Quimica Feltre - Vol 3-169-171

Prévia do material em texto

R
ep
ro
du
çã
o
pr
oi
bi
da
.A
rt
.1
84
do
C
ód
ig
o
P
en
al
e
Le
i 9
.6
10
de
19
de
fe
ve
re
iro
de
19
98
.
149Capítulo 6 • ESTRUTURA E PROPRIEDADES FÍSICAS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS
2 ESTRUTURA DA LIGAÇÃO SIMPLES C C
2.1. Introdução
Vimos, no início deste capítulo, a teoria do carbono tetraédrico
de Le Bel e Van´t Hoff. De acordo com essa teoria, a molécula do
metano (CH4) é tridimensional, estando o átomo de carbono no
centro de um tetraedro regular imaginário e os quatro átomos de
hidrogênio nos vértices desse tetraedro, conforme a figura A, ao lado.
Passemos agora do metano (CH4) para o homólogo seguinte
— o etano (C2H6 ou CH3 CH3). Na concepção de Le Bel e Van´t
Hoff, a forma da molécula do etano pode ser representada pela união
de dois tetraedros por um vértice, como mostramos na figura B.
Nessa estrutura, admite-se que os tetraedros possam girar ao lon-
go do eixo que passa pelos dois átomos de carbono. Os modelos
abaixo também nos dão uma boa idéia da estrutura do etano:
5 Das duas substâncias, CH4 e CH3Cl, qual é a que apre-
senta maiores atrações intermoleculares? Por quê?
6 (Unifor-CE) Todos os compostos representados pelas fór-
mulas abaixo são formados por moléculas, que no esta-
do líquido estão unidas entre si por pontes de hidrogê-
nio, exceto:
a) CH4 d) C2H5OH
b) H2O e) CH3COOH
c) CH3OH
7 (FCC-BA) Para exemplificar moléculas polares, foram ci-
tadas as de:
I. metano;
II. monoclorometano;
III. diclorometano;
IV. triclorometano;
V. tetraclorometano.
Na realidade, são polares apenas as moléculas desig-
nadas por:
a) I e IV d) I, III e V
b) II e IV e) II, III e IV
c) III e V
8 (UFRGS-RS) O gás metano (CH4) pode ser obtido no es-
paço sideral pelo choque entre os átomos de hidrogênio
liberados pelas estrelas e o grafite presente na poeira cós-
mica. Sobre as moléculas do metano pode-se afirmar que
o tipo de ligação intermolecular e sua geometria são, res-
pectivamente:
a) ligações de hidrogênio e tetraédrica.
b) força de Van der Waals e trigonal plana.
c) covalentes e trigonal plana.
d) força de Van der Waals e tetraédrica.
e) ligações de hidrogênio e trigonal plana.
9 (Mackenzie-SP) Engradados de madeira provenientes da
Ásia, antes de serem liberados na alfândega, são
dedetizados com H3C Br, para impedir que se alastre
pelo Brasil um certo besouro que destrói as árvores. Rela-
tivamente ao H3C Br, o que é incorreto afirmar?
a) É um hidrocarboneto.
b) É um haleto de alquila.
c) Apresenta ligações covalentes.
d) É uma molécula polar.
e) É o bromometano.
Dados os números atômicos: H % 1; C % 6; Br % 35.
H
H
H
H
C
As estruturas dos demais alcanos acompanham a idéia dada para o etano. Por exemplo, no caso do
butano normal (CH3 CH2 CH2 CH3), teremos:
CH HC
H
H
H
H
109°28'
H
H
H
C HC
H
H
H
H
H
C
H
C
C
C
H
H
C
H
HH
A
B
EXERCÍCIOS Registre as respostasem seu caderno
Capitulo 06A-QF3-PNLEM 10/6/05, 21:47149
R
ep
ro
du
çã
o
pr
oi
bi
da
.A
rt
.1
84
do
C
ód
ig
o
P
en
al
e
Le
i9
.6
10
de
19
de
fe
ve
re
iro
de
19
98
.
150
Veja que, em virtude dos ângulos de 109°28’ existentes entre as valências do carbono, as moléculas
dos alcanos superiores têm estrutura em ziguezague. É por esse motivo que as moléculas dos alcanos
são representadas, simplificadamente, por meio de uma linha em ziguezague. O próprio butano seria
representado apenas desta forma:
2.2. Os orbitais híbridos sp3
Uma teoria moderna das ligações químicas é a chamada teoria dos orbitais moleculares. Segun-
do essa teoria, a formação do metano (e também dos demais alcanos) obedece às seguintes idéias:
• os quatro elétrons da camada de valência do carbono (camada
2s 2p), conforme a figura A ao lado, se rearrumam, dando
origem a quatro orbitais híbridos, denominados sp3, que são
equivalentes entre si e orientados para os vértices de um tetraedro
regular imaginário, tal qual nos diz a teoria do carbono tetraédrico
(daí o nome hibridação tetraédrica ou tetragonal para o sp3);
• esses orbitais sp3 começam a atrair os orbitais s dos hidrogênios
(figura B), até formarem os orbitais moleculares σ (σ é a letra
grega minúscula chamada sigma), conforme a figura C. De ma-
neira mais completa, devemos chamar esse orbital molecular
de σs#sp3, já que ele nasceu da interpenetração dos orbitais s (do
hidrogênio) e do sp3 (do carbono).
Ao passarmos do metano para o etano (CH3 CH3) teremos a situação representada na figura D
para os orbitais moleculares:
C
sp3
H
H
H H
sp3
sp3
sp3
s
s
s s
Antes da ligação dos
hidrogênios ao carbono.
E assim por diante para os demais alcanos.
2p
2s
1s
Carbono no estado normal ou
fundamental (1s2 2s2 2p2)
A
CH
H
σ
s – sp3
H
H
σ
s – sp3 σs – sp3
σ
s – sp3
Após essa ligação.
B C
CH
σ
s – sp3
H σ
s – sp3
H
C
H
H
H
σ
s – sp3
σ
sp3 – sp3
σ
s – sp3
σ
s – sp3
σ
s – sp3
D
a) Como a ligação simples, Ck C, é representada na teoria do carbono tetraédrico?
b) Segundo a teoria dos orbitais moleculares, qual é o tipo das ligações simples
entre carbonos (Ck Ck Ck C) e qual é o tipo das ligações dos carbonos com
os hidrogênios?
REVISÃO Responda emseu caderno
Capitulo 06A-QF3-PNLEM 10/6/05, 21:47150
R
ep
ro
du
çã
o
pr
oi
bi
da
.A
rt
.1
84
do
C
ód
ig
o
P
en
al
e
Le
i 9
.6
10
de
19
de
fe
ve
re
iro
de
19
98
.
151Capítulo 6 • ESTRUTURA E PROPRIEDADES FÍSICAS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS
3 ESTRUTURA DA LIGAÇÃO DUPLA C C
3.1. Introdução
Vamos comentar a estrutura do eteno (CH2 CH2), pois ela servirá para todas as demais liga-
ções duplas.
Segundo a teoria do carbono tetraédrico, de Le Bel e Van’t Hoff, a estrutura espacial do eteno é
a de dois tetraedros regulares, unidos por uma aresta, conforme a figura abaixo.
10 (ITA-SP) A(s) ligação(ões) carbono-hidrogênio existente(s)
na molécula de metano (CH4) pode(m) ser interpretada(s)
como sendo formada(s) pela interpenetração frontal dos
orbitais atômicos s do átomo de hidrogênio, com os se-
guintes orbitais atômicos do átomo de carbono:
a) Quatro orbitais p.
b) Quatro orbitais sp3.
c) Um orbital híbrido sp3.
d) Um orbital s e três orbitais p.
e) Um orbital p e três orbitais sp2.
11 (Unip-SP) O freon, CCl2F2, é um composto químico pre-
sente nos aerossóis, plásticos e aparelhos de refrigeração
e, ao que tudo indica, é o grande responsável pela des-
truição da camada de ozônio que protege a Terra dos
raios ultravioleta do Sol. (Números atômicos: C % 6; F % 9;
Cl % 17.) Com relação à molécula CCl2F2, identifique a
afirmação incorreta.
a) É uma molécula tetraédrica.
b) As ligações são polares.
c) A hibridação do carbono é do tipo sp3.
d) Existem quatro ligações sigma.
e) A molécula é apolar.
12 (Fuvest-SP) O carbono e o silício pertencem à mesma
família na tabela periódica.
a) Qual é o tipo de ligação existente no composto SiH4?
b) A molécula de SiH4 é polar ou apolar? Justifique.
C C
H
H
H
H
C C
π
σ
A ligação simples permite a rotação. A ligação dupla impede a rotação.
CH HC
H
H
H
H
C C
H
H
H
H
No tocante à ligação dupla, é importante salientar que as duas ligações não são equivalentes
entre si. De fato, comprova-se termodinamicamente que:
• uma das ligações — chamada de ligação σ (sigma) — é mais “forte”, uma vez que
exige 348 kJ/mol para ser quebrada (no caso do eteno);
• a outra ligação — chamada de ligação π (pi) — é mais “fraca”, pois exige apenas 267 kJ/mol para
ser rompida (no caso do eteno). É exatamente essa ligação π que será quebrada com mais
facilidade nas reações de adição, que são as reações mais características dos alcenos.
Outro fato importante a ser considerado é que, ao contrário da ligação simples (vide página 149),
a ligação dupla não permite a rotação dos dois átomos de carbono da molécula em torno do eixo que
os une. Esse fato também influi no comportamento dos alcenos, como veremos logo adiante.
A molécula do eteno segue o modelo espacial representado abaixo.
EXERCÍCIOS Registre as respostasem seu caderno
Capitulo 06A-QF3-PNLEM 10/6/05, 21:47151