1.29 Convierta las siguientes estructuras de enlace-línea en fórmulas moleculares:
a) C9H8O4 b) C6H8O6 c) C10H14N2 d) C6H12O6
1.30 Convierta las siguientes fórmulas moleculares en estructuras de enlace-línea que sean consistentes con las reglas de valencia: (a) C3H8 (b) CH5N (c) C2H6O (2 posibilidades) (d) C3H7Br (2 posibilidades)(e) posibilidades)(e) C2H4O (3 posibilidades) (f) C3H9N (4 posibilidades)
1.31
¿Cuál es la hibridación que espera para cada átomo de carbono en las siguientes moléculas?
a) SP3-SP3-SP3
c) SP2-SP2-SP-SP
SP3 b) SP3-SP2-SP2 1.32
d) SP3-SP2
¿Cuál es la forma del benceno y cuál es la hibridación que espera para cada carbono? SP2
SP2
SP2
SP2
SP2
SP2
¿Cuáles son los ángulos de enlace que espera para cada una de las siguientes moléculas y qué clase de hibridación espera para el átomo central en cada una de ellas? 1.33
1.34
Convierta las siguientes estructuras en representaciones de esqueleto:
O
a)
c)
b)
d) Cl
Cl N H
O
1.35 Indique el número de hidrógenos unidos en cada uno de los átomos de carbono en las siguientes sustancias y dé la fórmula molecular de cada una:
a) b) c)
CH3
a) H C HC
b)
CH CH3
1.36 Proponga
Br
C N
C H2
CH C H
H2 C
C C
C
c) H3C
H C C
H2C
C C H
H2 C CH
C
HC
O
C10H11N C11H11Br C9H12O
CH
OH H2C
CH
C
C
CH
C H2
estructuras para moléculas que cumplan las siguientes descripciones: (a) Contiene dos carbonos con hibridación sp2 y dos carbonos con hibridación sp3 (b) Contiene sólo cuatro carbonos, los cuales presentan hibridación sp2 (c) Contiene dos carbonos con hibridación sp y dos carbonos con hibridación sp2
O
a)
b)
c)
1.37 ¿Por qué no pueden existir moléculas con las siguientes fórmulas? (a) CH5 (b) C2H6N (c) C3H5Br2 a) Debido a que el carbono tiene cuatro electrones de Valencia solo puede formar cuatro enlaces con otros átomos b) Debido a que el enlace con nitrógeno no permite agregar los seis átomos de hidrogeno c) Al acomodar los átomos hace falta un electrón (u otro átomo) para completar el octeto de los carbonos 1.38 Dibuje una representación tridimensional del átomo de carbono unido con el oxígeno del etanol, CH3CH2OH, utilizando la convención estándar de líneas llenas, acuñadas y punteadas.
Carbono Oxigeno
Ácido acético
1.39 El ácido oxaloacético, un importante intermediario en el metabolismo de alimentos, tiene la fórmula C4H4O5 y contiene tres enlaces C_O y dos enlaces O_H. Proponga dos estructuras posibles. OH
O
O
O
OH
O HO
O
O
OH
1.40 Dibuje, mostrando los pares de electrones no enlazados, las estructuras para las siguientes moléculas: (a) Acrilonitrilo, C3H3N, el cual contiene un enlace doble carbono-carbono y un enlace triple carbono-nitrógeno (b) Etil metil éter, C3H8O, el cual contiene un átomo de oxígeno unido a dos carbonos (c) Butano, C4H10, el cual contiene una cadena de cuatro átomos de carbono (d) Ciclohexeno, C6H10, el cual contiene un anillo de seis átomos de carbono y un enlace doble carbono-carbono O
H3C H2C
C H
C
C H2
N
CH3
H2 C H2 C H3C
H2C
CH2
HC
CH2
CH3 C H2
C H
1.41 El metóxido de potasio, KOCH3, contiene enlaces covalentes e iónicos ¿cuáles cree usted que sean cuáles? O K
CH3
El enlace covalente se encuentra entre el átomo de oxígeno y el grupo metil, el enlace iónico se da entre el átomo de potasio y el oxígeno, por medio de la carga del ion potasio y la molécula covalente. ¿Qué clase de hibridación espera para cada átomo de carbono en las siguientes moléculas? 1.42
11
10 H
O
H2C
3
H
2
4
C
C
C
C
C
1 H2N
C
H2 C
C
7
O
CH3
H N
8
C H2
9
5
C H2
12
CH3
13
H
6
H
1. SP2 2. SP2 3. SP2 4. SP2 5. SP2 6
6. SP2 7. SP2 8. SP3 9. SP3 10. SP3
11. SP3 12. SP3 13. SP3
CH2OH
HO
5
C
O
H
1
C
O
C
4
H
C
C 2
3
HO
1. SP2 2. SP2 3. SP2
OH
4. SP3 5. SP3 6. SP3
El fosfato de piridoxal, relacionado cercanamente a la vitamina B6, está involucrado en un gran número de reacciones metabólicas. Indique la hibridación y prediga los ángulos de enlace para cada uno de los átomos no terminales. 1.43
O
H C 1
O
9
7 HO
2
P
6 O
8 3 H3C
1. 2 3 4 5
5 N 4
109.5° 120° 120° 120° 120°
6 120 7 109.5° 8 109.5° 9 120
O O
¿Por qué supone que nadie ha sido capaz de preparar ciclopentino como una molécula estable? 1.44
Debido a que al tener un triple enlace entre dos carbonos, el cuarto enlace tiende a ser recto para mantener su estabilidad y al acomodarse como ciclo no posee la estabilidad deseada por la repulsión que causan sus enlaces y no cierra el ciclo; por esto tiende a reaccionar con moléculas de oxígeno y agua
1.45 ¿Qué está incorrecto en el siguiente enunciado? “El orbital molecular de enlace Π en el etileno resulta del traslape lateral de dos orbitales atómicos p.”
1.46 El aleno, H2C=C=CH2, es algo inusual porque tiene dos enlaces dobles adyacentes. Dibuje una representación mostrando los orbitales involucrados en los enlaces _ y _ en el aleno. ¿Tiene el átomo de carbono central hibridación sp2 o sp? ¿Qué hay acerca de la hibridación de los carbonos terminales? ¿Qué forma predice para el aleno?
SP3
SP2
SP2
SP2
SP3
H
H
H
H
1.47 El aleno (véase el problema 1.46) está relacionado estructuralmente al dióxido de carbono, CO2. Dibuje una representación mostrando los orbitales involucrados en los enlaces _ y _ del CO2 e identifique la hibridación probable del carbono.
SP2 O
SP2
SP2
SP2
SP2 O
OH HO
1.48 Complete la estructura de electrón-punto de la cafeína, mostrando todos los pares de electrones no enlazados e identifique la hibridación de los átomos indicados.
O CH3 CH3
C N
SP2
N C C
C O
C N
SP2
H
N
SP2
1.49 Aunque casi todas las especies orgánicas estables tienen átomos de carbono tetravalentes, también existen algunas con átomos de carbono trivalentes; los carbocationes son una de esa clase de compuestos.
(a) ¿Cuántos electrones de valencia tiene el átomo de carbono con carga positiva? R . 1 (b) ¿Qué hibridación espera que tenga este átomo de carbono? R . SP3 (c) ¿Cuál es la probable geometría del carbocatión? R . trigonal plana
1.50 Un carbanión es una especie que contiene un átomo de carbono trivalente con carga negativa.
(a) ¿Cuál es la relación electrónica entre un carbanión y un compuesto de nitrógeno trivalente como el NH3? R . El número de electrones de valencia sostiene una relación electrónica que busca cumplir su octeto con 5 electrones de valencia. (b) ¿Cuántos electrones de valencia tiene el átomo de carbono con carga negativa? R . 5 (c) ¿Qué hibridación espera que tenga este átomo de carbono? R . Dependerá de la cant idad que aumente el valor “S” (d) ¿Cuál es la probable geometría del carbanión? R . Pirámide trigonal
1.51 Las especies donde el carbono es divalente, llamadas carbenos , son capaces de tener una existencia efímera; por ejemplo, el metileno: CH2, es el carbeno más simple. Sus dos electrones no compartidos pueden tener apareamiento de espín en un orbital o de espín no apareado en distintos orbitales. Prediga el tipo de hibridación que espera que adopte el carbono en el metileno singulete (con espín apareado), y en el metileno triplete (con espín no apareado). Dibuje una figura de cada uno y diga cuáles son los tipos de orbitales de valencia presentes en el carbono.
1.52 Hay dos sustancias distintas con la fórmula C4H10; dibújelas y diga en qué difieren. H H H
H
H
H C
H
H
H H
C
C
C
C
C
H H
H
H
H
C
C
H
H
H
H
H
Las representaciones difieren en el número y complejidad de sus ramificaciones, el primero tiene carbonos lineales, mientras el segundo posee tres ramificaciones del tipo metilo 1.53 Hay dos sustancias distintas con la fórmula C3H6; dibújelas y diga en qué difieren.
H
H C
H
C
C
H
H
H
H
H
C
C
C
H
H
H
H
Las representaciones difieren en que el primero tiene carbonos cíclicos, mientras que el segundo posee un doble enlace entre su primer y segundo carbono. 1.54 Hay dos sustancias distintas con la fórmula C2H6O; dibújelas y diga en qué difieren. H
H
C
H
H
O
C
H
H
H
H
H
C
C
H
H
OH
La primera representación posee un oxígeno al centro, lo que indica un éter, grupo funcional diferente al segundo que es un alcohol. 1.55 Hay tres sustancias distintas que contienen un enlace doble carbono-carbono y tienen la fórmula C4H8; dibújelas y diga en qué difieren.
H
H C
H3C
H3C
C
CH3
C
C CH3
H
H
H
C
C
C
H
H
H H
CH2 H
Todos poseen un doble enlace pero el primero tiene dos ramificaciones del tipo metilo, el segundo posee una ramificación con doble enlace carbono-carbono, finalmente el tercero tiene un doble enlace en una representación lineal. 1.56 La mayor parte de los fármacos más comunes que puede adquirir en la farmacia sin receta y tenerlos en su botiquín son analgésicos suaves como el ibuprofeno (Advil, Motrin), naproxeno (Aleve), y acetaminofeno (Tylenol).
(a) ¿Cuántos carbonos con hibridación sp3 tiene cada molécula? R1. 6 R2. 3 R3. 1 (b) ¿Cuántos carbonos con hibridación sp2 tiene cada molécula? R1.7 R2. 11 R3. 7
