04 - Ressonância; Polaridade de ligação; Grupos Funcionais e Forças Intermoleculares

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Ressonância; Polaridade de ligação; 
Grupos Funcionais e Forças 
Intermoleculares 
MSc. Igor José dos Santos Nascimento 
Ressonância 
Ressonância 
Um problema com as estruturas de Lewis é que as mesmas impõem uma localização artificial dos 
elétrons 
Com resultado, mais de uma estrutura de Lewis equivalente pode ser escrita para muitas moléculas e 
íons. 
Como no caso do íon CO3
2- podemos ter três estruturas diferentes mas equivalentes 
Ressonância
Podemos converter uma estrutura em outra trocando apenas as posições dos 
elétrons
Teoria de ressonância afirma que uma molécula ou íon pode ser representado por duas ou mais 
estruturas de Lewis, que diferem apenas nas posições dos elétrons. 
Nenhuma dessas estruturas será a 
representação correta da molécula 
A molécula ou íon real estará mais bem representada por um hibrido dessas estruturas. 
Ressonância 
O íon carbonato não 
flutua entre as três 
estruturas
Essas estruturas
existem apenas 
no papel !
O íon carbonato é 
um hibrido entre 
elas 
NÃO CONFUNDIR RESSONÂNCIA COM EQUILÍBRIO 
!
Equilíbrio Ressonância 
Ressonância 
Mapa de potencial
eletrostático
Calcula a densidade 
eletrônica no íon 
carbonato 
Regiões de carga 
negativa são 
vermelhas
Regiões mais 
positivas tendem 
para o azul
É evidente o comprimento de ligação no ânion carbonato, com ligações duplas parciais , 
mostradas no hibrido de ressonância. 
Mapas de potencial 
eletrostático são 
úteis na visualização 
e distribuição da 
carga molecular. 
Resumo das regras de ressonância 
1 – Estruturas de 
ressonância 
existem apenas no 
papel. 
2 – Ao escrever as 
estruturas de ressonância 
só nos é permitido mover 
os ELÉTRONS. 
Não é estrutura de ressonância, pois o átomo de hidrogênio foi 
movido. 
Resumo das regras de ressonância 
3 – Todas as estruturas 
devem ser estruturas 
apropriadas. 
4 – A energia da molécula 
real é mais baixa do que a 
energia que pode ser 
prevista para qualquer
estrutura contribuinte. 
5 – Estruturas de ressonância 
equivalentes contribuem 
igualmente para o híbrido e um 
sistema descrito por elas tem uma 
energia de estabilização grande 
Resumo das regras de ressonância 
6 – Quanto mais estável 
uma estrutura, maior é a 
contribuição para os 
híbridos. 
Exercícios 
1) Escreva as estruturas de ressonância 
para cada um dos exemplos abaixo
Exercícios 
Exercícios 
2) Para cada conjunto de estruturas de 
ressonância, aponte a que mais 
contribuiria para o híbrido.
Polaridade de Ligação 
Introdução 
A estrutura tridimensional de uma molécula orgânica e seus grupos funcionais determinam a função 
biológica da mesma
Crixivan, é uma 
droga utilizada 
em pacientes 
com AIDS
N
N OH
N
H
O
H
N
H
H
H
O
H
HO
C6H5
H
Crixivan (an HIV protease inhibitor)
1 - Crixivan
inibe a enzima 
HIV protease
2 - Utilizando métodos computacionais e outros processos no design racional de fármacos, cientistas
chegaram a uma estrutura base que foi usada como ponto de partida (lead compound)
3 - Vários compostos baseados nesta estrutura de partida são sintetizados a fim de obter uma potência 
ótima como uma droga
4 - Crixivan interage com uma grande especificidade com a estrutura tridimensional da HIV protease
5 - Um requerimento crítico para esta interação é o grupo hydroxyla (OH), o qual mimetiza um 
intermediário químico substrato da enzima no vírus da AIDS
6 - Cientistas modificam a estrutura do composto para aumentar a sua solubilidade em água pela 
introdução de uma cadeia lateral
Ligações Covalentes Carbono-Carbono
Habilidade de formar 4 ligações 
covalentes fortes com outros 
átomos de carbono é a 
propriedade única do carbono 
Essa propriedade explica em parte o carbono ser o elemento ao redor do 
qual a maioria das moléculas dos organismos vivos é constituída 
O Carbono forma fortes ligações 
covalentes com outros átomos de 
carbono, hidrogênio, oxigênio, 
enxofre e nitrogênio
HIDROCARBONETOS: ALCANOS, ALCENOS, ALCINOS E COMPOSTOS
AROMÁTICOS
Hidrocarbonetos – Moléculas que contém apenas carbono e hidrogênio
Metano Etano 
Não tem ligações 
múltiplas entre os átomos 
de carbono 
= Alcanos
Hidrocarbonetos cujas moléculas têm ligações duplas carbono-carbono = Alcenos
Hidrocarbonetos com uma ligação tripla carbono-carbono = Alcinos
Compostos saturados -
Contém o máximo número 
de átomos de H (Alcanos)
Compostos Insaturados: 
Contém no mínimo uma 
ligação dupla (Alcenos) ou 
uma ligação tripla (alcinos).
Compostos 
aromáticos: 
Contém um anel, 
sendo o benzeno 
o mais comum
BENZENO: UM HIDROCARBONETO AROMÁTICO
REPRESENTATIVO
Anel de 6 membros com ligações simples e duplas alternadas (Estrutura de Kekulé)
H
H
H
H
H
H
or
Estrutura de Kekulé
Representação de 
Ligação de linha
Baseado na teoria de ressonância :
Duas Estruturas de Kekulé Representação do Híbrido de Ressonância
BENZENO: UM HIDROCARBONETO
AROMÁTICO REPRESENTATIVO
Orbital Molecular:
Os átomos de carbono do anel benzeno são hibridizados em sp2, consequentemente, cada 
orbital p que tem um lóbulo acima do plano do anel e um lóbulo abaixo 
A superposição de orbitais p leva ao conjunto de orbitais moleculares 
ligantes que circundam todos os átomos de carbono do anel. 
Consequentemente, os 6 elétrons associados com esses orbitais p estão deslocalizados ao 
redor dos 6 átomos de carbono do anel 
LIGAÇÕES COVALENTES POLARES
Eletronegatividade é a 
habilidade de um elemento 
de atrair os elétrons que são 
compartilhados numa ligação 
covalente
Quando dois átomos de 
diferentes eletronegatividades 
formam uma ligação covalente, 
os elétrons não são igualmente 
compartilhados entre eles
O átomo de cloro puxa os elétrons da ligação para perto dele  carga parcial negativa
O átomo de hidrogênio torna-se deficiente em elétrons  carga parcial positiva
O átomo de maior eletronegatividade puxa a densidade eletrônica para mais perto dele, 
resultando em uma LIGAÇÃO COVALENTE POLAR 
H Cl
+ −
LIGAÇÕES COVALENTES POLARES
Uma vez que o cloreto de hidrogênio tem uma ponta parcialmente positiva e uma 
ponta parcialmente negativa, ela é um Dipolo, ela tem um MOMENTO DIPOLO. 
+ −
Um dipolo
Mapa de Potencial 
Molecular Eletrostático para 
o Cloreto de Hidrogênio
A direção da polaridade de uma ligação polar é simbolizada por um vetor: 
H Cl(final positivo) (final negativo) 
MOLÉCULAS POLARES E APOLARES
A polaridade (momento dipolo) de uma molécula é a soma dos vetores dos momentos 
dipolo de cada ligação polar individual
Formula  (D) Formula  (D) 
H2 0 CH4 0 
Cl2 0 CH3Cl 1.87 
HF 1.91 CH2Cl2 1.55 
HCl 1.08 CHCl3 1.02 
HBr 0.80 CCl4 0 
HI 0.42 NH3 1.47 
BF3 0 NF3 0.24 
CO2 0 H2O 1.85 
 
Momentos Dipolo de Algumas Moléculas Simples
 = carga x distância
MOLÉCULAS POLARES E APOLARES
A molécula de tetracloreto de 
carbono seria uma molécula 
polar. 
O centro de carga positiva e o centro 
de carga negativa coincidem e a 
molécula não apresenta um momento 
dipolo líquido. 
Uma orientação tetraédrica de momentos de ligações iguais faz com que seus efeitos se 
anulem 
Uma vez que o carbono e 
hidrogênio têm 
eletronegatividades 
aproximadamente iguais, a 
contribuição das três ligações 
C-H para o dipolo é desprezível 
C-Cl é altamente polar 
MOLÉCULAS POLARES E APOLARES
Entretanto, a diferença de eletronegatividade entre o carbono 
e o cloro é grande e essa ligação C-Cl altamente polar explica 
muito do momento do CH3Cl
MOLÉCULAS POLARES E APOLARES
Pares de Elétrons Desemparelhados Possuem grandes contribuições para os momentos dipolo
Resultados dos Momentos Dipolo para a Água e Amônia
Uma vez que o par não-compartilhado não tem outro átomo ligado a ele para 
neutralizar parcialmente a sua carga negativa, um par de elétrons não-compartilhado 
contribui para um grande momento direcionado para fora do átomo central 
Exercício
1) Como a molécula do dióxido de carbono 
possui ligações covalente polares e momento 
dipolo zero?
2) Use uma fórmulatridimensional para 
demonstrar o momento dipolo de CH3OH
3) Explique porque o clorofórmio (CHCl3) possui 
uma maior momento dipolo que o CFCl3.
MOMENTOS DIPOLO EM ALCENOS
Compound Ponto de Fusão (°C) Ponto de Ebulição (°C) Momento Dipolo (D)
Cis-1,2-Dicloroeteno -80 60 1.90
Trans-1,2- Dicloroeteno -50 48 0
Cis-1,2-Dibromoeteno -53 112.5 1.35
Trans-1,2- Dibromoeteno -6 108 0
Propriedades Físicas de Alguns Isômeros Cis-Trans
Isômeros cis-trans dos alcenos têm diferentes propriedades físicas. Eles têm 
diferentes pontos de fusão e pontos de ebulição, e geralmente diferem 
marcadamente na magnitude de seus momentos de dipolo. 
Exercícios 
1) Demonstre os momentos dipolo de cada uma 
das ligações para os compostos abaixo, bem 
como o momento dipolo resultante
2) Escreva as fórmulas estruturais de cada um 
dos alcenos de fórmula C2H2Br2 e C2Br2Cl2, e 
para cada uma delas designe o momento 
dipolo resultante
Grupos Funcionais 
Introdução 
Grupo funcional é a parte de uma molécula onde as suas reações químicas ocorrem. 
É a parte que efetivamente determina as propriedades químicas do composto 
GRUPOS ALQUILA E O SÍMBOLO R
Grupos alquila são os grupos 
obtidos pela remoção de um 
átomo de hidrogênio de um 
alcano
Alkane Alkyl group Abbreviation 
CH4 
Metano 
CH3– 
Grupo metila 
Me– 
CH3CH3 
Etano 
CH3CH2– ou C2H5– 
Grupo etila 
Et– 
CH3CH2CH3 
Propano 
CH3CH2CH2– 
Grupo propila 
Pr– 
CH3CH2CH3 
Propano CH3CHCH3 
ou
 
CH3CH
CH3
 
Grupo isopropila 
i-Pr– 
 
Todos estes grupos podem ser designados por R
GRUPOS FENILA E BENZILA
Grupo Fenila
Quando um anel benzênico está ligado a 
algum outro átomo de uma molécula.
Grupo Benzila A combinação de um grupo fenila com um CH2
HALETOS DE ALQUILA OU HALOALCANOS
São compostos nos quais um átomo de halogênio 
substitui um átomo de hidrogênio de um alcano
Podem ser classificados como:
C
H
H
C ClH
H
H
C
H
H
C C
H
H
H
Cl
H
H H3C C
CH3
CH3
Cl
A 1
o 
alkyl chloride A 2
o 
alkyl chloride A 3
o 
alkyl chloride
3
o 
Carbon2
o 
Carbon1
o 
Carbon
Primário Secundário Terciário 
Exercício
1) Escreva estruturas de dois brometos de 
alquila primários, um secundário e um 
terciário com a fórmula C4H9Br
Álcoois 
O grupo funcional característico dessa família é o grupo hidroxila (OH) , 
ligado a um átomo de carbono hibridizado em sp3
C O H
This is the functional group of an alcohol
Os álcoois podem 
ser estruturalmente 
visualizados de 2 
maneiras
Derivados hidroxílicos 
de alcanos
Derivados 
alquílicos da água
ÁLCOOIS
Os álcoois são classificados em 3 grupos: 
Primário 
Secundário 
Terciário 
Exercícios 
1) Escreva as estruturas de dois álcoois 
primários, um secundário e um terciário 
ambos de fórmula molecular C4H10O
ÉTERES
Podem ser imaginados como derivados dialquílicos da água
Aminas 
Podem ser consideradas como derivados alquílicos da amônia
As aminas são classificadas em:
Aminas 
A trietilamina possui uma hibridização sp3, e ângulos de ligação próximos ao tetraedro.
O par não compartilhado de elétrons está relativamente exposto, então ele estará 
envolvido em quase todas as reações de aminas. 
Exercício 
1) Mostre a reação que ocorreria entre 
trietilamina e HCl
2) – Indique se as aminas a seguir são primárias, 
secundárias ou terciárias.
e) Propilamina; f) trimetilamina.
ALDEÍDOS E CETONAS
Tanto aldeídos quanto cetonas contêm o grupo CARBONILA. 
C O The carbonyl group
Aldeído
R H
C
O
R may also be H
R R
C
O
R R'
C
O
or
R
1 R
2
C
O
orCetona
ALDEÍDOS E CETONAS
Aldeídos e Cetonas possuem um arranjamento trigonal planar de grupos ao redor do átomo 
de carbono carbonílico. O átomo de carbono é sp2 hibridizado
Exemplos de 
Aldeídos e 
Cetonas
C O
H
H
118
o
121
o
121
o
Exercícios 
1) Escreva as estruturas de 4 aldeídos e 3 
cetonas de fórmula C5H10O
ÁCIDOS CARBOXÍLICOS
Grupo carboxila (Carbonila + Hidroxila)
AMIDAS
Possuem as fórmulas RCONH2, RCONHR’, or RCONR’R”:
Exercício – Escreva estruturas de ressonância de uma amida
ÉSTERES
Possuem a fórmula geral RCO2R’ (or RCOOR’):
orR C
O
O
R'
RCO2R' or RCOOR'
Fórmula Geral
orH3C C
O
O
R'
CH3CO2CH2CH3 or CH3COOCH 2CH3
Acetato de Etila
NITRILAS
O carbono e o nitrogênio de uma nitrila são sp hibridizados
RESUMO DE FAMÍLIAS IMPORTANTES DE
COMPOSTOS ORGÂNICOS
PROPRIEDADES FÍSICAS E ESTRUTURA
MOLECULAR
Introdução 
Propriedades físicas são 
importantes na identificação 
de compostos conhecidos
Os pontos de fusão (pf) e de ebulição 
(pe) são propriedades físicas 
facilmente medidas, sendo úteis na 
identificação e isolamento de 
compostos orgânicos
Composto Estrutura pf (°C) pe (°C) (1 atm) 
Metano CH4 -182.6 -162 
Etano CH3CH3 -183 -88.2 
Eteno CH2=CH2 -169 -102 
Éter dimetílico (CH3CH2)2O -116 34.6 
Acetato de Etila CH3CO2CH2CH3 -84 77 
 
Propriedades Físicas de Compostos Representativos
FORÇAS DE ATRAÇÃO INTERMOLECULARES
FORÇAS ÍON-ÍON A forte atração eletrostática 
em compostos iônicos 
resulta em altos pontos de 
fusão
Os pontos de ebulição de 
compostos iônicos são 
ainda mais altos, onde se 
decompõem antes que 
entrem em ebulição
Forças eletrostáticas mantém os compostos iônicos unidos no estado cristalino 
Fusão do 
Acetato de 
Sódio
FORÇAS DE ATRAÇÃO INTERMOLECULARES
FORÇAS DIPOLO-DIPOLO
Atração Dipolo-dipolo ocorre entre moléculas de compostos polares
No estado líquido ou sólido, as atrações dipolo-dipolo fazem com que as moléculas se 
orientem de tal forma que a ponta positiva de uma molécula esteja direcionada no sentido 
da ponta negativa da outra. 
FORÇAS DE ATRAÇÃO INTERMOLECULARES
PONTES DE HIDROGÊNIO
Uma força de atração dipolo-dipolo entre um átomo de hidrogênio ligado a outro átomo 
extremamente eletronegativo (O, N, or F) e um par de elétrons não ligante deste outro átomo
São força mais fracas que ligações covalentes e muito mais fortes que interações dipolo-dipolo 
Z H
− +
Z H
− +
Ponte de Hidrogênio (linha pontilhada)
Z é um elemento de forte eletronegativo (oxigênio, nitrogênio, ou flúor
FORÇAS DE ATRAÇÃO INTERMOLECULARES
PONTES DE HIDROGÊNIO
Pontes de Hidrogênio entre 
moléculas de Etanol
As Pontes de Hidrogênio explicam o maior valor do ponto de ebulição (78.5 °C) do 
etanol comparado com o éter dimetílico (–24.9 °C)
Pontes de hidrogênio e o DNA
Exercício
1) Para cada par de compostos abaixo, qual você 
acha que tem o maior ponto de ebulição?
FORÇAS DE ATRAÇÃO INTERMOLECULARES
FORÇAS DE VAN DER WAALS
Forças de Van der Waals Forces (Forças de London ou Forças de dispersão)
Forças de atração intermolecular entre moléculas são responsáveis pela formação de um 
líquido ou um sólido de uma substância não iônica e apolar
A distribuição média de carga em uma molécula apolar em um determinado espaço de 
tempo é uniforme
Em um dado instante, devido ao movimento de elétrons, estes elétrons e 
consequentemente a carga pode não se distribuir uniformemente  pode ocorrer um 
pequeno dipolo temporário
Este dipolo temporário em uma molécula pode induzir dipolos opostos em moléculas 
vizinhas 
Dipolos temporários e 
dipolos induzidos em 
moléculas apolares
FORÇAS DE ATRAÇÃO INTERMOLECULARES
SOLUBILIDADE
A energia necessária para superar as forças de atração intermoleculares ou interiônicas é 
proveniente da formação de novas forças de atração entre o soluto e solvente
Dissolução de substâncias iônicas: hidratação ou solvatação dos íons
As moléculas de água, podem circundar com eficácia os íons individuais a medida que eles 
são libertados da superfície do cristal
A alta polaridade da água torna a mesma capaz de formar fortes Pontes de Hidrogênio, 
bem como atrações Íon-dipolo
Dissolução de um Sólido 
Iônico em Água
FORÇAS DE ATRAÇÃO INTERMOLECULARES
SOLUBILIDADE
“Semelhante dissolve Semelhante”
1) Compostos polares e iônicos dissolvem-se em solventes polares
2) Líquidos polares são geralmente miscíveis entre si
3) Sólidos apolares são geralmente solúveis em solventesapolares
4) Sólidos apolares são insolúveis em solventes polares
5) Líquidos apolares são geralmente mutualmente miscíveis
6) Líquidos polares e apolares não se misturam
FORÇAS DE ATRAÇÃO INTERMOLECULARES
SOLUBILIDADE
Exemplo: Metanol, etanol e propanol são miscíveis com a água em todas as proporções
1) Álcoois com longas 
cadeias carbônicas são menos 
solúveis em água
A longa cadeia do álcool decílico
é dita como uma porção 
hidrofóbica, enquanto que o 
grupo OH é dito como um grupo 
hidrofílico
CH3CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2OH
Hydrophobic portion
Decyl alcohol
Hydrophilic group
Exercícios 
1) Identifique os grupos funcionais de todas as 
moléculas abaixo
Exercícios 
2) Escreva as fórmulas estruturais de 4 
compostos de fórmula C3H6O e classifique cada 
um de acordo com seu grupo funcional.
3) Classifique os álcoois como primário, 
secundário e terciário
Exercícios 
4) Classifique as aminas como primária, 
secundária e terciária.
Exercícios 
5) Desenhe as moléculas abaixo na forma 
tridimensional e indique o momento dipolo 
resultante.
Exercícios 
7) Para cada par de compostos, indique o que 
teria ponto de ebulição mais alto
Obrigado !