1.17: مشکلات اضافی
- Page ID
- 215672
\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \)
\( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)
\( \newcommand{\dsum}{\displaystyle\sum\limits} \)
\( \newcommand{\dint}{\displaystyle\int\limits} \)
\( \newcommand{\dlim}{\displaystyle\lim\limits} \)
\( \newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)
( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\)
\( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\)
\( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\)
\( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\)
\( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)
\( \newcommand{\id}{\mathrm{id}}\)
\( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)
\( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\)
\( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\)
\( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\)
\( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\)
\( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\)
\( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\)
\( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\)
\( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\AA}{\unicode[.8,0]{x212B}}\)
\( \newcommand{\vectorA}[1]{\vec{#1}} % arrow\)
\( \newcommand{\vectorAt}[1]{\vec{\text{#1}}} % arrow\)
\( \newcommand{\vectorB}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \)
\( \newcommand{\vectorC}[1]{\textbf{#1}} \)
\( \newcommand{\vectorD}[1]{\overrightarrow{#1}} \)
\( \newcommand{\vectorDt}[1]{\overrightarrow{\text{#1}}} \)
\( \newcommand{\vectE}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash{\mathbf {#1}}}} \)
\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \)
\(\newcommand{\longvect}{\overrightarrow}\)
\( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)
\(\newcommand{\avec}{\mathbf a}\) \(\newcommand{\bvec}{\mathbf b}\) \(\newcommand{\cvec}{\mathbf c}\) \(\newcommand{\dvec}{\mathbf d}\) \(\newcommand{\dtil}{\widetilde{\mathbf d}}\) \(\newcommand{\evec}{\mathbf e}\) \(\newcommand{\fvec}{\mathbf f}\) \(\newcommand{\nvec}{\mathbf n}\) \(\newcommand{\pvec}{\mathbf p}\) \(\newcommand{\qvec}{\mathbf q}\) \(\newcommand{\svec}{\mathbf s}\) \(\newcommand{\tvec}{\mathbf t}\) \(\newcommand{\uvec}{\mathbf u}\) \(\newcommand{\vvec}{\mathbf v}\) \(\newcommand{\wvec}{\mathbf w}\) \(\newcommand{\xvec}{\mathbf x}\) \(\newcommand{\yvec}{\mathbf y}\) \(\newcommand{\zvec}{\mathbf z}\) \(\newcommand{\rvec}{\mathbf r}\) \(\newcommand{\mvec}{\mathbf m}\) \(\newcommand{\zerovec}{\mathbf 0}\) \(\newcommand{\onevec}{\mathbf 1}\) \(\newcommand{\real}{\mathbb R}\) \(\newcommand{\twovec}[2]{\left[\begin{array}{r}#1 \\ #2 \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\ctwovec}[2]{\left[\begin{array}{c}#1 \\ #2 \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\threevec}[3]{\left[\begin{array}{r}#1 \\ #2 \\ #3 \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\cthreevec}[3]{\left[\begin{array}{c}#1 \\ #2 \\ #3 \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\fourvec}[4]{\left[\begin{array}{r}#1 \\ #2 \\ #3 \\ #4 \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\cfourvec}[4]{\left[\begin{array}{c}#1 \\ #2 \\ #3 \\ #4 \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\fivevec}[5]{\left[\begin{array}{r}#1 \\ #2 \\ #3 \\ #4 \\ #5 \\ \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\cfivevec}[5]{\left[\begin{array}{c}#1 \\ #2 \\ #3 \\ #4 \\ #5 \\ \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\mattwo}[4]{\left[\begin{array}{rr}#1 \amp #2 \\ #3 \amp #4 \\ \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\laspan}[1]{\text{Span}\{#1\}}\) \(\newcommand{\bcal}{\cal B}\) \(\newcommand{\ccal}{\cal C}\) \(\newcommand{\scal}{\cal S}\) \(\newcommand{\wcal}{\cal W}\) \(\newcommand{\ecal}{\cal E}\) \(\newcommand{\coords}[2]{\left\{#1\right\}_{#2}}\) \(\newcommand{\gray}[1]{\color{gray}{#1}}\) \(\newcommand{\lgray}[1]{\color{lightgray}{#1}}\) \(\newcommand{\rank}{\operatorname{rank}}\) \(\newcommand{\row}{\text{Row}}\) \(\newcommand{\col}{\text{Col}}\) \(\renewcommand{\row}{\text{Row}}\) \(\newcommand{\nul}{\text{Nul}}\) \(\newcommand{\var}{\text{Var}}\) \(\newcommand{\corr}{\text{corr}}\) \(\newcommand{\len}[1]{\left|#1\right|}\) \(\newcommand{\bbar}{\overline{\bvec}}\) \(\newcommand{\bhat}{\widehat{\bvec}}\) \(\newcommand{\bperp}{\bvec^\perp}\) \(\newcommand{\xhat}{\widehat{\xvec}}\) \(\newcommand{\vhat}{\widehat{\vvec}}\) \(\newcommand{\uhat}{\widehat{\uvec}}\) \(\newcommand{\what}{\widehat{\wvec}}\) \(\newcommand{\Sighat}{\widehat{\Sigma}}\) \(\newcommand{\lt}{<}\) \(\newcommand{\gt}{>}\) \(\newcommand{\amp}{&}\) \(\definecolor{fillinmathshade}{gray}{0.9}\)تجسم شیمی
مسئله 1.18 هر یک از مدل های مولکولی زیر را به یک ساختار اسکلتی تبدیل کنید و فرمول هر کدام را بدهید. فقط اتصالات بین اتم ها نشان داده شده است. پیوندهای چندگانه نشان داده نمی شوند (سیاه = C، قرمز = O، آبی = N، خاکستری = H).
(الف) (ب)
مشکل 1.19 مدل زیر نمایشی از اسید سیتریک است، ماده اصلی در چرخه به اصطلاح اسید سیتریک، که توسط آن مولکول های غذایی در بدن متابولیزه می شوند. فقط اتصالات بین اتم ها نشان داده شده است. پیوندهای چندگانه نشان داده نمی شوند. ساختار را با نشان دادن موقعیت پیوندهای چندگانه و الکترون های جفت تنها (سیاه = C، قرمز = O، خاکستری = H) کامل کنید.
مشکل 1.20 مدل زیر نمایشی از استامینوفن است، یک مسکن درد که در داروخانه ها تحت نام های مختلف، از جمله تیلنول فروخته می شود. هیبریداسیون هر اتم کربن را در استامینوفن شناسایی کنید و بگویید کدام اتم ها جفت الکترون های تنها دارند (سیاه = C، قرمز = O، آبی = N، خاکستری = H).
مشکل 1.21 مدل زیر نمایشی از آسپارتام، C 14 H 18 N 2 O 5 است که به صورت تجاری تحت نام های زیادی از جمله NutraSweet شناخته می شود. فقط اتصالات بین اتم ها نشان داده شده است. پیوندهای چندگانه نشان داده نمی شوند. ساختار آسپارتام را کامل کنید و موقعیت های اوراق قرضه چندگانه را نشان دهید (سیاه = C، قرمز = O، آبی = N، خاکستری = H).
پیکربندی الکترون
مسئله 1.22 هر یک از عناصر کمیاب غذایی زیر چند الکترون ظرفیت دارد؟
(الف) روی (ب) ید (ج) سیلیکون (د) آهن
مسئله 1.23 پیکربندی الکترون حالت زمین را برای هر یک از عناصر زیر ارائه دهید:
(a) پتاسیم (ب) آرسنیک (ج) آلومینیوم (د) ژرمانیوم
ساختارهای الکترون-نقطه و خط پیوند
مشکل 1.24 فرمول های احتمالی برای مولکول های زیر چیست؟
(الف) NH؟ OH (ب) AlCl؟ (ج) CF 2 کلر؟ (د) چ؟ O
مشکل 1.25 چرا مولکول هایی با فرمول های زیر نمی توانند وجود داشته باشند؟
(a) CH 5 (ب) C 2 H 6 N (ج) C 3 H 5 بر 2
مسئله 1.26 یک ساختار نقطه الکترونی برای استونیتریل، C 2 H 3 N، که حاوی پیوند سه گانه کربن-نیتروژن است، ترسیم کنید. اتم نیتروژن چند الکترون در پوسته بیرونی خود دارد؟ چند نفر پیوند دارند و چند نفر غیر پیوندی هستند؟
مشکل 1.27 یک ساختار پیوند خطی برای وینیل کلرید، C 2 H 3 Cl، ماده اولیه ای که پلاستیک PVC پلی (وینیل کلراید) از آن ساخته شده است، ترسیم کنید.
مسئله 1.28 هر الکترون ظرفیت غیر پیوندی را که در ساختارهای زیر وجود ندارد پر کنید:
(الف) (ب)
(ج)
مشکل 1.29 ساختارهای پیوند خطی زیر را به فرمول های مولکولی تبدیل کنید:
(الف) (ب)
(ج)
(د)
مشکل 1.30 فرمول های مولکولی زیر را به ساختارهای پیوند خطی تبدیل کنید که با قوانین ظرفیت سازگار هستند:
(الف) C 3 H 8 (ب) CH 5 N (ج) C 2 H 6 O (2 احتمال)
(د) C 3 H 7 Br (2 امکانات) (ه) C 2 H 4 O (3 احتمال) (f) C 3 H 9 N (4 احتمال)
PROBLEM 1.31 یک نمایش سه بعدی از اتم کربن حاوی اکسیژن در اتانول، CH 3 CH 2 OH، با استفاده از قرارداد استاندارد خطوط جامد، گوه ای و خط کشیده ترسیم کنید.
مشکل 1.32 اسید اگزالواستیک، یک واسطه مهم در متابولیسم مواد غذایی، دارای فرمول C 4 H 4 O 5 است و شامل سه پیوند C==O و دو پیوند O—H است. دو ساختار ممکن را پیشنهاد دهید.
مشکل 1.33 ساختارهایی را برای مولکول های زیر ترسیم کنید و جفت های تنها را نشان دهید:
(a) اکریلونیتریل، C 3 H 3 N، که حاوی پیوند دوگانه کربن-کربن و یک پیوند سه گانه کربن-نیتروژن است
(ب) اتیل متیل اتر، C 3 H 8 O، که حاوی یک اتم اکسیژن است که به دو کربن متصل شده است
(ج) بوتان، C 4 H 10، که شامل زنجیره ای از چهار اتم کربن است
(د) سیکلوهگزن، C 6 H 10، که حاوی حلقه ای از شش اتم کربن و یک پیوند دوگانه کربن-کربن است
هیبریداسیون
مشکل 1.34 هیبریداسیون هر اتم کربن در استونیتریل چیست (مشکل 1-26)؟
مسئله 1.35 چه نوع هیبریداسیون برای هر اتم کربن در مولکول های زیر انتظار دارید؟
(الف) (ب)
(ج)
(د)
مسئله 1.36 شکل بنزن چیست و برای هر کربن چه هیبریداسیون انتظار دارید؟
مسئله 1.37 چه زاویه پیوندی برای هر یک از اتم های نشان داده شده انتظار دارید و چه نوع هیبریداسیون برای اتم مرکزی در هر مولکول انتظار دارید؟
(الف) (ب)
(ج)
مسئله 1.38 ساختارهایی را برای مولکول هایی پیشنهاد می کند که توضیحات زیر را برآورده می کنند:
(a) شامل دو sp 2 - کربن هیبرید و دو sp 3 - کربن هیبرید
(ب) فقط شامل چهار کربن است که همه آنها sp 2 -هیبرید هستند
(c) حاوی دو کربن sp هیبرید شده و دو کربن sp 2 هیبرید
مسئله 1.39 چه نوع هیبریداسیون برای هر اتم کربن در مولکول های زیر انتظار دارید:
(الف) (ب)
مشکل 1.40 پیریدوکسال فسفات، یکی از بستگان نزدیک ویتامین B 6، در تعداد زیادی از واکنش های متابولیکی نقش دارد. هیبریداسیون و زاویه پیوند برای هر اتم غیرانتهایی چقدر است؟
سازه های اسکلتی
مشکل 1.41 ساختارهای زیر را به نقشه های اسکلتی تبدیل کنید:
(الف) (ب)
(ج)
(د)
مشکل 1.42 چند هیدروژن به هر اتم کربن در مواد زیر پیوند دارند و فرمول مولکولی هر کدام چیست؟
(الف) (ب)
(ج)
مشکل 1.43 Quetiapine، که به عنوان Seroquel به بازار عرضه می شود، یک داروی ضد روان پریشی است که به شدت تجویز می شود که در درمان اسکیزوفرنی و اختلال دوقطبی استفاده می شود. نمایش زیر را به یک ساختار اسکلتی تبدیل کنید و فرمول مولکولی quetiapine را بدهید.
مشکل 1.44 چند هیدروژن به هر اتم کربن در (الف) عامل ضد آنفلوانزا اوسلتامیویر، که به عنوان تامیفلو به بازار عرضه می شود، و (ب) کلوپیدوگرل مهار کننده تجمع پلاکت، که به عنوان پلاویکس به بازار عرضه می شود، پیوند می خورند؟ فرمول مولکولی هر کدام را بدهید.
(الف) (ب)
مشکلات عمومی
مشکل 1.45 چرا فکر می کنید هیچ کس تا به حال نتوانسته سیکلوپانتین را به عنوان یک مولکول پایدار بسازد؟
مسئله 1.46 آلن، H 2 C=C=CH 2، دارای دو پیوند دوگانه مجاور است. تصویری بکشید که اوربیتالهای درگیر در پیوندهای σ و π آلن را نشان دهد. آیا اتم کربن مرکزی sp 2 - یا sp -هیبرید شده است؟ در مورد هیبریداسیون کربن های انتهایی چطور؟ چه شکلی برای آلن پیش بینی می کنید؟
مشکل 1.47 آلن (به PROBLEM قبلی مراجعه کنید) از نظر ساختاری با دی اکسید کربن، CO 2 مرتبط است. تصویری بکشید که اوربیتالهای درگیر در پیوندهای σ و π CO 2 را نشان دهد و هیبریداسیون احتمالی کربن را شناسایی کنید.
مشکل 1.48 ساختار الکترون نقطه کافئین را کامل کنید، تمام الکترون های جفت تنها را نشان دهید و هیبریداسیون اتم های نشان داده شده را شناسایی کنید.
مشکل 1.49 اکثر گونه های آلی پایدار دارای اتم های کربن چهار ظرفیتی هستند، اما گونه هایی با اتم های کربن سه ظرفیتی نیز وجود دارند. کربوکاتیون ها یکی از این دسته از ترکیبات هستند.
(الف) اتم کربن با بار مثبت چند الکترون ظرفیت دارد؟
(ب) انتظار دارید این اتم کربن چه هیبریداسیون داشته باشد؟
(ج) کربوکاتیون احتمالاً چه هندسه ای دارد؟
مشکل 1.50 کربانیون گونه ای است که حاوی کربن سه ظرفیتی با بار منفی است.
(الف) رابطه الکترونیکی بین کربنیون و یک ترکیب نیتروژن سه ظرفیتی مانند NH 3 چیست؟
(ب) اتم کربن با بار منفی چند الکترون ظرفیتی دارد؟
(ج) انتظار دارید این اتم کربن چه هیبریداسیون داشته باشد؟
(د) کاربانیون احتمالاً چه هندسه ای دارد؟
PROBLEM 1.51 گونه های کربن دو ظرفیتی به نام کاربن ها قادر به وجود زودگذر هستند. به عنوان مثال، متیلن، :CH 2، ساده ترین کاربن است. دو الکترون غیر مشترک در متیلن می توانند در یک اوربیتال واحد جفت شوند یا در اوربیتال های مختلف جفت نشده باشند. نوع هیبریداسیون را که انتظار دارید کربن در متیلن منفرد (جفت شده با اسپین) و متیلن سه گانه (اسپین-جفت نشده) اتخاذ کند، پیش بینی کنید. یک تصویر از هر یک از آنها بکشید و اوربیتال های ظرفیت را بر روی کربن شناسایی کنید.
مشکل 1.52 دو ماده مختلف فرمول C 4 H 10 دارند. هر دو را قرعه کشی کنید و بگویید که چگونه آنها متفاوت هستند.
مشکل 1.53 دو ماده مختلف فرمول C 3 H 6 دارند. هر دو را قرعه کشی کنید و بگویید که چگونه آنها متفاوت هستند.
مشکل 1.54 دو ماده مختلف فرمول C 2 H 6 O دارند. هر دو را بکشید و بگویید که چگونه آنها متفاوت هستند.
مسئله 1.55 سه ماده مختلف حاوی پیوند دوگانه کربن-کربن هستند و فرمول C 4 H 8 دارند. آنها را قرعه کشی کنید و بگویید که چگونه آنها متفاوت هستند.
مشکل 1.56 در میان رایج ترین داروهای بدون نسخه که ممکن است در کابینت دارو پیدا کنید، مسکن های خفیف مانند ایبوپروفن (Advil، Motrin)، ناپروکسن (Aleve) و استامینوفن (Tylenol) هستند.
(a) هر مولکول چند کربن هیبریدی sp 3 دارد؟
(ب) هر مولکول چند کربن sp 2 هیبرید دارد؟
(ج) چه شباهت هایی را می توانید در ساختار آنها مشاهده کنید؟