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IEQ-602 - Parte 2 - Introdução ao estudo da química orgânica II

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Introdução ao 
estudo da 
química 
orgânica II 
Prof. Dr. Joel Passo 
passoja-2013 1 
Ligação no eteno: 
dupla ligação 
Eteno 
Etileno 
passoja-2013 
2 
Ligação no eteno: 
dupla ligação 
Vista lateral Vista superior 
passoja-2013 
3 
Ligação no eteno: 
dupla ligação 
passoja-2013 
4 
Ligação no eteno: 
dupla ligação 
A ligação dupla é mais forte (152 kcal/mol) que a ligação simples. 
passoja-2013 
5 
Mapa potencial 
eletrostático 
Ligação no etino: 
tripla ligação 
Etino 
Acetileno 
passoja-2013 
6 
Ligação no etino: 
tripla ligação 
passoja-2013 
7 
Ligação no etino: 
tripla ligação 
A ligação tripla é mais forte (200 kcal/mol) que a ligação dupla. 
passoja-2013 
8 
Mapa potencial 
eletrostático 
Ligações no cátion metila - 
carbocátion 
passoja-2013 
9 
Cátion metila 
Vista lateral 
Vista superior 
Mapa potencial 
eletrostático 
passoja-2013 
10 
Radical metila 
Vista lateral 
Vista superior 
Mapa potencial 
eletrostático 
Ligações no radical metila 
passoja-2013 
11 
Ligações no ânion metila – 
carbânion 
Mapa potencial 
eletrostático 
Ânion metila 
Ligações na água 
passoja-2013 
12 
Ângulo esperado entre as ligações: 90° 
Ângulo experimental entre as ligações: 104,5° 
passoja-2013 
13 
Ligações na água 
Mapa potencial 
eletrostático 
Ligações na amônia e íon 
amônio 
passoja-2013 
14 
Ângulo experimental entre as ligações: 107,3° 
passoja-2013 
15 
Ligações na amônia e íon 
amônio 
Mapa potencial 
eletrostático 
passoja-2013 
16 
Ligações na amônia e íon 
amônio 
Íon amônio 
Mapa potencial 
eletrostático 
Exercícios propostos 
 1) De acordo com o mapa potencial do 
íon amônio qual átomo(s) é (são) mais 
positivo(s)? 
 2)Compare os mapas potenciais do 
metano, amônia e água. Qual molécula 
é a mais polar? Qual é menos polar? 
p
a
ss
o
ja
-2
0
1
3
 
17 
Mapa potencial 
do metano 
Mapa potencial 
da amônia 
Mapa potencial 
da água 
Ligação nos haletos de 
hidrogênio 
passoja-2013 
18 
Fluoreto de hidrogênio 
Mapa potencial 
eletrostático 
p
a
ss
o
ja
-2
0
1
3
 
19 
Ligação nos haletos de 
hidrogênio 
Resumo 
passoja-2013 
20 
Exercícios propostos 
 1) Qual a hibridização de cada átomo 
de carbono no composto abaixo? 
 
 
 2) Qual a hibridização de cada átomo 
de carbono, oxigênio e nitrogênio no 
composto abaixo? 
 
passoja-2013 
21 
Momentos dipolares em 
moléculas 
passoja-2013 
22 
passoja-2013 
23 
Momentos dipolares em 
moléculas 
Exercício proposto 
 Quais das seguintes moléculas espera-se 
que tenha um momento dipolar zero? 
passoja-2013 
24 
Introdução a ácido e bases 
 Definição de Bronsted-Lowry (1923) 
 Ácido é uma espécie que doa um próton; 
 Base é uma espécie que aceita um próton. 
 
passoja-2013 
25 
Um ácido Um ácido Uma base Uma base 
Reação de próton-transferência 
Base conjugada Ácido conjugado 
 Acidez 
 Mede a tendência que um composto tem 
de perder um próton; 
 Basicidade mede a afinidade que um 
composto tem por um próton 
 Observe que a água pode agir como 
base ou ácido 
 
passoja-2013 
26 
Um ácido Um ácido Uma base Uma base 
Introdução a ácido e bases 
Base conjugada Ácido conjugado 
Ácido forte, base conjugada fraca. 
Exercícios propostos 
 1)Escreva a base conjugada de cada 
composto a seguir: 
 
 
 2) Escreva o ácido conjugado de cada 
composto a seguir: 
 
passoja-2013 
27 
 3) Escreva uma equação mostrando a 
reação do CH3OH como ácido com NH3 
e uma equação mostrando o CH3OH 
como base com HCl. 
 
 4) Escreva uma equação mostrando a 
reação da NH3 como ácido com OH
- e 
uma equação mostrando a NH3 como 
base com HBr. 
passoja-2013 
28 
Exercícios propostos 
Ácidos e bases orgânicas: 
pka e pH 
passoja-2013 
29 
 KaHCl = 10
7 
 KaÁcido acético = 1,74. 10
-5 
 
 
 
 
 pKaHCl = -7 
 pKaÁcido acético = 4,76 
p
a
ss
o
ja
-2
0
1
3
 
30 
Ácidos e bases orgânicas: 
pka e pH 
 pka indica a força do ácido na 
água. 
 pH indica a concentração de íons 
hidrogênios de carga positiva na 
solução. 
 
 
 pH < 7 ácido; pH = 7 neutro; 
 pH > 7 básico 
passoja-2013 
31 
Ácidos e bases orgânicas: 
pka e pH 
Exercícios propostos 
 1) Qual ácido é mais forte, um com pka 
5,2 ou um com pka 5,8? 
 
 2) Qual ácido é mais forte, um com 
constante de dissociação ácida 3,4 x 10-3 
ou um com constante de dissociação 
ácida 2,1 x 10-4? 
 3) Um ácido tem um ka de 4,53 x 10
-6 em 
água. Qual é sua Keq? ([H2O] = 55,5 M) 
passoja-2013 
32 
Ácidos e bases orgânicas 
 A importância dos ácidos e bases orgânicas 
ficarão mais evidentes quando discutirmos 
porque os compostos orgânicos reagem. 
 Os ácidos orgânicos mais comuns são os 
ácidos carboxílicos. Possuem o pka entre 3 e 
5. 
passoja-2013 
33 
 Álcoois são os ácidos orgânicos mais 
fracos com pka em torno de 16. 
 
 
 
 Um álcool pode agir como um ácido 
doando um próton ou uma base 
aceitando um próton. 
passoja-2013 
34 
Ácidos e bases orgânicas 
Um ácido 
Uma base 
 Um ácido carboxílico pode agir como um 
ácido doando um próton ou uma base 
aceitando um próton. 
 
passoja-2013 
35 
Ácidos e bases orgânicas 
Um ácido 
Uma base 
 Um composto protonado ganha um 
próton adicional. 
 Um álcool protonado ou um ácido 
carboxílico protonado é um ácido muito 
forte. 
passoja-2013 
36 
Ácidos e bases orgânicas 
 As aminas podem agirem como um 
ácido doando um próton ou uma base 
aceitando um próton. 
 
passoja-2013 
37 
Ácidos e bases orgânicas 
Um ácido 
Uma base 
 As aminas têm pka muito alto. 
Normalmente agem como bases. 
passoja-2013 
38 
Ácidos e bases orgânicas 
p
a
ss
o
ja
-2
0
1
3
 
39 
Ácidos e bases orgânicas 
 Como saber que um composto reagirá 
como ácido ou base? 
passoja-2013 
40 
Ácidos e bases orgânicas 
pka = -7 pka = 15,7 
Ácido Base 
pka = 36 
Base 
pka = 15,7 
Ácido 
 O equilíbrio químico favorece reações de 
ácidos fortes com bases fortes para 
formarem ácidos e bases fracas. 
 
passoja-2013 
41 
Ácidos e bases orgânicas 
Base forte 
Ácido forte base fraca 
ácido fraco 
ácido fraco base fraca Ácido forte Base forte 
Equilíbrio deslocado para os produtos 
Equilíbrio deslocado para os reagentes 
 O valor preciso da constante de equilíbrio 
pode ser calculada dividindo o Ka do 
ácido reagente pelo Ka do produto 
ácido. 
passoja-2013 
42 
Ácidos e bases orgânicas 
 Exemplos: 
 1) Reação do ácido acético com 
amônia: 
 
 
 
 2) Reação do metanol com metilamina: 
p
a
ss
o
ja
-2
0
1
3
 
43 
Ácidos e bases orgânicas 
Equilíbrio deslocado 
 para os produtos 
Equilíbrio deslocado 
 para os reagentes 
Exercícios propostos 
 1) Para as seguintes reações determine o 
ácido forte e a base forte e o ácido e base 
fraca e determine para qual lado desloca-se 
o equilíbrio. (pka encontrar nos slides 
anteriores ou bibliografia) 
passoja-2013 
44 
a) 
b) 
c) 
d) 
 1) Qual base é mais forte, CH3COO
- ou 
HCOO-? ( pka do CH3COOH é 4,8; o pka 
doHCOOH é 3,8. 
 2) Coloque as espécies abaixo em ordem 
decrescente de força das bases: 
 
 
 3) Calcule a constante da reações 
ácido-base entre os seguintes pares de 
reagentes: 
p
a
ss
o
ja
-2
0
1
3
 
45 
Exercícios propostos 
 A força de um ácido é determinada pela 
estabilidade de sua base conjugada. 
 Quanto mais forte uma base mais forte 
seu ácido conjugado. 
 Bases estáveis são bases fracas. 
passoja-2013 
46 
O efeito da estrutura no pka 
Eletronegatividade relativa Estabilidade relativa 
Acidez relativa 
pKa de alguns ácidos simples 
p
a
ss
o
ja
-2
0
1
3
 
47 
Para átomos de tamanhos similares quanto mais eletronegativo 
o átomo mais forte o ácido. 
 Para átomos com tamanhos muito 
diferentes quanto maior o átomo mais 
forte o ácido. 
passoja-2013 
48 
O efeito da estrutura no pka 
Eletronegatividade relativa Estabilidade relativa 
Acidez relativa 
 Na medida que o haleto aumenta em 
tamanho sua estabilidade aumenta, 
devido a maior distribuição da carga 
negativa num maior volume de espaço – 
a densidade eletrônica diminui. 
passoja-2013 
49 
O efeito da estrutura no pka 
Mapas de potencial eletrostático do haletos de hidrogênio 
Quanto menor a densidade eletrônica mais estável será a base 
conjugada e mais forte o seu ácido conjugado. 
passoja-2013 
50 
O efeito da estrutura no pka 
O halogênio puxa elétrons através da ligação sigma (s). 
Este fenômeno é chamado efeito indutivo de atração. 
Diminui a densidade 
eletrônica no oxigênio 
aumentando a 
estabilidade da base 
conjugada 
passoja-2013 
51 
O efeito da estrutura no pka 
O efeito de um substituinte na acidez do composto diminui com o 
aumento da distância entre o substituinte e o átomo de oxigênio. 
Exercícios resolvidos 
 1) Qual ácido é mais forte? 
 
 
 
 
 
 2) Qual ácido é mais forte? 
 
p
a
ss
o
ja
-2
0
1
3
 
52 
Os dois compostos diferem no halogênio ligado ao carbono central 
O flúor é o mais eletronegativo e que tem maior efeito indutivo sobre 
o oxigênio, estabilizado mais a base conjugada. Com isso o ácido mais 
forte é o composto com flúor. 
O composto da esquerda tem os substituintes cloro mais próximos 
do O-H estabilizando melhor por indução a base conjugada, então 
é o ácido mais forte. 
Exercícios propostos 
 1) Para os compostos a seguir indique o 
ácido mais forte. 
passoja-2013 
53 
 2) Coloque os compostos abaixo em 
ordem decrescente de acidez. 
 
 
 3) Para os compostos a seguir indique a 
base mais forte. 
 
passoja-2013 
54 
Exercícios propostos 
Uma introdução a elétrons 
deslocalizados e ressonância 
 Qual a razão de um ácido carboxílico (pka ~ 
5) ser bem mais ácido que um álcool (pka ~ 
15)? 
 
 
 
 São dois fatores: 
 Efeito indutivo de atração de elétrons causado 
pelo oxigênio estabilizando a base conjugada; 
 A deslocalização de elétrons na base 
conjugada estabilizando-a. 
passoja-2013 
55 
p
a
ss
o
ja
-2
0
1
3
 
56 
Uma introdução a elétrons 
deslocalizados e ressonância 
57 
Uma introdução a elétrons 
deslocalizados e ressonância 
Mapas de potencial eletrostático 
A combinação do efeito indutivo e deslocalização de elétrons por 
ressonância fazem com que os ácidos carboxílicos sejam mais ácidos 
que os álcoois 
Exercícios propostos 
 1) Qual composto é esperado que seja 
mais ácido? Por quê? 
 
 
 
 Desenhe os contribuintes de ressonância 
dos seguinte compostos. 
passoja-2013 
58 
Ácidos e bases de Lewis 
 Ácido: 
 Espécie que aceita um par de elétrons. 
 Base: 
 Espécie que doa um par de elétrons. 
 
passoja-2013 
59 
passoja-2013 
60 
Ácidos e bases de Lewis 
Ácido de Lewis 
Ácido de Lewis 
Base de Lewis 
Base de Lewis 
Exercício proposto 
 Qual os produtos das seguintes reações? 
passoja-2013 
61 
Thanks for your attention 
 
Soli Deo Gloria 
 
 
passoja-2013 
62

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