3 Química Orgânica - 1 semestre-2

Prévia do material em texto

7 
 www.cursoanualdequimica.com – e-mail: cursodequimica@gmail.com 
 
c) a molécula de Cl2 
 
Observe também a formação da molécula de N2, que apresenta uma ligação covalente tripla. 
d) a molécula de N2 
 
 
 
 
8 
 www.cursoanualdequimica.com – e-mail: cursodequimica@gmail.com 
 
 
A hibridação do Carbono 
 
A hibridação consiste numa "mistura" de orbitais atômicos puros. Assim, os orbitais atômicos 
híbridos surgem da fusão de orbitais atômicos puros, de tal modo que esses orbitais híbridos sejam 
equivalentes entre si e diferentes dos orbitais puros originais. 
 
De acordo com a distribuição eletrônica, o átomo de carbono deveria ser bivalente, pois apresenta 
somente dois elétrons em orbitais Px e Py disponíveis para formar pares eletrônicos. 
 A teoria da hibridização consegue explica o fato de o carbono ser tetravalente. 
 
a) Hibridação sp3 do carbono: 
 
 
 
 
9 
 www.cursoanualdequimica.com – e-mail: cursodequimica@gmail.com 
 
 
 
 
b) Hibridação sp2 do carbono: 
 
 
 
 
10 
 www.cursoanualdequimica.com – e-mail: cursodequimica@gmail.com 
 
 
c) Hibridação sp do carbono: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
11 
 www.cursoanualdequimica.com – e-mail: cursodequimica@gmail.com 
Estruturas de Lewis, Kekulé e condensadas 
 
Estruturas de Lewis 
Os símbolos químicos que temos usado, nos quais os elétrons de valência são representados por pontos. são 
chamados estruturas de Lewis. Essas estruturas são úteis porque nos mostram que átomos são ligados juntos e 
nos deixam saber quando qualquer átomo possui pares de elétrons livres ou tem carga formal. 
As estruturas de Lewis para H2O. H3O+. H3O+ e H2O2 são mostradas a seguir: 
 
par de elétrons livres
água íon hidrônio íon hidróxido peróxido de hidrogênio
H O
H
H O
H
H H O H HO O
 
 
Ao desenhar uma estrutura de Lewis, tenha certeza de que os átomos de hidrogênio estejam rodeados por 
apenas dois elétrons e que C, O, N e átomos de halogênio (F, Cl, Br. I) estejam rodeados por não mais que oito 
elétrons – a regra do octeto deve ser obedecida. Elétrons de valência não utilizados em ligações são chamados 
elétrons não-compartilhados ou pares de elétrons livres. 
 
Uma vez que os átomos e elétrons estão no lugar, cada átomo deve ser examinado para ver quando urna 
carga pode ser designada para ele. Uma carga positiva ou negativa designada a um átomo é chamada carga formal; 
o átomo de oxigênio no íon hidrônio tem carga formal + 1, e o átomo de oxigênio no íon hidróxido tem carga 
formal – 1 Uma carga formal é a diferença entre o número de elétrons de valência que um átomo tem quando 
não está ligado a nenhum outro átomo e o número de elétrons que “possui” quando está ligado. Um átomo “possui’ 
todos os seus pares de elétrons livres e metade de seus elétrons (compartilhados) em ligação. 
 
Carga formal = número de elétrons de valência – 
(número de elétrons livres + 1/2 do número de elétrons em ligação) 
 
Por exemplo, um átomo de oxigênio tem seis elétrons de valência. Na água (H2O), o oxigênio “possui” seis 
elétrons (quatro elétrons livres e metade de quatro elétrons em ligação). Como o número de elétrons que ele 
“possui’ é igual ao número de elétrons de valência (6 – 6 = 0), o átomo de oxigênio na água não tem carga formal. 
No íon hidrônio (H3O+) ele “possui” cinco elétrons: dois elétrons livres mais três (metade de seis) elétrons ligantes. 
Como o número de elétrons que ele “possui” é um a menos que o número de elétrons de valência (6 – 5 = 1), sua 
carga formal é +1. O oxigênio no íon hidróxido (HO–) “possui” sete elétrons: seis elétrons livres mais um (metade 
de dois) elétron ligante. Como “possui” um elétron a mais que seus elétrons de valência (6 – 7 = –1), sua carga 
formal é – 1. 
 
Sabendo que o nitrogênio tem cinco elétrons de valência, certifique-se de que a carga formal apropriada foi 
designada ao átomo de nitrogênio nas estruturas de Lewis a seguir: 
 
H N H
H
H N H
H
H
H N
H
H N
H
HN
H
amônia íon amônio ânion amideto hidrazina 
 
O carbono tem quatro elétrons de valência. Pense por que o átomo de carbono nas estruturas de Lewis 
abaixo tem a carga formal indicada: 
 
 
 
 
12 
 www.cursoanualdequimica.com – e-mail: cursodequimica@gmail.com 
H C
H
H
H H C
H
H
H C
H
H
HC
H
H
H C
H
H
metano cátion metila
um carbocátion
ânion metila
um carbânion
radical
metila
etano
H C
H
H
 
 
Uma espécie que contém átomos de carbono carregados positivamente é chamada carbocátion, e uma 
espécie que contém carbono carregado negativamente é chamada carbânion. (Relembre que um cátion é um íon 
carregado positivamente e um ânion é um íon carregado negativamente.) Carbocátions eram formalmente 
chamados íons carbônios; tal termo pode ser visto em livros de química antigos. Uma espécie que contém um 
átomo com apenas um único elétron desemparelhado é chamada radical (também chamada radical livre). O 
hidrogênio tem um elétron de valência, e cada halogênio (E Cl, Br, 1) tem sete elétrons de valência, ficando as 
espécies a seguir com as cargas formais indicadas: 
 
HHH Br Br
íon
hidrogênio
íon
hidreto
radical
hidrogênio
íon
brometo
radical
bromo
bromo cloro
Br Br Cl Cl
 
 
Estudando as moléculas nesta seção, note que, quando os átomos não carregam carga formal ou elétron 
desemparelhado, o hidrogênio e os halogênios têm uma ligação covalente, o oxigênio sempre tem duas ligações 
covalentes, o nitrogênio sempre tem três e o carbono, quatro. Note que (exceto pelo hidrogênio) a soma do número 
de ligações e pares livres é quatro: os halogênios com uma ligação têm três pares livres; o oxigênio com duas 
ligações tem dois pares livres; e o nitrogênio com três ligações tem apenas um par livre. Átomos que têm mais ou 
menos ligações que o número necessário para um átomo neutro terão carga formal ou um elétron desemparelhado. 
Esses números são muito importantes para se lembrar quando estamos desenhando estruturas de substâncias 
orgânicas porque fornecem um método rápido para reconhecer se estamos cometendo um erro. 
 
C
quatro ligações
N
três ligações
O
duas ligações
H
uma ligação
F Cl
I Br
uma ligação
 
 
Nas estruturas de Lewis para CH2O, HNO3, CH2O, CO32– e N2, observe que cada átomo tem o octeto 
completo (exceto o hidrogênio, que tem a última camada completa) e a carga formal apropriada. (Desenhando a 
estrutura de Lewis para a substância que tem dois ou mais átomos de oxigênio, evite ligações simples oxigênio–
oxigênio. Essas são ligações fracas, e poucas substâncias as têm.) 
 
N NO C O
O
H C H
O
H O N O
O
H C O H
O
 
 
Um par de elétrons compartilhados pode também ser mostrado como urna linha entre dois átomos. Compare 
as estruturas anteriores com as seguintes: 
 
N NO C O
O
H C H
O
H O N O
O
H C O H
O
 
 
Suponha que lhe foi pedido que desenhasse uma estrutura de Lewis. Neste exemplo vamos usar HNO2. 
1. Determine o número total dos elétrons de valência (1 para H, 5 para N e 6 para cada O = 1 + 5 + 12 = 18).