AULA_2_3 química orgânica

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PROPRIEDADES 
FÍSICAS E QUÍMICAS DE 
COMPOSTOS 
ORGÂNICOS 
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Propriedades físicas 
e químicas Estrutura molecular 
FORÇAS 
INTERMOLECULARES 
Ponto de fusão, ponto de ebulição e solubilidade são 
propriedades macroscópicas baseadas na estrutura 
das moléculas e nas forças que atuam entre as 
moléculas e os íons 
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Uma interação química 
significa que as moléculas 
se atraem ou se repelem 
entre si, sem que ocorra a 
quebra ou formação de 
novas ligações químicas. 
Estas interações são 
freqüentemente chamadas 
de interações não 
covalentes ou interações 
intermoleculares 
Quando duas moléculas átomos ou íons se aproximam elas 
podem REAGIR ou INTERAGIR 
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Quando temos um sólido de uma substância covalente, a atração entre as 
moléculas é mais intensa do que a vibração entre elas, por isso o 
sistema é mais organizado. 
Quando a temperatura se eleva, ocorre um aumento da vibração das 
moléculas, enquanto a força de atração intermolecular continua 
aproximadamente a mesma. 
No momento em que a vibração das moléculas passa a ser mais 
intensa do que a maior parte das forças de atração intermolecular, 
ocorre a fusão e a substância passa do estado sólido para o líquido. 4 
ESPECTROSCOPIA NO INFRAVERMELHO : UM 
MÉTODO INSTRUMENTAL PARA INVESTIGAÇÃO DE GRUPOS 
FUNCIONAIS 
O movimento dos átomos que 
constituem as moléculas resulta em 
rotações e vibrações moleculares. 
Consequentemente, além das 
transições entre níveis eletrônicos 
deve-se levar em consideração 
também as transições devidas às 
rotações e vibrações. 
 
Basicamente, as vibrações 
moleculares podem ser classificadas 
em dois tipos: vibrações de 
deformação axial (stretching) e de 
deformação angular (bending). 
 
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Forças íon-íon 
Forças íon - dipolo 
Forças dipolo – dipolo 
Ligações Hidrogênio 
Forças de Van der Waals (ou Forças de 
London ou Forças de disperção) 
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Estas forças são também 
responsáveis pelos estados 
físicos da matéria 
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As forças que mantém as biomoléculas na membrana , são 
coulombianas, hidrofóbicas,pontes de H, etc 
Todas as membrana biológicas são constituídas por uma dupla camada lipídica aproximadamente 
(45%) e proteína (55%) é altamente hidroscópica, seletivamente permeável (controla e entrada e 
saída de substâncias), possui poros, tem sistema para transporte ativo de íons, e diversas enzimas 
encravadas na dupla camada lipídica, que exercem várias funções. 
FORÇAS ÍON -ÍON 
 Se a substância é um composto iônico como Na Cl ou 
Acetato de sódio, as forças que mantém os íons unidos 
no estado cristalino são forças eletrostáticas intensas de 
rede , que atuam entre + e - . 
 
 Uma grande quantidade de ENERGIA TÉRMICA é 
necessária para quebrar a estrutura organizada de um 
cristal é levá-la para a estrutura aberta e desordenada 
de um líquido  Portanto, os PONTOS DE FUSÃO E 
EBULIÇÃO de compostos iônicos são elevados: 
 CH3COONa pe.: 324 C 
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FORÇAS ÍON - DIPOLO 
 Ocorre quando compostos iônicos são dissolvidos em 
solventes polares. 
 A força que atua é devida a atração eletrostática entre íons 
positivos (cátions) e a parte negativa do solvente e íons 
negativos e parte positiva da molécula do solvente. 
 Quando o solvente utilizado é a água  HIDRATADOS 
 Solvente  de água  SOLVATADOS 
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FORÇAS DIPOLO - DIPOLO 
 Momento dipolo permanente  distribuição não uniforme de 
elétrons na ligação (Ex.:acetona, acetaldeido carbonila) 
 As atrações dipolo –dipolo FORÇAM AS MOLECULAS a se 
orientarem de modo que a extremidade positiva de uma 
molécula se direcione para a extremidade negativa da outra. 
OCORRE ENTRE 
MOLECULAS 
POLARES 
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LIGAÇÃO DE HIDROGÊNIO 
 Atrações dipolo – dipolo muito 
fortes ocorrem entre átomos de 
hidrogênio ligados a átomos 
pequenos e fortemente 
eletronegativos (O, N, F) e 
PARES de ELÉTRONS NÃO 
LIGANTES de outros desses 
átomos. 
 Ligação H interação muito mais 
forte do que dipolo-dipolo. 
 Ex.:álcool etílico pe.: 78 C 
 éter dimetilico pe.: -24,9 14 
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Todas as proteínas que compõe o 
nosso organismo são constituídas 
por sequências de amino-ácidos, 
ligados covalentemente. 
 
Estes compostos possuem grupos -
OH e -NH capazes de formar uma 
forte rede de ligações 
intermoleculares. 
 
É isto que confere a estrutura 
terciária das proteínas, isto é, a 
sua forma característica de 
orientação espacial. Um outro 
exemplo é o DNA de todos os 
humanos: sua forma de dupla-hélice 
- é mantida graças às ligações 
hidrogênio entre os grupos dos -OH e 
-NH das bases nitrogenadas 
heterocíclicas. 
 
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Figura : Vista superior da estrutura secundária de folhas b 
paralelas das proteinas, cujas cadeias são estendidas lado a lado 
para formar estruturas semelhantes a pregas. Esse arranjo é 
estabilizado por ligações de hidrogênio entre segmentos 
adjacentes da cadeia 
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Ligação Força Magnitude 
(KJ/mol) 
 
Química 
 
Covalente 
 
Iônica 
 100 – 1000 
 
 100 - 1000 
 
Intermolecular 
Íon-dipolo 
Dipolo-dipolo 
Dispersão 
Ligação H 
 1 – 70 
 0.1 – 10 
 0.1 – 2 
 10 - 40 
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 Explicação através da mecânica quântica. 
 A distribuição média de carga numa molécula apolar 
(metano) em um dado espaço de tempo é uniforme. Porem 
a qualquer instante JÁ QUE OS ELÉTRONS ESTÃO EM 
MIVIMENTO, os elétrons, é portanto AS CARGAS podem 
não estar uniformemente distribuídos  promovendo 
conseguintemente a formação de um dipolo temporário, 
que podem induzir dipolos OPOSTOS (atrativos) em 
moléculas vizinhas. 
 ESTADOS LIQUIDOS E SÓLIDOS 
 Como se atraem as moléculas que 
não tem polo, ou seja, as moléculas 
apolares? 
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FORÇAS DE VAN DER WAALS 
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As forças de Van der Waals, conhecidas forças intermoleculares, podem 
surgir de 3 fontes. 
 Em primeiro, as moléculas de alguns materiais, embora eletricamente 
neutras, podem possuir um dipolo elétrico permanente. Devido a alguma 
distorção na distribuição da carga elétrica, um lado da molécula e 
ligeiramente mais "positivo" e o outro é ligeiramente mais "negativo". A 
tendência é destas moléculas se alinharem, e interagirem umas com as 
outras, por atração eletrostática entre os dipolos opostos. 
 Esta interação é chamada de dipolo-dipolo. 
 
 
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Em segundo, a presença de moléculas que tem dipolos permanentes 
podem distorcer a distribuição de carga elétrica em outras 
moléculas vizinhas, mesmo as que não possuem dipolos (apolares), 
através de uma polarização induzida. 
 Esta interação é chamada de dipolo-dipolo induzido. 
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E, em terceiro, mesmo em moléculas que não possuem momento de dipolo 
permanente (e.g., no gás nobre neônio ou no líquido orgânico benzeno) existe uma 
força de atração (do contrário nem o benzeno ou neônio poderiam ser liquefeitos). 
 
A natureza destas forças requer a mecânica quântica para sua correta descrição, 
mas foi primeiramente reconhecida pelo físico polonês Fritz London, que 
relacionou-as com o movimento eletrônico nas moléculas. 
London sugeriu que, em um determinado instante, o centro de carga negativa dos 
elétrons e de carga positiva do núcleo atômico poderia não coincidir. 
 
Estes dipolos instantâneos não podem orientar-se para um alinhamento de suas 
moléculas, mas eles podem induzir a polarização das moléculas adjacentes, 
resultando em forças atrativas. 
Estas forças são conhecidas como forças de dispersão (ou forças de 
London), e estãopresentes em todas as moléculas apolares e, algumas vezes, mesmo 
entre moléculas polares. 
 
 
 
 Fator importante que determina a MAGNITUDE DAS 
FORÇAS DE Van der Waals é a polarizabilidade dos 
elétrons. 
 POLARIZABILIDADE é a capacidade dos elétrons 
responderem a uma mudança de campo elétrico 
(depende dos elétrons estarem mais ou menos 
fortemente presos) 
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F 
Cl 
Br 
I 
Substituintes de grupos alquila 
 
Halogênios 
Átomos com pares de elétrons não 
compartilhados de forma geral são mais 
polarizáveis dos que contém apenas 
elétrons ligantes. 
Pontos de ebulição 
“Compostos apolares, forças intermoleculares fracas” 
Outros fatores que influenciam no pe.: 
 
Peso molecular e o tamanho das moléculas 
Moléculas maiores precisam de maior energia térmica 
para adquirir velocidade suficiente para escapar da 
superfície do liquido. 
Áreas superficiais elevadas (MAIOR força de atração 
de Van der Waals) 
 
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As forças intermoleculares têm origem eletrônica: 
• Surgem de uma atração eletrostática entre nuvens de elétrons e 
núcleos atômicos. 
• São fracas, se comparadas às ligações covalentes ou iônicas. 
•.....Mas forte o suficiente para sustentar uma lagartixa no teto da sala 
Em 1960, o alemão Uwe Hiller 
sugeriu que um tipo de força 
atrativa, entre as moléculas da 
parede e as moléculas da pata 
da lagartixa, fosse a 
responsável. Hiller sugeriu 
que estas forças fossem as 
forças intermoleculares de 
van der Waals 
Autumn escreveu o artigo "Full, 
Adhesive force of a single 
gecko foot-hair" (Autumn, K. 
et al., Nature 405, 681-685 
(2000), trazendo evidências de 
que, de fato, são forças 
intermoleculares as responsáveis 
pela adesão da pata da lagartixa 
à parede. Mais precisamente 
entre a superfície e as 
moléculas dos "setae", pelos 
microscópicos que cobrem as 
patas das lagartixas. 
Como a superfície desses fios é de substâncias apolares, a soma de 
forças de baixo poder de atração contidas na enorme área superficial 
dos pelinhos de suas patas é o suficiente para suportar o peso da 
lagartixa e aderi-la a qualquer superfície, seja lisa ou rugosa. 
Entretanto, as forças de baixo poder não são tão intensas o suficiente 
para mantê-la grudada na parede, permitindo que a força de seus 
músculos puxe a pata e a grude novamente mais adiante. 
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SOLUBILIDADE 
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 Dissolução de um sólido num líquido 
 
 Hidratação / solvatação 
 
 Miscibilidade 
“Semelhante dissolve o semelhante” 
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SOLUBILIDADE EM ÁGUA 
 Hidrofóbico 
 Hidrofílico 
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Os compostos orgânicos polares exibem, em geral, uma solubilidade 
significativa em água. O açúcar é um exemplo: é muito solúvel em água. Isto 
deve-se à capacidade que as moléculas de água têm de interagir com as 
moléculas da sacarose. A solubilização também é um fenômeno regido pelas 
interações intermoleculares: entre as moléculas do soluto e as moléculas do 
solvente.