IEQ-602 - Parte 4 - Estrutura e propriedades físicas de compostos orgânicos.

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Estrutura, propriedades físicas de 
compostos orgânicos. 
Prof. Dr. Joel Passo 
Estrutura de haletos orgânicos – 
Ligação carbono-halogênio: Comprimento de ligação e força de ligação. 
Interações 
orbitalares 
Comprimento de 
ligação 
Força de ligação 
passoja-2013 2 
Estrutura dos álcoois. 
Hibridização sp3 
Álcool 
Mapa potencial eletrostático 
para o metanol 
passoja-2013 3 
Estrutura dos éteres. 
Éter 
Mapa potencial eletrostático 
para o dimetil éter 
Hibridização sp3 
passoja-2013 4 
Estrutura das aminas 
Hibridização sp3 
Metilamina 
Amina primária 
Dimetilamina 
Amina secundária 
Trimetilamina 
Amina terciária 
Mapa potencial eletrostático para 
Metilamina Dimetilamina Trimetilamina 
passoja-2013 5 
Propriedades físicas – Ponto de ebulição (pe) 
 Alcanos  apolares 
Forças de Van der Waals: 
Interação dipolo-induzido-dipolo-induzido. 
Pentano 
pe = 36,1°C Isopentano 
pe = 27,9°C 
Neopentano 
pe = 9,5°C 
passoja-2013 6 
Propriedades físicas – Ponto de ebulição (pe) 
Interações dipolo-dipolo 
passoja-2013 7 
Ciclopentano 
pe = 49,3°C 
Tetraidrofurano 
pe = 65°C 
Propriedades físicas – Ponto de ebulição (pe) 
Ligação de hidrogênio: Um tipo de interação dipolo-dipolo 
que ocorre entre um hidrogênio que está ligado a um oxigênio, 
um nitrogênio ou um flúor e a um par de elétrons isolado de um 
oxigênio, nitrogênio ou flúor de uma outra molécula. 
passoja-2013 8 
Propriedades físicas – Ponto de ebulição (pe) 
passoja-2013 9 
Propriedades físicas – Ponto de ebulição (pe) 
Comparativo de pontos de ebulição (°C) 
Alcano Éters Álcoois Aminas 
H2O – pe = 100°C 
passoja-2013 10 
Propriedades físicas – Ponto de ebulição (pe) 
Amina primária 
pe = 97°C 
Amina secundária 
pe = 84°C 
Amina secundária 
pe = 65°C 
Quais dos compostos seguintes podem formar ligação de hidrogênio entre as suas 
moléculas? 
Quais dos compostos acima podem formar ligação de hidrogênio com etanol como 
solvente? 
passoja-2013 11 
Exercícios propostos 
passoja-2013 12 
 1) Quais dos compostos abaixo formarão ligação de 
hidrogênio entre suas moléculas? 
 
 
 
 2) Quais dos compostos acima formarão ligação de 
hidrogênio com o etanol como solvente? 
 3) Explique as sentenças abaixo: 
 a) H2O tem o ponto de ebulição maior que o CH3OH 
(65°C). 
 b) H2O tem o ponto de ebulição maior que a NH3(-33°C). 
 c) H2O tem o ponto de ebulição maior que a HF (20°C). 
 
 
Propriedades físicas – Ponto de ebulição (pe) 
 Polarizabilidade 
 Indica a possibilidade de uma nuvem eletrônica poder ser 
distorcida. 
 Quanto maior o átomo, mais “soltos’ estarão seus 
elétrons da camada externa e mais polarizável será. 
Comparativo dos ponto de ebulição de alcanos e haletos de alquila ( °C) 
passoja-2013 13 
Exercícios propostos 
passoja-2013 14 
 1) Liste os seguintes compostos em ordem decrescente 
dos pontos de ebulição: 
 
 
 2) Liste os seguintes compostos em ordem decrescente 
dos pontos de ebulição: 
 
Propriedades físicas – Ponto de fusão (pf) 
Empacotamento molecular é a propriedade que determina uma molécula 
individualmente se acomoda na estrutura cristalina. 
passoja-2013 15 
Propriedades físicas – solubilidade 
 Regra geral: 
 Semelhante dissolve semelhante. 
Solvatação de um composto polar 
pela água. 
passoja-2013 16 
Propriedades físicas – solubilidade 
 Álcool 
 Grupo alquílico  apolar 
 Hidroxila  polar 
 Álcoois com menos de quatro carbonos são geralmente 
solúveis em água a temperatura ambiente, acima, 
insolúveis. 
 Álcoois com a parte alquílica mais ramificada tendem a 
ser mais solúveis. 
 Ex. Álcool terc-butílico é mais solúvel que Álcool n-butílico. 
 Éteres 
 Grupo alquílico  apolar 
 Oxigênio  polar 
 Éteres com três carbonos são solúveis em água. 
passoja-2013 17 
Propriedades físicas – solubilidade 
Solubilidade dos éteres em água 
Solubilidade dos haletos de alquíla em água 
passoja-2013 18 
Propriedades físicas – solubilidade 
 Aminas 
 Forma ligações de hidrogênio 
 Solubilidade das aminas (Baixa massa molecular) 
 1ª > 2ª > 3ª 
 
passoja-2013 19 
Exercícios propostos 
passoja-2013 20 
 1) Coloque os compostos abaixo em ordem 
decrescente de solubilidade em água: 
 
 
 
 
 
 2) Em qual dos seguintes solventes o cicloexano 
tem a menor solubilidade: pentanol, dietil éter, etanol 
ou hexano? Justifique. 
Conformação de Alcanos 
sp3 
Conformações: Diferentes arranjos espaciais dos átomos que resultam da rotação 
Em torno de uma ligação simples. 
Confôrmero: uma conformação específica, ou seja, uma arranjo espacial específico 
dos átomos. 
passoja-2013 21 
Conformação de Alcanos 
Fórmula em 
perspectiva 
Fórmula em 
cavalete 
Projeção de 
Newman 
Conformação alternada Conformação eclipsada 
passoja-2013 22 
Conformação de Alcanos – 
análise conformacional  etano 
Energia potencial do etano em função do ângulo de rotação entre a ligação carbono-carbono. 
Tensão torsional 
passoja-2013 23 
Conformação de Alcanos – 
análise conformacional  butano 
Modelo tipo bola e palito do butano 
Conformação alternada 
Conformação eclipsada 
passoja-2013 24 
Conformação de Alcanos – 
análise conformacional  butano 
Energia potencial do butano em função do ângulo de rotação entre as ligações C2-C3. 
passoja-2013 25 
Conformação de Alcanos – 
conformacão  decano 
passoja-2013 26 
Conformação zig-zag 
Exercícios propostos 
passoja-2013 27 
 1) Desenhe todos confôrmeros alternados e 
eclipsados resultantes da rotação em torno dos 
carbonos C2-C3 do pentano. 
 2) Usando a projeção de Newman, escreva o 
confôrmero mais estável para os seguintes 
compostos: 
 a) 3-metilpentano, considerando a rotação em torno das 
ligações C2-C3. 
 b) 3-metilexano, considerando a rotação em torno das 
ligações C3-C4. 
 c) 3,3-dimetilexano, considerando a rotação em torno das 
ligações C3-C4. 
Cicloalcanos – Tensão no anel 
Ciclopropano 
Sobreposição do orbital sp3 
numa ligação sigma normal. 
Sobreposição do orbital sp3 
No ciclopropano. 
Ciclopropano 
Ligação banana 
Proposta do químico alemão Adolph von Bayer - 1885 
Tensão 
angular 
passoja-2013 28 
Cicloalcanos – Tensão no anel 
Ciclopentano “planar” 
Ângulo de ligação = 108° 
Cicloexano “planar” 
Ângulo de ligação = 120° 
Cicloeptano “planar” 
Ângulo de ligação = 128,6° 
Ciclobutano 
Ciclopentano 
Mais estável? 
Conformação envelope passoja-2013 29 
Cicloalcanos – Tensão no anel 
 Tipos de tensões no anel 
 Tensão angular 
 É a tensão induzida no anel quando os ângulos de ligação são 
diferentes do ângulo tetraédrico ideal de 109,5°. 
 Tensão torsional 
 É causada pela repulsão entre os elétrons de uma ligação de 
um substituinte e os elétrons da ligação do substituinte 
adjacente. 
 Tensão estérica 
 É causada por átomos ou grupos próximos um do outro. 
passoja-2013 30 
Cicloalcanos – conformações do cicloexano 
 Cicloalcano mais comum na natureza. 
 Existe numa conformação praticamente livre de 
tensões: 
 Conformação cadeira; 
 Ângulos de 111°. 
 
Cicloexano em 
conformação cadeira 
Projeção de Newman da 
conformação cadeira 
Modelo do cicloexano em 
conformação cadeira 
passoja-2013 31 
Cicloalcanos – 
conformação cadeira do cicloexano 
 Como desenhar a conformação cadeira: 
 Traçarduas linhas paralelas do mesmo comprimento 
inclinadas. 
 
 
 
 Conectar a parte superior das linhas com um V sendo o 
lado esquerdo do V ligeiramente maior. Fazer o mesmo 
com a parte inferior com o lado direito do V ligeiramente 
maior. 
passoja-2013 32 
 Como desenhar a conformação cadeira: 
 Cada carbono tem uma ligação axial e uma equatorial. As 
ligações axiais são verticais a alternam acima e abaixo 
do anel. 
Cicloalcanos – 
conformação cadeira do cicloexano 
passoja-2013 33 
 Como desenhar a conformação cadeira: 
 As ligações equatoriais apontam para fora do anel 
formando um ângulo um pouco maior que 90° com a 
ligação axial. 
Cicloalcanos – 
conformação cadeira do cicloexano 
passoja-2013 34 
Cicloalcanos – 
conformação cadeira do cicloexano 
passoja-2013 35 
Cicloalcanos – 
conformação cadeira do cicloexano 
passoja-2013 36 
Calores de formação e total de energia de tensão dos cicloalcanos 
Cicloalcanos – 
Energia total de tensão 
passoja-2013 37 
Cicloalcanos – 
conformação bote do cicloexano 
Cicloexano em 
conformação bote 
Projeção de Newman da 
conformação bote 
Modelo do cicloexano em 
conformação bote 
passoja-2013 38 
Cicloalcanos – 
análise conformação do cicloexano 
passoja-2013 39 
Cicloalcanos – 
cicloexano monosubstituído 
Mais estável Menos estável 
passoja-2013 40 
Cicloalcanos – 
cicloexano monosubstituído 
Interações 1,3-diaxial 
Butano gauche Metilcicloexano axial passoja-2013 41 
Cicloalcanos – 
cicloexano monosubstituído 
Constantes de equilíbrio para vários cicloexanos monosubstituídos a 25°C 
passoja-2013 42 
Cicloalcanos – 
cicloexano metil-substituído 
passoja-2013 43 
Exercícios propostos 
passoja-2013 44 
 1) Calcule a porcentagem de moléculas de 
cicloexanol que tem o grupo OH na posição 
equatorial. 
 2) Calcule também para o cicloexanol substituido 
por: 
 a) Grupo etila. 
 b) Grupo cloro. 
 c) Grupo ciano. 
 d) Grupo isopropila. 
 e) Grupo terc-butila. 
 
 
 
Cicloalcanos – 
cicloexano dissubstituído 
Cis-1,4-dimetilcicloexano trans-1,4-dimetilcicloexano 
passoja-2013 45 
Cicloalcanos – 
cicloexano dissubstituído 
Cis-1,4-dimetilcicloexano 
trans-1,4-dimetilcicloexano Mais estável Menos estável 
passoja-2013 46 
Cicloalcanos – 
cicloexano trans-dissubstituído 
Este confôrmero tem 
quatro interações 1,3-diaxial 
passoja-2013 47 
Cicloalcanos – 
cicloexano dissubstituído 
Mais estável Menos estável 
cis-1-terc-butil-3-metilcicloexano 
Mais estável Menos estável 
trans-1-terc-butil-3-metilcicloexano 
passoja-2013 
48 
Cicloalcanos – 
anéis fundidos 
Mais estável Menos estável 
trans-decalina cis-decalina 
passoja-2013 49 
Determine se os compostos abaixo são isômeros cis ou 
trans: 
Exercícios propostos 
passoja-2013 
50 
passoja-2013 51 
Obrigado pela 
atenção. 
 
 Soli Deo Gloria