Vol 3 Parte 1-073-074

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Ciclanos e ciclenos 
Veremos agora a formação de cadeias cíclicas e suas características. 
Cic lanos: CnH2n 
Os ciclanos são hidrocarbonetos de cadeia fechada que apresentam 
apenas ligações simples (an) entre carbonos. 
Possuem fórmula gera l CnH2n. 
Exemplo: ciclano com 4 carbonos, C4 H2 . 4 :. C4 H8 : ciclobutano 
H2C- CH2 
1 1 
H2C- CH2 
Os ciclanos que apresentam de 3 a 5 átomos de carbono na cadeia 
têm reatividade alta. Já aqueles cujo ciclo contém 6 ou mais átomos de 
carbono são muito estáveis e reagem com dificuldade. 
Para expl icar esse comportamento, o químico alemão Johann 
Friedrich Wilhelm Adolf von Baeyer {1835-1917) propôs, em 1885, a teoria 
das tensões. 
Sabemos que quando o carbono faz 4 ligações simples a molécula 
adquire geometria tetraédrica, pois, em razão da repulsão eletrôn ica 
(cargas de mesmo sina l), a estabilidade da molécula é máxima quando 
os elétrons da camada de valência estão o mais distante possível uns 
dos outros, o que ocorre com um ângulo de 109º 28' justamente na 
direção dos vértices de um tetraedro regular, conforme mostra o mo­
delo ao lado para a moléculas de metano, CH4(g). 
Segundo a teoria das tensões de Baeyer, nos ciclanos - que ele 
acreditava serem todos coplanares, isto é, com todos os átomos de 
ca rbono em um mesmo plano-, as valências estavam sujeitas às ten­
sões porque os ângulos de ligação eram diferentes de 109º 28'. 
Quanto mais o ângulo entre as ligações feitas entre dois átomos de 
carbono do ciclo se afasta de 109º 28', maior é a tensão da ligação, maior 
é a instabilidade da molécula e maior é a reatividade da substância. 
109º 28' 
Modelo da molécula de metano, 
CH4(g). que apresenta geomet ria 
t et raédrica. 
reatividade do ciclopropano > reatividade do ciclobutano > reatividade do ciclopentano 
-
De fato, o ciclopentano é bem mais estável porque o ângulo de 
105º entre os átomos de carbono nessa molécula está mais próximo 
de 109º 28'. 
O problema com a teoria de Baeyer é que, seguindo esse raciocínio, 
a reatividade deveria ser alta para o ciclo-hexano, pois, se essa molécu la 
fosse coplanar, os ângulos entre as ligações seriam de 120º. O ciclo-hexa­
no, porém, é bastante estável e só reage em cond ições muito específicas. 
Hidrocarbonetos e haletos orgânicos 71 
Forma simétrica, denominada cadeira 
ou Z, com ângulos de 109º 28'. Forma 
mais estável. 
Forma assimétrica, denominada 
barco ou C, com ângulos de 109º 28'. 
Forma menos estável. 
r Como os modelos cadeira e barco l 
não são igualmente estáveis, 
espera-se que a forma de cadeira 
sempre predomine em uma 
mistura. Em 1926, a teoria de 
1 =~chse e Mohr foi confirmada 
L xperimentalmente. 
Modelo do ciclobuteno, C4H6_. 
72 Capítulo 3 
Essa contradição ficou sem explicação durante cinco anos, até que, 
em 1890, o químico alemão Hermann Sachse (1862-1893) propôs a se­
guinte hipótese: 
Os átomos de carbono no ciclo-hexano (e nos ciclanos com mais de 6 
carbonos na cadeia) não estão todos em um mesmo plano, conforme 
dizia Baeyer, mas em planos diferentes, de forma que a molécula adquire 
uma configuração espacial capaz de anular as tensões entre as ligações. 
De acordo com essa teoria, é possível construir dois modelos, o 
modelo cadeira ou Z e o modelo barco ou C para o ciclo-hexano, am­
bos conservando os ângulos de 109º 28' entre as ligações, conforme 
. 
as imagens. 
A molécula do ciclo-hexano em forma de cadeira ou de Zé mais es­
tável porque os átomos de hidrogênio ligados aos carbonos ficam mais 
distantes uns dos outros. A molécula em forma de barco ou de C permi­
te maior proximidade entre os átomos e, por isso, é mais instável. 
A hipótese de Sachse não foi aceita inicia lmente porque os cientis­
tas só conheciam uma forma do ciclo-hexano. 
Somente em 1918 o químico alemão Ernst Mohr conseguiu provar que 
era possível a conversão de uma forma na outra, com apenas uma ligei­
ra distorção dos ângulos de valência, e que tal operação exigia uma 
quantidade pequena de energia, podendo ocorrer até mesmo à tem­
peratura ambiente. 
O ciclopentano é um gás que possui propriedades anestésicas. É 
muito usado em cirurgias, para adormecer o paciente. 
O ciclo-hexano é usado como combustível e na produção de ácido 
adípico, COOH(CH2)4COOH; matéria-prima para a fabricação do nái lon. 
Ciclenos: CnH2n _ 2 
Os ciclenos são hidrocarbonetos de cadeia fechada que possuem 
uma ligação dupla (en) entre carbonos e fórmu la geral CnHin - i· 
Exemplo: cicleno com 4 carbonos, C4 H2 . 4 _ 2 :. C4H6 : ciclobuteno 
H 
1 H 
H- c - c / 
1 11 
H-C - C...,___ 
1 H 
H 
Os ciclenos de 3 a 5 carbonos são compostos instáveis em razão 
da elevada tensão no ângulo de ligação entre os átomos de carbono. 
No ciclopropeno, por exemplo, as ligações entre os átomos de carbo­
no ocorrem em um ângulo de 60º. Sabemos, porém, que os átomos 
de carbono que estabelecem a ligação dupla o fazem em um ângulo 
de ligação ideal de 120º. 
A diferença de 60º entre o real e o ideal explica a grande instabili­
dade da molécula, que só existe como produto intermediário em algu­
mas reações químicas. Já os ciclenos com 6 ou mais átomos de carbono 
não possuem estrutura plana, mas espacia l (como os ciclanos), de tal 
forma que o ângulo entre as ligações dos carbonos se aproxima do 
ideal, dando estabilidade à molécula. 
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