Química Orgánica III QF´s Guía de Estudio No. 1 Clave

GUÍA DE ESTUDIO No. 1
CLAVE 24/01/2014
Defina en forma clara y breve los siguientes términos e indique sus unidades y el símbolo
empleado para identificarlos:
Longitud de onda (λ): Es el período espacial o la distancia que hay de pulso a pulso.
(2pts.)
Amplitud (Aψ): La amplitud de un movimiento oscilatorio, ondulatorio o señal
electromagnética es una medida de la variación máxima del desplazamiento u otra
magnitud física que varía periódica o cuasiperiódicamente en el tiempo. (2pts.)
Período (P): Este término se utiliza regularmente para designar al intervalo de tiempo
necesario para completar un ciclo repetitivo, o simplemente el espacio de tiempo que dura
algo. (2pts.)
Frecuencia (f): Es una magnitud que mide el número de repeticiones por unidad de tiempo
de cualquier fenómeno o suceso periódico. (2pts.)
¿Cuál es la relación entre longitud de onda y frecuencia? Sí la velocidad de propagación
es constante, la longitud de onda λ es inversamente proporcional a la frecuencia f. Una
longitud de onda más larga corresponde a una frecuencia más baja, mientras que una
longitud de onda más corta corresponde a una frecuencia más alta. (3pts.)
¿Cómo se relaciona la energía de los fotones con la frecuencia? Fue inicialmente
propuesta como la constante de proporcionalidad entre la energía E de un fotón y la
frecuencia f de su onda electromagnética asociada. Esta relación entre la energía y la
frecuencia se denomina «relación de Planck»: E = h*f
Dado que la frecuencia f, la longitud de onda λ, y la velocidad de la luz c cumplen λ*f = c,
la relación de Planck se puede expresar como: (3pts.)
¿Qué es el número de onda y cuál es su relación con la energía de un fotón?
Número de onda: Es una magnitud de frecuencia que indica el número de veces que vibra
una onda en una unidad de distancia.
Se relacionan por medio de la fórmula de Rydberg ya que el número de ondas de la luz es
proporcional a la frecuencia (1/λ = frecuencia/c), y por eso también es proporcional a la
energía cuántica de la luz E. Así, 1/λ = E/hc. (3pts.)
¿Cuáles son esas interacciones electrónicas? (3pts.)
π, σ, n
¿Cuál es la notación utilizada para representar esas transiciones? (3pts.)
Transiciones σ
σ*
Transiciones n
n*
Transiciones n
π* π
π*
¿Cuáles son las que resultan observables en la región del ultravioleta cercano (200400nm)? (3pts.)
Transiciones n
π* π
π* (200-700nm)
¿Cuál es el término utilizado para definir al conjunto de átomos dentro de una molécula
que da origen a una absorbancia en el espectro UV-Vis? (3pts.)
Grupo cromóforo
De las siguientes estructuras, ¿Cuáles presentarán absorción en el espectro UV y
porqué?
a)
b)
c)
d)
e)
f)
g)
a= Los máximos de absorción debidos a las transiciones transiciones σ
observan en la región ultravioleta comúnmente accesible. (2pts.)
h) H2O
σ* nunca se
e,f,g y h= Los compuestos que contienen pares de electrones no compartidos (electrones
no enlazantes) son capaces de sufrir transiciones transiciones n
n*, se pueden
producir por radiación de la región comprendida entre 150 y 250nm, apareciendo, la
mayoría de los picos de absorción por debajo de 200nm. El número de grupos funcionales
orgánicos con picos n
σ* en la región ultravioleta de fácil detección es relativamente
pequeño. (2pts.)
b,c y d= La mayoría de las aplicaciones de espectroscopia de absorción en compuestos
orgánicos se basan en transiciones de los electrones n y π al estado excitado π* porque la
energía requerida para estos procesos produce picos de absorción dentro de un región
espectral experimentalmente accesible (200-700nm). Ambas transiciones requieren la
presencia de grupos funcionales no saturados que aportan los electrones π. (2pts.)
De acuerdo a su respuesta anterior, ¿Cuáles son las transiciones que darán origen a la
absorción en el espectro UV para cada estructura seleccionada por usted? (2pts.)
a= Transiciones σ
σ*
e,f,g y h= Transiciones n
n*
b,c y d= Transiciones n
π* π
π*
¿Cuáles son las transiciones que dan origen a las absorbancias más intensas? (2pts.)
Transiciones σ
σ*, comparando con otras posibles transiciones, la energía requerida
para que tenga lugar la transicion σ
σ* es grande.
Defina los siguientes términos:
Transmitancia (T): Es una magnitud que expresa la cantidad de energía que atraviesa un
cuerpo en la unidad de tiempo (potencia). (2pts.)
Absorbancia (A):
(2pts.)
Coeficiente de extinción molar (ε): Es un parámetro que define cuan fuertemente una
substancia absorbe la luz a una dada longitud de onda, por unidad de masa o por
concentración molar, respectivamente. (2pts.)
Ley de Beer: Es una relación empírica que relaciona la absorción de luz con las
propiedades del material atravesado. (2pts.)
Si un compuesto presenta un máximo de absorción a 235 nm, y una disolución 0.0002M
de ese compuesto en una celda de 1.0 cm presenta una transmitancia de 20% ¿Cuál es
el coeficiente de extinción molar del compuesto? (6.5pts.)
A= εbc
c= Concentración (M)
ε= Coeficiente de extinción molar ó absortividad molar (L/cm*mol)
b= Camino óptico de la radiación (cm)
A= 2-log10T%
c= 0.0002 M
b= 1.0 cm
T= 20% = A= 0.698970004
ε= ¿?
A= εbc
ε= A/bc = 0.698970004/1.0 cm * 0.0002 M = 3494.85002 L/cm*mol
Se sabe que ε para la anilina (λmax 280 nm) es de 1430. ¿Qué concentración deberá tener
una disolución de anilina para que la transmitancia sea de 30% usando una celda de 1.0
cm? ¿Cuál será la absorbancia de esa disolución? (6.5pts.)
ε= 1430 L/cm*mol
T= 30% = A= 0.522878745
b= 1.0 cm
c= ¿?
A= εbc
c= A/ εb = 0.522878745/1.0 cm * 1430 L/cm*mol = 3.656 * 10-4 M = 0.0003656 M
Utilizando las reglas de Woodward-Fieser, calcule λmax para cada uno de los siguientes
compuestos, dejando constancia de todos sus cálculos (40pts. 5c/u)
1.
2.
3.
4.
5.
6.
N.B.: 214nm, Grupo alquilo (R-): 3*5= 15nm = 229nm
N.B.: 253nm, Grupo alquilo (R-): 4*5= 20nm = 273nm
N.B.: 215nm, Grupo alquilo (β): 2*12= 24nm = 239nm
N.B.: 217nm, Grupo alquilo (R-): 2*5= 10nm = 227nm
N.B.: 207nm, Grupo alquilo (β): 2*12= 24nm = 231nm
N.B.: 214nm, Enlace exocíclico adicional: 5nm, Grupo alquilo (R-): 4*5= 20nm =
239nm
7. N.B.: 215nm, Conjugación extendida: 2*30= 60nm, Enlace exocíclico adicional:
3*5= 15nm, Grupo alquilo (β): 12nm, Grupo alquilo (γ): 18nm, Grupo alquilo (δ ó
más alla): 2*18= 36nm = 356nm
8. N.B.: 215nm, Conjugación extendida: 30nm, Enlace exocíclico adicional: 5nm,
Grupo alquilo (β): 12nm, Grupo alquilo (δ): 18nm = 280nm