Universidade Federal de So Paulo Campus Diadema UC: Fsico qumica Curso: Farmcia-Bioqumica - 2015

Lista de exerccios 1

1.Considerando as diferentes regies do espectro eletromagntico, complete a tabela, fazendo as converses de unidades necessrias:

Hz nm J cm-1 Transio

ultravioleta 190 a 380

visvel 390 a 715

infravermelho prximo 750 a 2500

Infravermelho mdio 400 a 4000

Infravermelho afastado 20 a 400

ondas de rdio 30 MHz a 3 GHz

Na coluna de transies, escreva qual o tipo de transio esperada: eletrnica,

vibracional, spin nuclear magntica. 2. Explique a diferena principal entre os diagramas de nveis de energia dos tomos de hidrognio e de ltio. 3. Explique as seguintes causas do alargamento das linhas espectrais: a) Efeito Doppler b) Efeito quntico 4. Explicar quais as diferenas entre o modelo do oscilador harmnico e do oscilador anarmnico e quais as diferenas entre os espectros vibracionais previstos para uma molcula segundo estes dois modelos. 5. Para as ligaes qumicas de cada item, qual deve ter o maior valor de frequncia vibracional? Explique. a) H-H e H-D D = deutrio b) C-H e C-C c) C-C e C=C d) C-C e C-N

6. A partir dos nmeros de onda e das massas dos tomos envolvidos nos estiramentos

das ligaes C-H e C=O em compostos orgnicos, 2900 cm-1

e 1700 cm-1

,

respectivamente, estime as constantes de fora destas ligaes.

A frequncia de vibrao v pode ser encontrada a partir da expresso:

k

cv

2

1

k = constante de fora; = massa reduzida = 21

21.

mm

mm

, onde m1 e m2 so as massas

dos tomos participantes da ligao qumica.

Obs.: utilizar unidades compatveis.

7. Cinco bandas vibracionais fundamentais so encontradas nos espectros Raman (R) e

infravermelho (IV ) de uma molcula X2H2:

3374 cm1

(R), 3287 cm -1

(IV), 1974 cm1

(R), 729 cm1

(IV), 612 cm1

(R).

(i) O que pode ser deduzido sobre a estrutura da molcula, sabendo que nenhuma das

bandas ativa tanto no Raman quanto no IV?

(ii) Sabendo que a molcula C2H2, identifique quais so os modos vibracionais

correspondentes s bandas observadas.

(iii) um esquema dos modos vibracionais, indicando os deslocamentos dos tomos com

setas. 8. Os valores normais dos nmeros de onda (cm 1) para o estiramento C=O de alguns grupos seguem a sequncia:

1810 1800 1760 1735 1725 1715 1710 1690

Anidrido (banda 1)

Cloreto de cido

Anidrido (banda 2)

ster aldedo cetona cido car-boxlico

amida

Explique esta sequncia atravs de efeitos indutivos, de ressonncia e ligaes

de hidrognio que possam existir. 9. Escolha a estrutura que melhor se adapta ao espectro IV apresentado abaixo. Explique.

10. Os espectros Raman Stokes e anti-Stokes, juntamente com a linha Rayleigh do CCl4 , obtidos utilizando-se como fonte de excitao uma lmpada

de mercrio ( = 436 nm), so mostrados na figura abaixo. Identifique quais so as bandas do espectro Raman Stokes e as do Raman anti-Stokes, lembrando que elas apresentam frequncias (em cm-1) dadas por

(0 - v) e (0 + v), respectivamente, sendo 0 a frequncia da radiao de

excitao e v a frequncia vibracional. Quais so as frequncias vibracionais observadas para o CCl4? A quais modos vibracionais do CCl4 podem corresponder as frequncias vibracionais observadas?

11. Os produtos da reao abaixo (converso de um aldedo para uma nitrila)

foram acompanhados atravs de anlise de cromatografia gasosa acoplada espectroscopia IV. Tambm so mostrados os possveis intermedirios da reao. Na mesma Figura so mostrados os espectros IV dos componentes separados na coluna cromatogrfica, com os tempos de reteno indicados. So fornecidas as estruturas dos componentes para cada um dos espectros IV. O ltimo espectro corresponde ao do reagente de partida, puro, injetado na coluna cromatogrfica, com o tempo de reteno indicado, com as mesmas condies utilizadas para a mistura aps a reao.

Atribua a quais modos vibracionais correspondem s bandas indicadas nos espectros em 2224, 3643, 3639, 1719, 3548, 3430, 2760 e 1703 cm-1. A partir dos dados fornecidos, possvel dizer se restou algum trao do reagente, na mistura aps a reao?

12. Os espectros no infravermelho e Raman do trans 2-hexeno so mostrados abaixo.?

Quais as diferenas mais marcantes entre os dois espectros? A quais modos vibracionais podem ser atribudas as bandas situadas em cerca de 1670 cm-1 no espectro Raman e 980 cm-1 no espectro infravermelho? 13. Calcule a separao, em frequncia, dos nveis de energia dos estados de spin nuclear do ncleo de 13C num campo magntico de 14,4 T, sabendo que a razo giromagntica de 6,73 x 107T-1.s-1? 14. Use a Tabela 15.2 (Fsico-qumica, Atkins, vol.1) para estimar os campos magnticos em que: (a) o 1H, (b) o 2H e o 13C entram em ressonncia a: (i) 250 MHz e (ii) 500 MHz.

15. O deslocamento qumico dos prtons do CH3 no acetaldedo (etanal) = 2,20 e o do prton do CHO 9,80. Qual a diferena entre os campos magnticos locais em cada regio da molcula, quando o campo aplicado (a) 1,5 T e (b) 15 T? 16. O deslocamento qumico dos prtons do CH3 no ter dietlico 1,16 e o dos prtons do CH3 3,36. Qual a diferena entre os campos magnticos locais em cada regio da molcula, quando o campo aplicado (a) 1,9 T e (b) 16,5 T? 17. Esboce o espectro de RMN-1H do acetaldedo (etanal) usando J (constante de acoplamento spin-rbita) = 2,90 e os dados do exerccio 15, num espectrmetro que opera a (a) 250 MHz e (b) 500 MHz.

18. Esboce o espectro de RMN-1H do ter dietlico com J = 6,97 e os dados do exerccio 16, num espectrmetro que opera a (a) 350 MHz e (b) 650 MHz. 19. Para cada uma das seguintes molculas, (i) indique quantos grupos de prtons equivalentes existem e qual a multiplicidade para cada um dos

grupos: a) ClCH2CH2CH2Cl, b) CH3CHBrCH3, c) CH3CH2OCH3, (ii) faa um esboo dos espectros de RMN de 1H em funo do deslocamento qumico para cada um dos compostos, com os multipletos esperados. Obs.: considerar o acoplamento spin-spin apenas quando os ncleos (no caso, os ncleos de H) estiverem separados por no mximo 3 ligaes qumicas). 20. Identifique o composto, de frmula C4H8O, cujo espectro de RMN de prton mostrado abaixo.

21. Os espectros de RMN de 1H mostrados abaixo so de dois steres ismeros, de frmula C5H10O2, derivados do cido actico. Quais so as

estruturas dos dois ismeros? Notar que as intensidades dos picos so

proporcionais ao nmero de prtons que originam os sinais.

22. Faa um diagrama de desdobramento e uma representao esquemtica do espectro de primeira ordem de um composto AMX2, que tem os seguintes parmetros:

Frequncia de ressonncia (Hz, a partir do TMS) A= 110, M = 200 , , X = 290 Constantes de acoplamento (Hz) JAM = 10, JAX = 12, JMX = 3.