Unidade 01 Teoria Estrutural

Slides de aula

1. Universidade Federal do Ceará ARR12018

Centro de Ciéncias
Departamento de Química Orgánica e Inorgánica
Química Orgánica |

Prof. Dr. José Nunes da Silva Jr.
[email protected]

2. Teoria Estrutural

Ligaçôes Covalentes

Teoria de Lewis

Hibridizagao

Teoria de Repulsáo dos Pares de Elétrons
Ligagöes Polares e Apolares
Representagöes das Moléculas

Cargas Formais

Efeito Indutivo

Ressonáncia

Forcas Intermoleculares

Aromaticidade

3. Questionamentos

Prot. Nunes

Por que as substancias ao nosso redor se comportam diferentemente?

Por exemplo, por que sal de cozinha (ou qualquer outra substancia
iónica) é um:

sólido duro,

frágil,

de alto ponto de fusáo e
conduz uma corrente elétrica
somente quando fundidos
ou dissolvidos na água?

4. Questionamentos

Por que a cera da vela (junto com a maioria das substáncias covalentes)
apresenta:

> baixo ponto de fusáo,
> sáo macios,
> e náo sao condutores de eletricidade?

5. Questionamentos

E por que o cobre (e outras substáncias metálicas) sao:

brilhantes,

maleáveis,

capazes de gerarem fios (ductilidade),

capazes de conduzir uma corrente se fundido ou sólido?

6. Resposta

Prot. Nunes

As respostas estáo no tipo de ligacáo dentro da substáncia, as quais sao
responsaveis pelo comportamento de substancias.

Em nivel atómico, podemos distinguir um metal de um com

base em varias propriedades que se correlacionam com a posigáo na
tabela periódica.

E metais
E näo-metais
E semi-metais

FE [78

Mn

Te

Re

Bh

7. Ligagöes Químicas

Prot. Nunes

Trés tipos de ligacáo sáo resultantes de trés formas de combinacáo entre

metal + (NaCl) ligacáo ¡iónica
+ (C-F) ligagáo covalente

metal + metal (Fe) ligaçäo metálica

E metais
O näo-metais
El semi-metais

8. Ligacáo lónica

Prot. Nunes

A ligacáo ¡iónica é caracterizada pela transferência de elétrons entre os
átomos com grandes diferengas de suas tendéncias para perder (metais)
ou ganhar elétrons

O metal (energia de ionizaçäo baixa) perde um ou dois elétrons de
valéncia, e o átomo

Metais Náo- Metais

Porde elétrons. “Santa olétons

He
| Ne|2

| Ar

| Kr

Xe|s

9. Metal + Náo-metal

Prot. Nunes

A transferéncia de elétrons de metal para ocorre, e cada átomo
forma um fon com configuraçäo eletrónica de gas nobre.

A entre esses ions positivos e negativos constitui
uma matriz tridimensional de um sólido iónico, cuja fórmula química
representa a relagáo -änion.

10. Ligacóes Covalentes

Prot. Nunes

NAO pode resultar de uma reagäo entre dois näo-
metais,

> porque a diferenca de eletronegatividade entre os átomos
náo é grande o suficiente para a transferéncia de elétrons
acontecer.

Eletronegatividade
0.7

Escala de Pauling

11. Ligacóes Covalentes

Prot. Nunes

Em vez disso, reaçôes entre dois näo-metais resultam em ligaçäo
covalente.

A ligacáo covalente é formada quando dois átomos com diferenca de
eletronegatividade muito pequena (ou zero) compartilham um ou
mais pares de elétrons.

— nuvem eletrónica
2

y] SI Ce
repulsáo —— núcleo

12. Formacáo de Ligacóes Covalentes

O caso mais simples de ocorre na

|

Aumentando a energia

Aumentando a distancia internuclear ——*

13. Teoria da Ligacáo de Valéncia

Prot Nunes
A ligagáo covalente é descrita como um par de elétrons

compartilhados após a de dois
átomos.

Esta é a idéia básica da

14. Ligaçäo no H,: Modelo Ligacáo de Valéncia

A aproximagäo dos dois orbitais atómicos 1s sobre um mesmo eixo, leva à
formagäo de uma ligaçäo sigma (0).

15. Formacáo de Ligacóes Covalentes

Prot. Nunes

Outros pares de átomos näo-metälicos compartilham seus pares de
elétrons

> buscando uma configuraçäo eletrónica mais estável, a
mesma que a de um gás nobre.

A maioria das ligagöes covalentes envolvem o compartilhamento
de dois, ou seis elétrons, isto é, 1, 2 ou 3 pares de elétrons:

= ligagäo covalente simples: 1 par de elétrons compartilhado.
. compartilhados

= ligagäo covalente tripla: 3 pares de elétrons compartilhados

16. Estrutura dos Compostos

Agora que já entendemos o porqué que dois náo-metais formam
ligaçôe covalentes,

temos que entender como estes

Por exemplo:

Como seria a estrutura do diclorometano (CH,CI,)?

17. Estrutura de Lewis

CH,Cl,

1C
2Cl

Escolhe-se o atomo menos eletronegativo para ser o atomo central: C

CI:

18. Ligaçôes no Diclorometano

A estrutura de Lewis, com relagáo ao diclorometano, pois
sugere que:

a estrutura seria planar com ángulos de ligaçäo iguais a 90°, e

haveria a possibilidade de haver dois isömeros.

> Náo é planar
> Angulos ~ 109°
> Somente 1 isómero

19. Carbono faz 4 ligacóes?

Além disso, como explicar a formagäo de 4 ligagöes se o carbono
possui apenas ?

gC: 15? 2s? 2p?

21. Hibridizaçäo

Prot. Nunes

Processo através do qual
> gerando novos orbitais atómicos
> com energias intermediarias em relagäo aos orbitais
puros que se misturaram.
Portanto, trata-se de um proceso termodinamicamente favoravel,

> uma vez que os a somatória da entapia dos orbitais
hibridizados é menor que a

22. Metano: Hibridizacáo sp*

3 À
2e + +

a

Estado Estado Estado
fundamental hibridizado

23. Exercitando Hibridizacáo sp?

Construa um diagrama de orbitais para o nitrogénio na amónia, supondo
hibridagäo sp?. >
hy a
H

Em que tipo de orbital os pares de elétrons isolados estaráo, e quais os
orbitais que se envolveráo nas ligagöes?

met ttt

Estado Estado
fundamental hibridizado

24. Exercitando Hibridizacáo sp?

Construa um diagrama de orbitais para o , supondo
hibridagäo sp?. rn
A

H H

Em que tipo de orbital os pares de elétrons isolados estaráo, e quais os
orbitais que se envolveráo nas ligagöes?

pt

Estado Estado
fundamental hibridizado

25. Eteno: Hibridizacáo sp?

O esquema de hibridizacáo é determinado pelo número de átomos com o qual
o carbono está diretamente ligado.

No eteno, cada carbono da dupla ligacáo está ligado a 3 diferentes átomos
através de 3 ligacóes o e, portanto,

Estado Estado
fundamental hibridizado

26. Prot. Nunes

sp? Orbital

p Orbital >

27. Eteno: Estutura

Bond: 2 ] h ur Bonds > À
o Bonds ci d So D à
— ss \
a Bond NA
overlap

28. Hibridizacáo sp?

Atomic orbitals oan oD E

LER

AER easing DA — Woodman (Wiley)

29. Exercitando Hibridizacáo sp?

Construa um diagrama de orbitais para o nitrogénio na funçäo imina,
supondo hibridaçäo sp? do nitrogénio

Em que tipo de orbital os pares de elétrons isolados estaráo, e quais os
orbitais que se envolveráo nas ligagöes?

i
—

Estado Estado Estado
fundamental hibridizado

30. Etino: Hibridizacáo sp

808 180%
4 \

céct
106 120 106
pm pm pm

Uma vez que cada carbono no está ligado a 2 outros átomos, a

hibridagáo do orbital modelo exige que cada carbono tenha 2 orbitais
equivalentes disponíveis para a

2

2p

4
eg FE

Energy —

Estado Estado
fundamental hibridizado

31. Etino: Hibridizacáo sp

sp Orbital

" ova

32. Hibridizacáo sp

Atomic Orbitals She u J
E zZ —

©
E
><
2p:

E

anti TEASING CAPERS -- Woodman (Wiley)

33. Exercitando Hibridizacáo sp

Construa um diagrama de orbitais para o nitrogénio na nitrila, supondo
hibridaçäo sp?. H—C==N:

Em que tipo de orbital os pares de elétrons isolados estaráo, e quais os
orbitais que se envolveráo nas ligagöes?

mt

&
3
a

Estado Estado Estado
fundamental hibridizado

34. Etano, Eteno e Etino

Prot. Nunes

Comp. ligagáo 1.54 À 1.34 À 1.204

Energia ligaçäo 368 kJ/mol 632 kJ/mol 820 kJ/mol

35. Prot. Nunes

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TRPEV

[email protected]

36. Predizendo a Geometria - TRPEV

Prot. Nunes

é útil para prevermos

a geometria de um pequeno composto, através do numero de pares
de elétrons existente ao redor do atomo central.

e pares livres.

O número total pares de elétrons (| + livres) é chamado de número
estérico

> indica o número de pares de elétrons que estáo se repelindo ao
redor do átomo central

> A repulsáo faz com que os pares de elétrons se disponham no
espago tridimensional de modo a obter distancia máxima entre
si.
> Como resultado, a geometria do átomo central será
determinada pelo número estérico.

37. Predizendo a Geometria - TRPEV

# pares ligantes # pares ligantes

# pares ligantes

numero estérico numero estérico

tetraédrica

piramide trigonal

numero estérico

38. Geometrias Resultantes da Hibridizacáo sp?

Prof. Nunes

BF, - Numero estérico = 3

trigonal plana

O boro tem trés elétrons de valéncia, cada um deles usado para formar uma
ligagáo.

O resultado é trés ligagóes ce , dando um número estérico de
3.

O átomo de boro central requer, portanto, trés orbitais, em vez de quatro, e
deve ser hibridizado sp?, em uma disposigáo trigonal plana. Sid

39. Geometrias Resultantes da Hibridizacáo

- Número estérico = 3

it pares livres =1

número estérico =3

O átomo de nitrogénio possui hibridagäo

O estado de hibridagáo é sempre caracterizado por uma disposigáo
de pares de elétrons.

Prot. Nunes

40. Geometrias Resultantes da Hibridizacáo

Prot. Nunes

Hz - Número estérico = 2

# pares livres
número estérico

O átomo de berilio tem dois elétrons de valéncia, cada qual é utilizado para
formar uma ligagáo sigma

> O resultado sáo e nenhum par livre, dando um
número estérico igual a 2.

> O átomo de berilio central requer, portanto, apenas dois orbitais e
deve ser hibridizado.

> Lembre-se que os alcangam a separagáo
máxima quando estáo lineares.

41. Resumo: Hibridacáo x

Prot. Nunes

tetraédrica
piramidal

angular

linear

linear

42. Representaçôes das Moléculas

Universidade Federal do Ceará
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Prof. Dr. José Nunes da Silva Jr.
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43. Representaçôes das Moléculas

Prot. Nunes

Os químicos usam muitos

Vamos considerar a estrutura do isopropanol, também chamado de álcool
de isopropílico.

A estrutura deste composto é mostrada abaixo numa variedade de estilos
de desenho:

(CH3)2CHOH

44. Representacáo das Moléculas

C3HgO

Formula
molecular

A formula molecular de um composto simplesmente
(C3H,0).

Nenhuma informagäo estrutural é fornecida.

Na verdade, existem trés isómeros constitucionais com fórmula molecular
C¿Hg0: isopropanol, propanol e etil metil éter.

ern" Ag

45. Representacáo das Moléculas

(CH3}CHOH

Estrutura
condensada

Nesta representaçäo,

Por exemplo, o isopropanol tem dois grupos CH,, os quais estáo ligados ao
átomo de carbono central, mostrado como este: (CH3),CHOH.

Mais uma vez, este estilo de desenho é prático apenas para pequenas
moléculas com estruturas simples.

46. Representacáo das Moléculas

Prot. Nunes

As ligagóes C-H náo sáo todas desenhadas explicitamente.

> Por exemplo, no desenho acima, refere-se a um

Mais uma vez, este estilo de desenho é prático apenas para pequenas
moléculas.

47. Representacáo das Moléculas

Estrutura
de Lewis

A vantagem das estruturas de Lewis é que

No entanto, as estruturas de Lewis sáo mais adequadas para
moléculas muito pequenas.

Para moléculas maiores, torna-se extremamente cansativo
desenhar a ligagáo de cada átomo.

48. Estruturas em Linha

Nao é prätico desenhar estruturas de Lewis para todos os compostos,
especialmente os grandes.

Como exemplo, considere a estrutura da
mais comumente usados da familia penicilina:

49. Estruturas em Linha

Estruturas em linha nao só simplificam o processo de desenho, mas
também sáo mais fáceis de ler.

A estrutura em linha de ligagäo para

50. Como Desenhar Estruturas em Linha

(S54)
As estruturas de linha sao desenhadas em um formato em zigue-zague,
onde ou representa um atomo de carbono.

Por exemplo, cada um dos seguintes compostos tem seis atomos de
carbono.

sáo mostradas com , e as ligagöes triplas sao
mostradas comtrés linhas:

IN

51. Como Desenhar Estruturas em Linha

Observe que as ligaçôes triplas sao desenhadas de forma linear em vez
de em um formato em zigue-zague,

> porque as ligaçôes triplas

que

Os dois átomos de carbono de uma ligacáo tripla e os dois átomos de
carbono ligados a eles estáo em linha reta.

Todas as outras ligagöes säo desenhadas em um formato em zigue-
zague.

52. Como Desenhar Estruturas em Linha

Os atomos de hidrogénio ligados a carbonos também

nas estruturas da linha de ligagáo, porque € assumido que cada átomo de
carbono possuirá átomos de hidrogénio suficientes para atingir um total
de 4 ligaçôes.

en O desenho indica apenas duas ligagöes
o „ sonectadas da este átomo de carbono.

Portanto, podemos inferir que deve haver mais duas ligagóes a átomos de
hidrogénio que nao aparecem (para dar um total de quatro ligagöes).

Desta forma, todos os átomos de hidrogénio sáo inferidos desenhando:

AK

53. Como Desenhar Estruturas em Linha

Quando estiver desenhando estruturas em linha, siga as seguintes

Atomos de carbono em uma cadeia linear devem ser desenhados no
formato de zigue-zague.

IE
© cok é desenhada assim
H

H

Quando desenha ligaçôes duplas, desenhe todas as ligaçôes tao distantes
quanto possivel.

o
J muito melhor que [J
N

©.

54. Como Desenhar Estruturas em Linha

Quando desenhar ligagóes simples, a

é o mesmo que
CI

Todos os (atomos diferentes de C e H) devem ser
desenhados, e qualquer hidrogénio ligado a um heteroatomo deve ser
desenhado.

¿0H
é desenhado assim A
am

Nunca desenhe carbonos com mais que 4 ligagöes.

55. Exercicio

Para cada uma das seguintes moléculas, determine o número de átomos de
carbono presentes, e depois determine o

QT

I
TN

@ |

56. Caderno Hexagonal

57. Representacáo das Moléculas

(linha):

Ligacóes alternadas
Ligagöes eclipsadas

H H
\

Ha7=H
HH
cavalete

HH

3 H
H 3
H

projegáo de Newman

projecáo de Newman

Prot. Nunes

58. Projecáo de Newman
Para entender o que uma projecáo de Newman representa, considere o
(cunha e traco) do etano.
Gire a estrutura 45° sobre o eixo vertical desenhado em cinza para que todos os
da página e todos os H azuis voltam atrás da página,

obetendo a representacáo cavalete.

Girando a estrutura cavalete mais 45°, obteremos a projeçäo de Newman.

cavalete

59. Projecáo de Newman

O ponto no centro do desenho representa o , enquanto o círculo
representa o carbono de trás.

carbono da trás

Y,

H

60. Projecáo de Newman

Desenhe uma projeçäo Newman do seguinte composto, conforme visto a partir do
ángulo indicado:

observador

Identifique os átomos de carbono da edetrás.

H apontando para cima e para a esquerda

Br apontando para cima
e para a direita

metila no plano apontando para baixo

61. Projecáo de Newman

Desenhe uma projeçäo Newman do seguinte composto, conforme visto a partir do
ángulo indicado:

observador

Identifique os átomos de carbono da edetrás.

carbono de trás

metila no plano CH)

apontando para cima
CH;

Br
Es U, apontando para baixo

Br apontando para baixo épars à esquerda
e para a direita

62. Projecáo de Newman

N 0

observador Ir

Br

Coloque as partes juntas....

carbono de träs
CH3

Br

63. Projecáo de Newman

Em cada caso abaixo, desenhe uma projecáo de Newman como vista do ángulo
indicado:

64. Projecáo de Newm

Em cada caso abaixo, desenhe uma projecáo de Newman como vista do ángulo
indicado:

65. Projecáo de Newm

Desenhe uma estrutura de linha de ligaçäo para cada um dos seguintes compostos:

66. Projecáo de Fische

Existe outro estilo de desenho que é frequentemente usado quando se lida com
compostos contendo

Esses desenhos, chamados de projecóes de Fischer, foram criados pelo alemáo o
químico Emil Fischer em 1891, o qual estava investigando acúcares.

Para desenhar esses compostos rapidamente, ele desenvolveu um método mais
rápido para desenhar E

67. Projecáo de Fische

Existe outro estilo de desenho que é frequentemente usado quando se lida com
compostos contendo

Esses desenhos, chamados de projecóes de Fischer, foram criados pelo alemáo o
químico Emil Fischer em 1891, o qual estava investigando acúcares.

Para desenhar esses compostos rapidamente, ele desenvolveu um método mais
rápido para desenhar E

68. Projecáo de Fischer

Para cada em uma projecáo de Fischer,
> linhas horizontais sáo consideradas fora da página, e as

> linhas verticais sáo consideradas para ir atrás da página:

69. Universidade Federal do Ceará
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Formais

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70. Cargas Formais

Prot. Nunes

está associada a qualquer átomo
náo

sáo extremamente importantes,
> devem ser mostradas em estruturas em linha.

Uma ausente torna uma estrutura em linha incorreta e,
portanto, inútil.
> Assim, vamos rapidamente identificar as cargas
formais em estruturas em linha.

71. Cargas Formais

Agora vamos considerar cargas formais sobre

Vimos que o geralmente a
© que nos permite "ver" todos os átomos de hidrogénio, mesmo
que eles náo sejam explicitamente mostrados em estruturas em
linha.

Agora devemos modificar essa regra:

Um geralmente
tera quatro ligagöes
somente quando

Quando um
carregar carga (positiva C* ou negativa C”),
tera trés ligagöes em vez de quatro.

72. Cargas Formais

Para entendermos melhor, vamos considerar primeiro o , e entáo
consideraremos o C-.

Lembre-se que o número de valéncia para um é quatro.

Assim, para ter uma
um átomo de carbono deve ‘estar faltando um elétron. Em
outras palavras, ele deve ter apenas trés elétrons de valéncia.

Tal só pode formar trés ligaçôes.

® ®

Nenhum atomo de H Um atomo de H Dois atomos de H
sobre o carbono sobre o carbono sobre o carbono

73. Cargas Formais

Prot. Nunes

Agora vamos nos concentrar nossa atençäo em
, isto é,

i
H—c:°

|
H

Em outras palavras o ätomo de carbono deve ter 5 elétrons de valéncia.

74. Cargas Formais

Prot. Nunes

O mesmo acontece com outros atomos.

Exemplos:

75. Cargas Formais

Prot. Nunes

Exercicios: Determine a carga formal dos atomos de nitrogénio e oxigénio
em cada um dos exemplos abaixo:

a A 2

a
| Cañon | ton | onen

76. Identificando Pares de Elétr Livres

Prot. Nunes

Para determinarmos a sobre um átomo,

Para sabermos quantos pares livres ele tem,
> devemos saber a carga formal do átomo.

N

Vamos examinar onde nem os pares de elétrons livres A
nem a carga formal sao representadas. SY

Carga formal

# é valéncia

77. Identificando Pares de Elétrons Livres

© a ®
| l

1 ligaçäo + 3 pares livres 2 ligagöes + 2 pares livres 3 ligaçôes + 1 pares livres

Exemplos: Exemplos: Exemplos:

e
fo)

A 70H
ÈS aN i

78. Identificando Pares de Elétrons Livres

Desenhe nos átomos de oxigénio em
cada um dos exemplos abaixo.

79. Identificando Pares de Elétr

>)

|

2 ligagóes + 2 pares livres
Exemplos:

&.
— SD h

2
AL

e

AL

Sem
carga
3 ligaçôes + 1 pares livres
Exemplos:

o

|

4 ligagöes + 0 pares livres
Exemplos:

lo '
—N=— nenhum par livre

le
¿Nx nenhum par livre

nenhum par livre

80. Identificando Pares de Elétrons Livres

Exercício: Desenhe todos os pares de elétrons nos átomos de
cada um dos compostos abaixo.

.. a a
“NTO

NT
(a) À (b) 4 (c) en

N
nt EN -_ Ce

(e) Hoy MN_/ (9)

81. Universidade Federal do Ceará
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Ressonáncia

Distribuicáo eletrónica nas moléculas

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Distribuicáo eletrónica nas moléculas

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83. Efeito Indutivo

O efeito indutivo € um estado permanente de polarizagäo em uma ligagáo
entre dois átomos diferentes.

dentre os dois átomos da ligagáo.

VIA VIA
o|rF

16 | 17
sa

84. Efeito Indutivo

Prot. Nunes

O efeito indutivo é um fenómeno dependente da distancia.

O átomo acima adquire uma carga ligeiramente negativa (5), e o átomo de
carbono é uma carga ligeiramente positiva (5*), o que significa que a
ligagáo está polarizada.

+ a ae
c—=F OA
5 & 8555" 55*

Se o átomo eletronegativo estiver conectado a uma cadeia de átomos de
carbono, entáo a carga positiva é retransmitida para os outros átomos de
carbono.

C,, com sua carga positiva, exerce uma atragäo nos elétrons de C,, mas a
atraçäo é mais fraca do que está entre F e C,.

85. Efeito Indutivo

Existem duas categorias de efeitos indutivos:

efeito indutivo
Il. efeito indutivo doador de elétrons

Estes efeitos indutivos relativos sáo medidos com referéncia ao
hidrogénio:

> H > H,C- > Me,CH- > MeCH; > H3C-

+
(we
Doam densidade eletrönica para o C

86. Prot. Nunes

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Distribuicáo eletrónica nas moléculas

[email protected]

87. Ressonáncia - In

Ainsuficiéncia das estruturas em linha

Vimos que as estruturas em linha é geralmente a maneira mais eficiente e preferida
de desenhar uma estrutura de um composto organico.

No entanto, as estruturas de linha de ligaçäo apresentam um

Especificamente, um par de elétrons de ligaçäo é sempre representado como
uma linha que é desenhada entre dois átomos,

o que implica que os
diretamente entre dois átomos.

pl
Em alguns casos, esta afirmaçäo é aceitável

88. Ressonáncia - In

Mas, em outros casos, Esta afirmaçäo NAO é correta

Por exemplo, considere o seguinte fon, carbocation alila:

a por uma regiáo maior da
molécula.

Todos os trés carbonos sáo sp?, possuindo . Dizemos
que um sistema x está formado, e os dois elétrons da ligaçäo x tém
liberdade para se deslocalizar entre os trés átomos de carbono.

89. Ressonancia

A abordagem que os quimicos usam para lidar com a das estruturas de
linha é chamada de

De acordo com essa abordagem, desenhamos mais de uma estrutura de linha de
ligaçäo e, em seguida, mentalmente juntou-os:

90. Ressonancia

Esses desenhos sáo chamados de , e elas mostram que a
carga positiva é deslocalizada em dois locais.

Observe que separamos as estruturas de ressonáncia com um seta com duas pontas,
e colocamos colchetes em torno das estruturas.

> Aseta e os colchetes indicam que os desenhos sao
ou do cation alila.

> Uma única espécie, chamada de híbrido de ressonáncia, é a composiçäo das
duas formas de ressonáncia..

91. Ressonáncia - Software Educacional

[RESSONÁNCIA]

http://www.Idse.ufc.br/ressonancia

92. Prot. Nunes

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Exercicios

[email protected]

93. Exercicios

Para cada um dos exemplos abaixo, determine se abaixo
representa um

94. Exercicios

Para cada um dos exemplos abaixo, que
é formada a partir do movimento indicado pelas setas curvas. Náo se
esquega das cargas formais.

95. Exercicios

Para cada um dos exemplos abaixo, que
é formada a partir do movimento indicado pelas setas curvas. Náo se
esquega das cargas formais.

:0H Se À

96. Exercicios

Para cada um dos exemplos abaixo,

97. Exercicios

Para cada um dos exemplos abaixo,

98. Exercicios

Desenhe a(s) estrutura(s) de ressonáncia de cada um dos compostos
abaixo.

0)
O
PÈRES TORA
whe ( SOS e SN y Ang?

b) ©

99. Exercicios

Desenhe a(s) estrutura(s) de ressonáncia de cada um dos compostos
abaixo.

Sy

SN
N
o cua mm ASIS ps

100. Exercicios
Desenhe todas as estrutura(s) de ressonáncia significativas para cada um
dos compostos abaixo.

>
àT

LH x | o o

N
\
(a) SL (oe) A a Do fe) Sy | Ÿ

101. Exercicios

Prot. Nunes

Desenhe todas as estrutura(s) de ressonáncia significativas para cada um
dos compostos abaixo.

102. Prot. Nunes

Universidade Federal do Ceará
Centro de Ciéncias
Departamento de Química Orgánica e Inorgánica

Interacáo entre moléculas

[email protected]

103. Reacáo x Interacáo

O efeito indutivo é muito importante na Química Orgánica e ajudará a
explicar tanto a reatividade quanto a das moléculas
orgánicas.

As moléculas orgánicas podem ou interagir.
Quando

> Quando interagem, as ligagóes náo sáo quebradas ou formadas.

104. Forgas Intermoleculares - Software Educacional

Forcas Intermoleculares

software educacional

Liniciar)

http://www.Idse.ufc. br/fim

Prot. Nunes

105. Prot. Nunes

Universidade Federal do Ceará
Centro de Ciéncias
Departamento de Química Orgánica e Inorgánica

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106. Estrutura do Benzeno

Prot. Nunes

1791-1867

Em 1825, Michael Faraday isolou um composto a partir do residuo oleoso
deixado em lámpadas de rua em Londres.

Uma investigacáo adicional mostrou que a fórmula molecular deste
composto era C¿H¿: um hidrocarboneto composto por seis átomos de
carbono e seis átomos de hidrogénio.

106

107. Estrutura do Benzeno

Composto CH.

Em 1866, usou sua recente teoria
estrutural para propor uma estrutura para o
composto.

Especificamente, ele propôs um anel composto por
ligagöes duplas e simples alternadas.

Prot. Nunes

108. Estrutura do Benzeno

Kekulé descreveu a troca de ligagöes duplas e
simples para ser um processo de equilibrio.

Essa visáo foi revista pelo advento da teoria da

e dos conceitos orbitais moleculares
de deslocalizagäo. Os dois desenhos acima sáo
agora vistos como , nao
como um processo de equilibrio.

7
IN

1827-1896

109. Estabilidade do Benzeno

(100%)
o para esta reagáo é de
O benzeno geralmente é estável à hidrogenagäo sob condiçôes padräo,

mas sob condigöes forgadas (alta pressáo e alta temperatura), o benzeno
também sofre hidrogenagäo e reage com trés equivalentes de hidrogénio

molecular para formar cicloexano. Portanto, podemos esperar

Mas, de fato, o calor da hidrogenagäo para hidrogenagäo do benzeno &
apenas -208 kJ/mol.

observado
(100%) 1H = -208 kJ/mol

110. Estabilidade do Benze

Prot. Nunes

esperado
}

152 k./mol

3H, | ---
observado

Energia

esperado observado

ls mol -208 kmol

120 ksimol

A diferenga entre o valor esperado (-360) e o valor observado (-208) é
152 kJ/mol, que se chama

Esse valor representa o valor de

111. Aromaticidade

Quais as caracteristicas estruturais de um composto que o fazem ser
aromatico?

Todos os compostos abaixo sáo aromáticos?

n O (0)

Benzeno Ciclooctatetraeno

112. Regra de Hickel

Hückel observou experimentalmente que os compostos ditos aromáticos:
> eram cíclicos;
> planares; e
> apresentavam ligaçôes duplas conjugadas.

a presenga de um anel totalmente conjugado de elétrons x
para a aromaticidade.

O número de elétrons x no anel também é importante.
> Especificamente, é necessário
para que o composto seja aromático.

on ©

A

Benzeno Ciclooctatetraeno
2 pares de én paresdeém 4paresdeén

aromático

113. Regra de Hickel

Prot. Nunes

Ciclobutadieno Benzeno
2paresdeen 3paresdeén 4paresdeén

O requisito para um número impar de pares de elétrons é chamado de

Especificamente,

Esta série de números pode ser expressa matematicamente
como 4n+2, onde n é um número inteiro.

114. Regra de Hickel

Qual(is) dos seguintes compostos é aromatico?

4n+2 =?

12 elétrons 7 14 elétrons x

AROMÁTICO

16 elétrons x

115. Aromaticidade

O benzeno náo é o único composto que exibe estabilizaçäo aromática.
Um composto será aromático se satisfizer dois critérios:

1. A estrutura deve conter um anel (planar) composto de orbitais p
sobrepostos continuamente.

2. O numero de elétrons x no anel deve ser um número Hückel.
Os sáo chamados de

. Abaixo estáo trés exemplos, cada um dos quais falha no
primeiro critério por uma razáo diferente.

Náo é um anel Náo é um sistema Molecula náo-planar
contínuo de orbitais p Orbitais p näo se sobrepöe:

116. Anulenos

Anulenos sáo compostos monocíclicos altamente conjugados.

Todos abaixo sáo aromáticos?

No entanto, os posicionados dentro do anel
( ) sentem um obstáculo estérico que forga o
composto para fora da planaridade.

117. ions Aromaticos

Prot. Nunes

Um anel carregado positivamente ou negativamente sera considerado
aromatico se obedecer aos vistos anteriormente:

Qual(is) dos seguintes compostos é aromatico?

X
D- Ae

118. Heterociclos Aromaticos

Prot. Nunes

Os compostos cíclicos que cont&m heteroátomos (como S, N ou O) sao
chamados de heterociclos.

Abaixo sao dois exemplos de heterociclos contendo nitrogénio.

H

N—
=/

piridina pirrol

, mas por razóes muito diferentes.

119. —

pirrol

Heterociclos Aromaticos

Prot. Nunes

p orbital

‘Sp*- orbital

Ny ya hibridizado
—

Par de é livre localizado

a er orbital F x
e
IH CPS

/

Par de é livre deslocalizado

120. Aromaticos

Para cada um dos seguintes compostos,

— X

wg UN
> | :N—H
(a) ( 7 (b) (( (ax!

121. Representaçôes

As moléculas orgânicas podem ser representadas (desenhadas) de
diferentes formas:

> cavalete
> tridimensional
> Fischer
> Newman

122. Representaçôes

Treinem usando o caderno hexagonal!!!!

123. Representaçôes

As moléculas orgânicas podem ser representadas (desenhadas) de
diferentes formas:

> cavalete
> tridimensional
> Fischer
> Newman