R QG1 8.-Estructura y enlaces orgánicos

Question 1

¿Cuales son las teorías para entender el enlace covalente y sus características? ¿Y sus ventajas y desventajas?

Answer 1

• Modelo de Lewis
  
  • +Facil de aplicar
  • -No proporciona información cuantitativa sobre longitudes de enlace
• Teoría de repulsión entre pares de electrones de la capa de valencia (RPECV)
  
  • Permite proponer formas geométricas moleculares
  • No proporciona información cuantitativa sobre longitudes o energías de enlace
• Orbital atómico
• Teoría de orbitales moleculares

Question 2

Estructuras de Lewis

Answer 2

Manera de simbolizar el enalce covalente de una molécula de manera cualitativa. Alrededor de cada nucleo se muestran los electrones de valencia mediante puntos

Question 3

¿En que se basa el modelo de Lewis?

Answer 3

En la regla del octeto. La tendencia de los átomos a tener 8 electrones en su capa de valencia (configuración electrónica gas noble)

Question 4

¿Que nombre reciben los electrones de la capa de valencia que no soncompartidos entres dos átomos?

Answer 4

Electrones no enlazantes o pares solitarios

Question 5

¿Como son las estrcturas de kekule?

Answer 5

Los electrones de enalce se dibujan mediante lineas y los electrones solitarios mediante punto

Question 6

RPECV

Answer 6

Teoría de repulsión entre los pares de electrones de la capa de valencia

Los lares de electrones se repelen unos a otros disponiendose alrededor de un átomo con orientaciones que minimicen las repulsiones. Los electrones y pares solitarios que se encuentran alrededor del átomo central qeneralmente están separados formando un ángulo lo más grande posible

Question 7

¿Qué distorsiona las geometrías moleculares? ¿Cuales son estas?

Answer 7

La nube de carga de los pares de electrones solitarios se extiende forzando el acercamiento de los electrones de los pares enlaantes (aminiaco, (agua)

lineal, trigonal plana, tetraédrica, bipiramide-trigonal, octaédrica

Question 8

¿Qué son los orbitales atómicos? ¿Qué forma tienen?

Answer 8

Probabilidades de la distribución de electrones

s orbitales esféricos

p bilobulares

Question 9

¿Que sucede cuando orbitales de átomos diferentes interaccionan?

Answer 9

Se da lugar a orbitales moleculares (OM), lo que conduce al enlace. El número de orbitales nuevos generados es siempre igual al número de orbitales iniciales.

Question 10

¿Que dice la teoría de orbitales atómicos sobre el carbono?

Answer 10

La configuración electrónica del carbono es [He] 2s² 2p² ,es decir, 2 electrones se encuentran en un orbital s esférico y 2 electrones en dos orbitales p binodulares (2p_x, 2p_y) En base a la teoría de orbitales atómicos un átomo de carbono solo debería formar dos enlaces.

Question 11

¿Por qué la conectividad del carbono es de 4?

Answer 11

La promoción (endotérmica) de un electrón del orbital 2s al 2p_z y la posterior hibridación de los mismos (exotérmica) da como resultado 4 orbitales moleculares sp³ (25% 2s y 75% 2p) con un electrón cada uno, de forma nodular y con disposición tetraédrica, donde la repulsión es mínima.

Question 12

¿Como es son los enlaces sencillos C-C y C-H en el etano?

Answer 12

Los carbonos emplean los orbitales atómicos sp^₃ para formar el enlace σ entre ellos.

Los otros orbitales atómicos hibrido sp³ se emplean lapra formar enlaces σ con los orbitales 1s de los H

Question 13

¿Por que puede adaptar el etano diferentes estructuras tridimensionales?

Answer 13

La libre rotación alrededor del enlace simple C-C da como resultado distintas conformaciones.

Question 14

¿Cual es la geometría de los orbitales atómicos, orbitales moleculares y del carbono en el etano?

Answer 14

Orbitales 1 s del H esféricos

Orbitales sp³ del C nodulares

Carbono tetraédrico

Question 15

¿Como es la hibridación y geométría de un carbono que forma un enlace doble?

Answer 15

La combinación entre el orbital 2s y dos orbitales 2p para formanr 3 orbitales sp². Los orbitales atómicos sp² se colocan con geometría plano trigonal (todos en el mismo plano) y el orbital p (p_z) puro perpendicular al planao

Question 16

¿Como es se forma un enlace C-C doble en un alqueno?

Answer 16

Los carbonos emplean los orbitales atómicos hibridos sp² para formar el enlace sigma entre ellos (solapamiento lateral) El solapamiento lateral de los orbitales p sin hibridar proporciona el enlace π

Question 17

¿Como es el enlace C-C doble respecto al sencillo?

Answer 17

El doble enlace (σ+π) es más corto que el enlace sencillo C-C

Question 18

Angulo, distancia y fuerza de enlace C-C en etano y eteno

Answer 18

109. 5º vs 120º
110. 54A vs 1.34A

79 vs 143kcal/mol

Question 19

¿Por que no es riguroso aplicar el término rotámero al enlace doble? ¿Qué otros se emplea?

Answer 19

La rotación sobre el doble enlace está restringida por la aparición del enlace π. Diastereoisómeros (o isómeros geométricos) Se emplean los términos cis y trans

Question 20

¿Como es la densidad electrónica fuera del plano de la molécula de eteno?

Answer 20

En el enlace π se genera una región de alta densidad de caarga electrónica por encima y por debajo del plano de los átomos de C y H

Question 21

¿Como es la hibridación del carbono en el etino? ¿Y su geometría?

Answer 21

Los orbitales hibridos sp se colocan con geometría lineal (en el eje x) y los dos orbitales atómicos (p_y, p_z) perpendicular al eje

Question 22

¿Como se forma un enlace C-C triple?

Answer 22

El solapamiento forntal de los orbitales p sin hibridar proporciona los 2 enlaces π

Question 23

¿Como es un enlace C-C triple respecto a uno doble?

Answer 23

El triple enlace C-C (σ + 2π) es más corto que el doble enlace C-C y más fuerte

Question 24

Ángulo de enlace en etino

Answer 24

180º

Question 25

Metilamina (Aminas)

1. Electrones de valencia
2. Hibridación y configuración electrónica
3. Geometría átomo central y angulo de enlace

Answer 25

1. 14e^-►5e^._N + 4e^._C + 5*1e^._H
2. sp³ 5e^-►2e^-(par solitario) + 3e^-(enlace σ)
3. Piramide trigonal: H-N-C <109.5º; H-N-H <109.5ºC; H-C-H = 109.5º

Question 26

Metanimina (Iminas)

1. Electrones de valencia
2. Hibridación y configuración electrónica
3. Geometría átomo central y angulo de enlace

Answer 26

1. 12e^-►5e^._N + 4e^._C + 3*1e^._H
2. sp² 5e^-►2e^-(par solitario) + 2e^-(enlace σ) + 1e^-(enlace π)
3. Angular: H-C-N, H-N-C 120º

Question 27

Cianuro de hidrógeno (Nitrilos)

1. Electrones de valencia
2. Hibridación y configuración electrónica
3. Geometría átomo central y angulo de enlace

Answer 27

1. 10e^-►5e^._N + 4e^._C + 1e^._H
2. sp 5e^-►2e^-(par solitario) + 1e^-(enlace σ) + 2e^-(enlace π)
3. Lineal: H-C-N, 180º

Question 28

Metanol (Alcoholes)

1. Electrones de valencia
2. Hibridación y configuración electrónica
3. Geometría átomo central y angulo de enlace

Answer 28

1. 14e^-►6e^._O + 4e^._C +4* 1e^._H
2. sp³ 6e^-►4e^-(pares solitario) + 2e^-(enlace σ)
3. Angular: H-O-C, H-C-H 109.5º

Question 29

Formaldehido (Aldehidoscoholes)

1. Electrones de valencia
2. Hibridación y configuración electrónica
3. Geometría átomo central y angulo de enlace

Answer 29

1. 12e^-►6e^._O + 4e^._C +2* 1e^._H
2. sp² 6e^-►4e^-(pares solitario) + 1e^-(enlace σ) + 1e^-(enlace π)
3. Trigonal plana: H-C-H, H-C-O, 120º

Question 30

Reglas generales de hibridación y geometría

Answer 30

1. Los electrones enalazantes sigma y los pares solitarios ocupan orbitales hibridos
2. Se debe emplear la hibridación y geometría que dé lugar a la mayor separachión posible del número calculado de enlaces y pares solitarios

Orbitales Hibridación Geometría Ángulo de Ejemplos

hibridos enlace

2 sp Lineal 180 BeF₂

3 sp² Trigonal 120 BF₃

4 sp³ Tetraédrica109.5 CH₄

5 sp³d Bipiramide 90 y 120 SF₄

trigonal

6 sp³d² Octaédrica 90 y 90 SF₆

1. Si dos o tres pares de electrones forman un enlace multiple entre dos átomos, el primer enlace es un enalce sigma formado por un orital hibrido. El segundo enalce es un enalce pi y el tercer enlace de un triple enlace es otro enlace pi perpendicular al primer enlace pi_​

Question 31

Tipos de enalces localizados

Answer 31

Enlace covalente no-polar o apolar, enlace covalente polar y enlace iónico (Cl₂, H₂)

Question 32

Enlace covalente apolar

Answer 32

Enlace entre dos átomos con electronegatividad semejante por lo que la dnesidad de carga se reparte de forma simétrica. También se conoce como enlace covalente no-polar

Question 33

Enlace covalente polar:

Answer 33

La diferencia entre la electronegatividad de los átomos es mayor, por lo que se encuentran más atraidos hacia uno de los átomos (HCl)

Question 34

Enlace iónico

Answer 34

Cuando la diferencia en la electronegatividad de los átomos es tan grande que los e^- se transfieren de un átomo a otro.

Question 35

Momento dipolar

Answer 35

Magnitud del desplazamiento de la carga en un enlace covalente polar

Question 36

¿Cual es la diferencia entre una molécula polar y un enlace covaleente polar?

Answer 36

La polaridad dena molecula es el resultado de la suma del momento dipolar de todos sus enlaces (µ_T) El que los enlaces covalentes de una molécula sean polares no quieren decir que la molécula en su totalidad sea polar. Ya que los vectores de estos se pueden anular entre sí.

Question 37

¿Qué geometrías pueden dar como resultado moléculas no polares /apolares?

Answer 37

Lineal, trigonal plana, tetraédrica, bipiramide trigonal, octaédrica y plano cuadrada

Question 38

Efecto inductivo

Answer 38

Polarización de un enalce por la diferencia de electronegatividad de un átomo o grupo de átomos

Question 39

¿Como funciona en efecto inductivo en el 1-cloropropano?

Answer 39

El cloro abstrae densidad electrónica del C-1 formando una carga parcial positiva y negativa. Para compensar esa carga positiva el C-1 atrae los electrones de enlace de C₁-C₂ formandose otra carga parcial positiva. La magnitud δ^- formada será la misma que la suma de las δ⁺

Question 40

¿Que dos tipos de efecto inductivo hay? ¿Como se indican? ¿Que tipos de átomos los dan? ¿ Como afectan a la densidad de carga?

Answer 40

“Efecto inductivo -I”: átomos electrón-atractores►Disminuyen la densidad de carga

“Efecto inductivo +I”: átomos electrón-dadores►Aumentan la densidad de carga

Question 41

¿Como se transmite el efecto inductivo a lo largo de la cadena carbonada?

Answer 41

Disminuye fuertemente al tercer carbono. En sistemas conjugados se transmite el 100%

Question 42

¿Qúe átomos o grupos de átomos son eletrón-dadores por inducción? ¿Y electrón-atractores por inducción?

Answer 42

+I:grupos OH desprotonados, carbonos con sustitución alquílica y metales

-I: átomos con pares solitarios, grupos nitro-carbonilo-tiocarbonilo…, halógenos y sistemas pi.

Question 43

Enlace deslozalizado

Answer 43

La densidad electrónica se comparte entr varios nucleos

Question 44

¿Por que el benceno es un hexágono regular? ¿Como hibridación de los orbitales? ¿Como se distribuye la densidad electrónica?

Answer 44

Todos los carbonos presentan hibridación sp² (estrctura plana con enalces de 120º) (tres enalces dobles C-C más cortos y tres enalces simples C-C más largos) Sin embargo todos los enlaces presentan la misma distancia–>ENLACES DESLOZALIZADOS

Los orbitalez p_z sin hibridar están colocados perpendicularmente al plano del anillo y mediante el solapameinto lateral se forman los enalce pi. Los electrones que se encuentran en esos enlaces forman una nube electrónica y no están localizados. Los electrones se comparten entre todos los carbonos–>RESONANCIA

Question 45

¿Como desvia la resonancia el comportamiento del benceno respecto a un 1,3,5-ciclohexatrieno? En cuanto al aspecto termodinámico

Answer 45

Debido a al resonancia la molécula es más estable. Estudiando la reacción del ciclohexeno se puede calcular la entalpía de la reacción.

La diferencia en la energía de hidrogención del ciclohexeno y el benceno es de 36kcal/mol más a favor del benceno. Es decir, los enalce pi conjugados son más etables que los enalces pi aislados. Este energía pos estabilización recibe el nombre de energía de resonancia

Question 46

Energía de resonancia

Answer 46

Es la disminución dela demanda energética de un sistema por la existencia de orbitales pi conjugados.

Question 47

¿Cuando presentan resonancia las moléculas?

Answer 47

• Moléculas con dobles o triples enalces conjugados
• Dobles o triples enlaces conjugados con átomos con pares de electrones sim compartir
• DObles o triples enlaes conjugados con un orbital p en un átomo adyacente

Question 48

Reglas de hibridación

Answer 48

• Todas las formas canónicas han de ser estrcturas de Lewis correctas
• La posición de los nucleos debe ser la misma en todas la formas canónicas
• Todos los átomos que están en resonancia deben estar en el mismo plana (los orbitales p perpendicular al plano)
• Todas las formas canónicas han de tener el mismo número de electrones desapareados
• Las estrcturas que distorsionan angulos o distancia de enlace no son formas de resonancia
• La medida de todad las formas resonantes se denomina hibrido de resonancia (estrctura electrónica del compuesto)
• El hibrido de resonancia, es más estable que cualquiera de las formas canónicas por separado.
• Todas la formas canónicas no contribuyen por igual al hibrido de resonancia
  
  • La forma canónica más estable es la que más contribuye
  • La deslocalización por resonancia estabiliza

Question 49

Estabilidad relativa de la formas resonantes

Answer 49

• Las estrcturas con octetos son más estables quelas que no tiene octetos incompletos
• Si dos formas tiene octetos completos, aquella con mayor número de enalces covalentes será la más estable.
• La estabilidad disminuye al aumetar sa separación de cargas. Las formas canónicas con separación de cargas contribuyen menos que las formas canónicas neutras.
• Cuando hay varias formas canónicas con cargas formales, contribuye más aquella en la que la carga negativa está sobrre el atomo más electronegativo y la positiva en el menos electronegativo.
• Los enlaces π entre átomos del mismo periodo son más estables.
• Las formas canónica aromáticas son más estables

Question 50

Efecto mesómero

Answer 50

Polarización permanente debido a la deslocalización de los electrones pi o los pares de electrones no enlazantes.

Question 51

¿Que dos tipos de efecto mesómero? ¿Como se indican? ¿Que tipos de átomos los dan? ¿ Como afectan a la densidad de carga?

Answer 51

“Efecto mesómero -M”: electrón-atractores►Disminuyen la densidad de carga en los átomos cercanos

“Efecto mesómero +M”: átomos electrón-dadores►Aumentan la densidad de carga en los átomos cercanos

Question 52

¿Como funciona en efecto mesómero en la anilina y en el nitrobenceno?

Answer 52

Anilina: en el anillo aromática se generan cargas parcial negativas►-NH₂ es electrón-dador por resonancia (+M)

Nitrobenceno: en el anillo aromática se generan cargas parcial positivas►-NO₂​ es electrón-atractor por resonancia (-M)

Question 53

¿Como se transmite el efecto inductivo a lo largo del anillo aromático?

Answer 53

Crea cargas parciales en las posiciones orto y para

Question 54

¿Qúe átomos o grupos de átomos son eletrón-dadores por inducción? ¿Y electrón-atractores por inducción?

Answer 54

+M:grupos alcoxidos, sulfoxidos, átomos con pares solitarios, amidas, ácidos y halógenos

-M: grupos carbonilo nitrilo, tionilo, cianuro

Question 55

Efecto mesómero vs efecto inductivo

Answer 55

SI el efecto mesómer y el efecto inductivo son opuestos, predomina el efecto mesómero

Excepción: halógenos (I > M)

• Efecto inductivo: electrón-atractores
• Efecto mesómero: electrón dadores

Question 56

¿Que propiedades físicas se ven modificadas por la polarización moleculas? ¿Qué significa cada una y su relación con las fuerzas intermoleculares?

Answer 56

• Punto de fusión: la temperatura que tiene que alcanzar un compuestos para paar de estado sólido a líquido. Cuant mayoes sean las fuerza intermoleculares en el sólido más enegía (generalmente calor) se necesitaa para romperlas
• Punto de ebullición: temperatura a la cual el compuesto pasa de líquido a gas Cuanto mayores sean las fuerzas intermoleculares más energía se necesita para romperlas.
• Solubilidad; un compuesto se disuelve en un disolvente si se superan las fuerzas que mantieneunidas a las moléculas. Las interacciones disolvente soluto- se denominan solvatanicón

Question 57

Relación fuerzas intermolaculares con punto de fusi´n y ebullición

Answer 57

Cuanto mayores sean las fuerzas intermoleculares mayores los punto de fusión y ebullición

Question 58

Solvatación

Answer 58

Interacciones disolvente soluto

Question 59

¿Que debe darse para quee un soluto de disuelva?

Answer 59

Para que un soluto se disuleva las interacciones de soluto-disolvente deben ser mayores que las soluto-soluto y disolvente-disolvente

Question 60

Semejante disuelve semejante

Answer 60

Soluto polar en disolvente polar (se disuelve)

Soluto polar en disolvente no polar (no se disuelve)

Soluto no polar en disolvente no polar (se disuelve)

Question 61

¿Que son las fuerzas de London? ¿De que dependen?

Answer 61

Interacciones dipolo instantaneo-dipolo indiducido

La nube de electrones de una molécula apolar puede deformarse en el contacto entre las moléculas

• Tamaño: las fuerzas de London (o dispersion) son mayores con moléculas de mayor peso molecular
• Geometría: las moléculas lineales poseen mayores fuerzas London que las ramificadas (con pesos moleculares semejantes)
• Compuestos cíclicos y acíclicos: las fuerzas son mayores en compuestos cíclicos (mayor rigidez)

Question 62

¿Que son las interacciones dipolo-dipolo? ¿Entre quien se dan? ¿Como? ¿Como son en comparación con los enlaces covalentes?

Answer 62

Fuerzas de Van der Waals

Se dan entre moléculas polares

La parte negativa de una molécula polar interacciona con la parte positiva de otra molécula. Son las fuerzas de VDW más fuertes (1-3Kcal/mol)

Mucho más debiles que los enalces covalentes (30-100cal/mol)

Question 63

¿Como se forman los enlaces de hidrógeno? ¿Quienes lo forman? ¿Como son con respecto a las fuerzas de VDW? ¿Cual es la peculiaridad de estos?

Answer 63

Interacción entre un átomo de hidrógeno unido a un átomo muy electronegatívo (F, O, N) y otro átomo pqueño y muy electronegatív (F, O, N)

El enalce X-H debe encoentrarse muy porarizado (protón despantallado) y el átomo electronegativo debe poseer e^- solitarios

Fuerzas intermoleculares más mfuertes que las fuerza de VDW: 3-10 kcal/mol

SI la geometría lo permite: enlaces de hidrógeno intramoleculares