apostila de quimica organica Thiago Viana
194 pág.

apostila de quimica organica Thiago Viana


DisciplinaQuímica Orgânica I13.811 materiais254.666 seguidores
Pré-visualização48 páginas
diferentes que podem ser descrito 
pelos números quânticos obtidos a partir da solução da equação de onda de Shrödinger para 
o átomo de hidrogênio. Por exemplo, os orbitais s são esféricos e os orbitais p são lobulares. 
A configuração eletrônica de um átomo pode ser obtida através do preenchimento dos orbitais 
atômicos adequados com elétrons, seguindo o princípio da construção.
As ligações covalentes são formadas quando um par de elétrons é compartilhado por mais 
de um átomo. De acordo com a teoria de ligação de valência (tlv), o compartilhamento de elé-
trons ocorre devido à sobreposição de dois orbitais atômicos de valência, sem que ocorra, no 
entanto perda das características individuais destes. Já na teoria de orbital molecular (tom) 
as ligações resultam da combinação matemática de orbitais atômicos para formar os orbitais 
moleculares ligantes e antiligantes que pertencem à molécula como um todo. As ligações 
formadas mediante a sobreposição frontal de orbitais atômicos no eixo internuclear sendo 
simetricamente cilíndricas são denominadas ligações sigma (\u3c3). Já as ligações obtidas pela 
sobreposição lateral dos orbitais atômicos p são chamadas de ligações pi (\u3c0).
Um modelo modificado satisfatório para explicar as ligações covalentes em molécu-
las mais complexas baseado na mecânica quântica utiliza o conceito de hibridação de 
orbitais. Esses novos orbitais, tem em proporções variáveis, propriedades semelhantes a 
dos orbitais atômicos originais separadamente e são denominados orbitais atômicos hí-
bridos. Quando o carbono ou qualquer outro átomo dorma somente ligações simples com 
geometria tetraédrica, eles utilizam quatro orbitais atômicos híbridos sp3 equivalentes. 
Nas ligações duplas com geometria trigonal planar são utilizados três orbitais atômicos 
híbridos sp2 equivalentes e um orbital atômico p não hibridizado. A ligação tripla com 
geometria molecular linear, os átomos utilizam dois orbitais atômicos híbridos sp equiva-
lentes e dois orbitais p não hibridizados. Esses orbitais sp3, sp2 e sp são obtidos mediante 
a mistura \u2013 hibridação \u2013 interna, em proporções variáveis, dos orbitais atômicos s e p de 
um determinado átomo. 
Os orbitais moleculares podem ser organizados em diagramas de níveis de energia. Os orbi-
tais moleculares ligantes são sempre mais estáveis do que os não ligantes e estes por sua vez, 
possuem menos energia do que os orbitais moleculares antiligantes. Os orbitais moleculares 
ligantes sigma são menos energéticos do que os orbitais pi pois a sobreposição frontal dos 
orbitais atômicos é mais efetiva do que a sobreposição lateral que ocorre nos orbitais atômi-
cos para formar o orbital molecular pi. 
28
Ao término dessa aula você deverá ser capaz de:
Saber que os elétrons tem diferentes níveis de energia;
Como os elétrons são distribuídos nos orbitais atômicos;
Como os orbitais atômicos se combinam para formar os orbitais moleculares;
Por que as moléculas orgânica possuem estruturas lineares, trigonais e tetraédricas;
Correlacionar a forma das moléculas com a estrutura eletrônica;
Construir diagramas de níveis de energia dos orbitais moleculares para molécula 
simples;
Predizer a localização dos pares de elétrons não ligantes e os orbitais vazios;
Identificar uma ligação sigma ou pi e entender como elas são formadas;
Identificar a hibridação de todos os átomos de uma molécula;
Identificar o tipo de orbital molecular ocupado por cada par de elétrons em uma 
molécula e designar os orbitais atômicos que interagiram para formar aquele 
orbital molecular;
Olhando a diante
Os mecanismos das reações orgânicas dependem dos orbitais moleculares;
Deslocalização eletrônica e conjugação;
Reatividade deriva das energias dos orbitais molecularres.
atividadeS
1ª Questão: Compare as estabilidades relativas das moléculas O2, O2+ e O2-, explicitando o 
critério seguido. 
2ª Questão: Considere as seguintes configurações eletrônicas de várias moléculas: 
\u3c3 \u3c3 \u3c3 \u3c3 \u3c3 \u3c0 \u3c0 \u3c0 \u3c0 \u3c3
\u3c3 \u3c3 \u3c3 \u3c3 \u3c3 \u3c0 \u3c0 \u3c0 \u3c0 \u3c3
\u3c3 \u3c3 \u3c3 \u3c3 \u3c3 \u3c0 \u3c0 \u3c0 \u3c0 \u3c3
\u3c3 \u3c3 \u3c3 \u3c3 \u3c3 \u3c0 \u3c0
I 
II 
III 
VI 
2 *2 2 *2 2 2 2 *0 *0 *0
1 1 2 2 2 2 2 2 2 2
2 *2 2 *2 2 2 2 *1 *0 *0
1 1 2 2 2 2 2 2 2 2
2 *2 2 *2 2 2 2 *2 *1 *0
1 1 2 2 2 2 2 2 2 2
2 *2 2 *2 2 2
1 1 2 2 2 2
s s s s px py pz py pz px
s s s s px py pz py pz px
s s s s px py pz py pz px
s s s s px py \u3c0 \u3c0 \u3c3
\u3c3 \u3c3 \u3c3 \u3c3 \u3c3 \u3c0 \u3c0 \u3c0 \u3c0 \u3c3V 
2 *1 *1 *0
2 2 2 2
2 *2 2 *2 2 2 2 *1 *0 *1
1 1 2 2 2 2 2 2 2 2
pz py pz px
s s s s px py pz py pz px
29 
Leia atentamente o conjunto de afirmações que se seguem e classifique-as como Verdadeiras 
(V) ou Falsas (F) justificando as razões da sua escolha: 
 
a) A configuração I corresponde a uma espécie molecular diamagnética. 
b) A configuração III representa uma espécie cuja ordem de ligação é 2. 
c) A configuração V apresenta todos os elétrons no estado de mais baixa energia. 
d) A configuração IV apresenta 4 elétrons efetivamente ligantes. 
e) A configuração II apresenta 5 elétrons não-ligantes. 
3ª Questão: As moléculas mostradas a seguir são substâncias com atividade farmacológica. 
Assinale apropriadamente a hibridação de todos os átomos, exceto os átomos de hidrogênio 
em cada uma dessas moléculas.
4ª Questão: Os dois compostos a seguir são isômeros, isto é, eles são compostos diferentes 
com a mesma fórmula molecular. (a) Por que essas moléculas não se convertem naturalmente 
uma na outra? (b) A absorção de luz pela dupla ligação na molécula, favorece a interconver-
são dessas duas moléculas, explique essa afirmativa.
5ª Questão: Os antagonistas do receptor NMDA constituem-se em promissores agentes para 
o tratamento da dor neuropática. Alguns desses agentes estão apresentados abaixo. Para 
cada um deles identifique o tipo de hibridação adotada pelo(s) átomo(s) de nitrogênio(s), sua 
geometria e diga ainda em qual orbital está localizado o para de elétrons não ligante. Justi-
ficando a sua resposta.
H 3C O
O N
OH
H
O
OH
O
O O2N
N
OH
OH
C l
C l
H
O
H S N
CH 3
CO 2HO N
HO
NH2
H
O
HO
HO
H
OH
HO
Metaprolol
Tratamento da hipertensão
Warfarina
Anticoagulante
Clorafenicol
Antibiótico
Captopril
Tratamento da hipertensão
Serotonina
Neurotransmissor humano Vitamina C
C C
R
H
H
R
C C
H
R
H
R
trans cis
HO
N
OH
CH3
OH
1
H
N
O N F
O
S
O
2
N
H
N
N
H3C
H3C
N
O
S
O
3
28
6ª Questão: O linestrenol, um componente de alguns anticoncepcionais, mostrado a seguir. 
Localize na sua estrutura um exemplo de cada tipo de ligação ou átomo a seguir: a) uma 
ligação covalente muito polarizada; b) uma ligação covalente pouco polarizada; c) um átomo 
de carbono sp, sp2 e sp3; d) uma ligação entre átomos de hibridação diferentes.
7ª Questão: O [2,2,2]-propelano, uma molécula pouco comum, está representada a seguir. 
Considere os parâmetros estruturais dados e decida que esquema de hibridação descreve 
melhor os átomos de carbono marcados com um asterisco. Que tipo de orbitais são usados 
para formar a ligação entre eles? Você acha que essa ligação é mais forte ou mais fraca do 
que uma ligação carbono-carbono, que geralmente tem comprimento igual a 1,54 Å? 
8ª Questão: Usando a Teoria das Orbitais Moleculares preveja os valores relativos das distân-
cias internucleares nas seguintes espécies: H2, H2+ e He2+.
9ª Questão: Das sobreposições entre os orbitais mostrados a seguir, uma é ligante, a outra 
antiligante e a restante é não ligante. Correlacione os modelos esquemáticos de orbitais com 
essas interações e explique a sua resposta.
10ª Questão: Por que você acha que ninguém jamais foi capaz de preparar o ciclopentino 
como uma molécula estável?