Cerchiare l’acido più debole e motivare sinteticamente la scelta.                                  

9) Cerchiare la base più forte e motivare sinteticamente la scelta.     

10) Elencare i seguenti idrogeni in ordine di acidità crescente (dal valore più basso a quello più alto) e motivare la scelta

                            

Acidi e basi

Risolvi i seguenti quesiti

6. Mettere i seguenti composti in ordine di acidità crescente e motivare la scelta:

a) CH3CH2CH2SH b) CH3CH2CH2NH2 c) CH3CH2CH2OH d) CH3CH2CH2CH3

9. Mettere i seguenti composti in ordine di acidità decrescente e motivare la scelta:

a) CH3CH2CH2COOH b) CH3CH2CHBrCOOH c) CH3CH2CBr2COOH

d) CH3CHFCH2COOH e) CH3CHBrCH2COOH f) CH3CH2CH2CH2OH

10. Metti i seguenti composti in ordine di basicità crescente (NB: a lezione non abbiamo ancora visto un esempio di questo tipo, ma provate a ragionarci…venerdì ne discuteremo a lezione).

Legami nei composti organici: esercizi su orbitali atomici, orbitali ibridi e orbitali molecolari

1. Identificare il tipo di orbitali (indicati dalle lettere a-g nell’immagine seguente); specificare anche se si tratta di orbitali atomici o molecolari.

2. Indicare il tipo di ibridazione per ognuno degli atomi (escluso l’H) dei seguenti composti

3. Per gli atomi indicati da una freccia nei seguenti composti, indicare:

4a. Indicare il tipo di ibridazione per ognuno degli atomi indicati da una freccia:

4b. In riferimento all’esercizio 4a, prendere in considerazione i legami presenti tra b/e e c/d rispettivamente. Fornire una descrizione dettagliata degli orbitali ibridi che si sovrappongono e deli orbitali molecolari che si formano.

5. Nelle seguenti figure, alcuni dei legami sono indicati da freccia e da una lettera. a) Etichettare i legami a-d come singoli, doppi o tripli; b) Indicare (per quei legami) il tipo di orbitale/i molecolare/i; c) dire quali orbitali atomici/orbitali ibridi sono coinvolti nella formazione del legame.
d) Considerando tutti i legami singoli della molecola (ed escludendo i legami C-H) qual è il legame più corto? (NB: in questo caso ci riferiamo a tutti i legami, non solo a quelli indicati da freccia e lettera)

6. Quale delle seguenti affermazioni è falsa?
Un orbitale molecolare sigma
a) può derivare dalla sovrapposizione laterale di due orbitali atomici p
b) può derivare dalla sovrapposizione testa-testa di due orbitali atomici p
c) può derivare dalla sovrapposizione di due orbitali atomici s
d) può derivare dalla sovrapposizione di un orbitale atomico s e un orbitale atomico p
e) può essere sia di legame sia di antilegame

7. Gli orbitali molecolari di antilegame sono prodotti da:
a) interazione costruttiva (in fase) degli orbitali atomici
b) interazione distruttiva (fasi opposte) degli orbitali atomici
c) la sovrapposizione degli orbitali atomici di due ioni negativi
d) tutte le precedenti
e) nessuna delle precedenti

8. Quali orbitali ibridi si trovano nella molecola di acqua?
a) sp3
b) sp2
c) sp3d
d) sp

9. Proporre formule di struttura per le molecole aventi le seguenti caratteristiche:

a) due atomi di carbonio ibridati sp2 e due atomi di carbonio ibridati sp3
b) quattro atomi di carbonio tutti ibridati sp2
c) due atomi di carbonio ibridati sp, e due atomi di carbonio ibridati sp2

10. Di seguito è riportata la strutturara del Paclitaxel, un farmaco antitumorale di origine naturale. Definire l’ibridazione di tutti gli atomi (esclusi gli atomi di idrogeno). Ricordate che gli idrogeni legati al carbonio non sono esplicitati.

Strutture di Lewis: esercizi

6) Prendendo in considerazioni le strutture errate negli esercizi 1-5, fornire una breve spiegazione circa gli errori riscontrati.

7) Scrivere le strutture di Lewis di:
a) acido cloridrico
b) acido solforico
c) acido fosforico
d) acido nitrico
e) acido nitroso
f) acido carbonico

8) Scrivere le strutture di Lewis, disegnando le possibili strutture di risonanza quando appropriato e calcolando le cariche formali su ciascun atomo, di:
a) ione solfato
b) ione fosfato
c) ione ammonio
d) ione solfito
e) ione perclorato
f) ione ipoclorito

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