6.E: Склеювання в органічних молекулах (вправи)
- Page ID
- 106329
Вправа 6-1 Напишіть конфігурацію наземного стану для атома гелію з двома непарними електронами\(\left( \ce{He} \: \uparrow \uparrow \right)\), що відповідає принципу Паулі. Дайте свої міркування.
Вправа 6-2 Сформулюйте електронну конфігурацію\(\ce{He_2}\) і\(\ce{He_2^+}\) аналогічно малюнку 6-6 (б). Іон\(\ce{He_2^+}\) був виявлений спектроскопічно; припустити причину, чому цей іон є більш стабільним, ніж\(\ce{H_2^+}\).
Вправа 6-3 Напишіть електронні конфігурації, як на малюнку 6-6, для трьох різних збуджених станів\(\ce{H_2}\), всі з яких узгоджуються з принципом Паулі. Розставте їх в порядку очікуваної стабільності. Покажіть свої міркування.
Вправа 6-4 Вкажіть ймовірну гібридизацію\(\sigma\) -зв'язуючих орбіталей на атомах, позначених зіркою для кожної з наступних молекул.
а. ціаністий водень,\(\ce{H} - \overset{*}{\ce{C}} \ce{\equiv N}\)
б. сірковуглець,\(\ce{S} \overset{*}{\ce{C}} \ce{=S}\)
c. метанімін,\(\ce{H_2} \overset{*}{\ce{C}} \ce{=NH}\)
d. іон фосфонію,\(^\oplus \overset{*}{\ce{P}} \ce{H_4}\)
е. дихлорметан,\(\overset{*}{\ce{C}} \ce{H_2Cl_2}\)
f. азотна кислота,
г.\(\ce{H_2} \overset{*}{\ce{C}} \: ^{2+}\)
ч.*\(\ce{H_2} \overset{*}{\ce{C}} \colon\)
Вправа 6-5 Вивчіть наступні структури і передбачте найбільш ймовірну геометрію, використовуючи поняття орбітальної гібридизації. Вкажіть, чи повинна молекула бути плоскою або неплоскою, і перерахуйте приблизні значення, очікувані для кутів зв'язку.
а.\(\ce{SiCl_4}\)
б. в.\(\ce{HCOO}^\ominus\)
\(\ce{CH_3-C \equiv CH}\)
д.\(\ce{F_2C=C=CF_2}\)
е.\(\ce{(CH_3)_3O}^\oplus\)
ф.
г.
Вправа 6-6 Відстань\(\ce{P-H}\) зв'язку в\(\ce{PH_3}\) є\(1.42 \: \text{Å}\) і відстань\(\ce{N-H}\) зв'язку в\(\ce{NH_3}\) є\(1.01 \: \text{Å}\). Використовуйте кут зв'язку for\(\ce{PH_3}\) і\(93^\text{o}\)\(107.3^\text{o}\) for\(\ce{NH_3}\) і обчислити відстань між воднями для кожної молекули. Чи очікуєте ви, що відштовхування між ядрами\(\ce{PH_3}\) водню буде більше або менше, ніж в\(\ce{NH_3}\)?
Вправа 6-7 Напишіть електронно-парні структури, включаючи склеювання та нерозділені пари для кожного з наступних сполук. Передбачте бажану форму молекули як лінійну, кутову, плоску і трикутну, чотиригранну або пірамідальну.
а.\(^\oplus \ce{NO_2}\)
б. в.\(\ce{CS_2}\)
\(\ce{O=C=C=O}\)
д.\(\ce{H_2C=NH}\)
е.\(\ce{HN=NH}\)
ф.\(\ce{CH_3^-}\)
г.\(\ce{ClNO}\)
ч.\(\ce{NH_2}\)
i.\(\ce{BH_4^-}\)
Вправа 6-8* Використовуйте аргументи відштовхування електронів, щоб пояснити наступне:
а Кут\(\ce{H-N-H}\) зв'язку в більше\(\ce{NH_4^+}\), ніж в\(\ce{NH_3}\).
б Кут\(\ce{H-N-H}\) зв'язку в більше\(\ce{NH_3}\)\(\left( 107.3^\text{o} \right)\), ніж кути\(\ce{F-N-F}\) зв'язку в\(\ce{NF_3}\)\(\left( 102.1^\text{o} \right)\).
c\(\ce{Cl-C-Cl}\) Кут в\(\ce{Cl_2C=O}\) (фосген,\(111.3^\text{o}\)) менше\(\ce{H-C-H}\) кута в\(\ce{H_2C=O}\) (метанал,\(118^\text{o}\)).
d\(\ce{H-C-H}\) Кут в\(\left( 118^\text{o} \right)\) метаналі більше, ніж\(\ce{H-C-H}\) кут в етені\(\left( 116.7^\text{o} \right)\).
Вправа 6-9 Налаштування атомно-орбітальних моделей для представлення гібридних структур\(\ce{NO_3^-}\)\(\ce{CO_3^{2-}}\), і\(\ce{N_2O}\).
Вправа 6-10 Налаштуйте атомну орбітальну модель кожної з наступних структур з нормальними значеннями для кутів зв'язку. Оцініть кожну модель на потенційний резонанс (електронну делокалізацію). Якщо резонанс здається вам можливим, намалюйте набір розумних структур валентних зв'язків для кожного гібрида.
а.\(\ce{CH_2=CH} - \overset{\oplus}{\ce{C}} \ce{H_2}\)
б. в.\(\ce{CH_2=CH-CH_2} - \overset{\oplus}{\ce{C}} \ce{H_2}\)
\(\ce{CH_3}- \overset{\oplus}{\ce{C}} \ce{H_2}\)
д.\(\ce{CH_3CO} \overset{\ominus}{\ce{O}}\)
е..jpg)
ф.
Вправа 6-11* Намалюйте структури валентних зв'язків для фенілметилрадикала та 4-метилфенілового радикала,
.\(\ce{C_6H_5CH_2} \cdot\) Поясніть, чому\(\ce{C-H}\) метильні зв'язки метилбензолу (толуолу) слабкіше кільцевих\(\ce{C-H}\) зв'язків (див. Таблицю 4-6).
Вправа 6-12 Припустіть, чому молекула,\(\ce{Be_2}\) мабуть, настільки нестійка, що її не спостерігали. Поясніть, чому\(\ce{Be}\) з зовнішньою оболонкою електронна конфігурація\(\left( 2s \right)^2\) форм\(\ce{BeCl_2}\), тоді як\(\ce{He}\) з конфігурацією\(\left( 1s \right)^2\) не утворюється\(\ce{HeCl_2}\).
Вправа 6-13 Вкажіть гібридизацію, очікувану на кожен вуглець, у наступному:
а.\(\ce{CH_3CH_2CH_3}\)
б. в.\(\ce{CH_3CH=CH_2}\)
\(\ce{HC \equiv C-CH=O}\)
д.\(\ce{CH_3-CH=O}\)
е.\(\ce{CH_2=C=CH_2}\)
Вправа 6-14 Намалюйте атомно-орбітальні моделі для кожного з наступних речовин. Кожен малюнок повинен бути великим і чітким з усіма зв'язками, маркованими як\(\sigma\) або\(\pi\), як показано в скороченому формалізмі малюнків 6-13 і 6-18. Вкажіть значення, очікувані для кутів зв'язку, і чи повинна молекула або іон бути площинними або неплощинними.
а.\(\ce{BF_3}\)
б. в.\(\ce{CH_3} \overset{\oplus}{\ce{N}} \ce{H_3}\)
\(\ce{CH_2=} \overset{\oplus}{\ce{N}} \ce{H_2}\)
д.\(\ce{CH_2=CH-C \equiv CH}\)
е.
Вправа 6-15 Напишіть електронно-парні структури для кожної з наступних дій. Включіть як зв'язкові, так і незв'язні пари і передбачте бажану форму молекули або іона як лінійну, трикутну (плоску), кутову, чотиригранну або пірамідальну.
а.\(\ce{CO_2}\)
б. в.\(\ce{N \equiv C-O}^\ominus\)
\(\ce{CH_2=C=O}\)
д.\(\ce{CH_3^+}\)
е.\(\ce{F_2C=CH_2}\)
ф.\(\ce{CH_3C \equiv N}\)
г.\(\ce{SiF_4}\)
ч.\(\ce{HCOOH}\)
i.\(\ce{H_3O}^\oplus\)
j.\(\ce{CH_3SH}\)
к.*\(\ce{SO_3}\)
Вправа 6-16 Намалюйте атомно-орбітальну модель для кожного з з'єднань, перерахованих у Вправі 6-15, яка відповідає геометрії, виведеної для кожного.
Вправа 6-17 Намалюйте атомно-орбітальну картину 1,3-дихлорпропадієну,\(\ce{ClCH=C=CHCl}\). Уважно вивчіть структуру і передбачте, скільки стереоізомерів можливо для цієї структури. Що це за стереоізомери?
Вправа 6-18 Намалюйте атомно-орбітальну картину 1,4-дихлорбутатріена,\(\ce{ClCH=C=C=CHCl}\). Ретельно вивчіть діаграму і передбачте кількість і вид стереоізомерів, можливих для цієї структури.
Вправа 6-19* Якби метанал\(\ce{H_2C=O}\), були протоновані\(\ce{H_2C=} \overset{\oplus}{\ce{O}} \ce{H}\), щоб дати, ви очікуєте, що\(\ce{C=} \overset{\oplus}{\ce{O}} \ce{-H}\) кут буде ближче до\(180^\text{o}\)\(120^\text{o}\),\(109^\text{o}\), або\(90^\text{o}\)? Поясніть.
Вправа 6-20* Намалюйте атомно-орбітальні моделі для тіофена та імідазолу, які узгоджуються з їх площинними сполуками з шістьма\(\pi\) електронними системами, пов'язаними з п'ятьма атомними ядрами.
Вправа 6-21* Борні орбіталі в диборане\(\ce{B_2H_6}\), перекриваються водневими\(1s\) орбіталями таким чином, щоб отримати структуру, що має чотири звичайні\(\ce{B-H}\) зв'язки, кожна з яких являє собою електронно-парний зв'язок, що асоціює два ядра. Решта два водню кожен пов'язані з обома ядрами бору через електронно-парну зв'язок, пов'язану з трьома атомними ядрами. Цей тип зв'язку іменується як трицентровий зв'язок.
а Чи очікуєте ви, що диборан буде площинним або неплощинним? Поясніть, використовуючи електронно-відштовхувальні аргументи.
б. зробити атомно-орбітальну діаграму для диборану.
c Поясніть, чому кінцевий\(\ce{H-B-H}\) кут більше внутрішнього\(\ce{H-B-H}\) кута.
Вправа 6-22 Огляньте кожну з наступних орбітальних діаграм. Ядра представлені у вигляді заповнених кіл, а всі зв'язкові та незв'язні орбіталі позначені. Мета питання полягає в ідентифікації сполуки, представленої кожною діаграмою, на основі кількості та типу зв'язкових і незв'язних електронів, типу орбіталей та заряду (якщо є), пов'язаного з кожним ядром.
а.
б.
c.
д.