Aulas quimica orgânica

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Química Orgânica - Uma 
Aprendizagem Baseada 
em Solução de 
Problemas 
 
Capítulo 2 
 
 Ressonância 
 
Versão: Prof. Leandro Ferreira Pedrosa 
Universidade Federal Fluminense 
Química Orgânica I 
2018 
1 
• A ressonância é o tópico que permeia toda a matéria, do 
início ao fim. 
 
• As representações das moléculas não são adequadas para 
mostrar onde todos os elétrons estão. 
 
• Todos os métodos de representação tratam elétrons como 
partículas que podem estar em posições específicas. 
 
• O correto é pensar em elétrons como nuvens de 
densidade eletrônica. 
 
• Essas nuvens frequentemente se espalham ao longo de 
vastas regiões de uma molécula. 
Química Orgânica 
O que é Ressonância? 
2 
• Como representamos moléculas se não podemos indicar 
onde os elétrons estão? 
 
A resposta é ressonância. 
 
• Usamos mais de uma representação para caracterizar uma 
única molécula. 
Química Orgânica 
O que é Ressonância? 
3 
• Nenhuma representação individual descreve 
adequadamente a natureza da densidade eletrônica 
dispersa sobre a molécula. 
 
• Para resolver este problema, fazemos diversas 
representações e as combinamos em nossa mente como 
uma única imagem. 
Química Orgânica 
O que é Ressonância? 
4 
• A seta e os colchetes indicam que elas são estruturas de 
ressonância de uma molécula. 
 
• A molécula não fica oscilando entre as diferentes estruturas 
de ressonância. 
 
Química Orgânica 
O que é Ressonância? 
5 
• As setas são as ferramentas utilizadas para ter certeza de 
que como representar todas as estruturas de ressonância 
de um composto. 
 
• É essencial que a ponta e a cauda de toda seta sejam 
desenhadas precisamente no local adequado. 
 
 
 
 
• A cauda mostra de onde os elétrons estão vindo e a ponta 
mostra para onde os elétrons estão. 
Química Orgânica 
Setas curvas: as ferramentas para 
representar estruturas de ressonância 
6 
• Os orbitais atômicos podem conter um máximo de dois 
elétrons. Então, há apenas três opções para qualquer 
orbital atômico: 
 
 
 
 
 
 
 
 
• Os elétrons podem ser encontrados em dois locais: em 
ligações ou em pares isolados. 
Química Orgânica 
Setas curvas: as ferramentas para 
representar estruturas de ressonância 
7 
• Considere as estruturas de ressonância vistas a seguir 
como exemplo: 
 
 
 
 
 
 
• Os elétrons que constituem a ligação dupla foram 
“deslocados”. A seta mostrando os elétrons vindo da 
ligação e indo formar outra ligação. 
8 
• Um exemplo no qual os elétrons vêm de um par isolado: 
 
 
 
 
 
 
Nunca desenhe uma seta que vem de uma carga positiva. 
A cauda de uma seta tem que vir de um ponto que tenha 
elétrons. 
 
• A ponta de uma seta deve apontar diretamente entre dois 
átomos para formar uma ligação, ou deve apontar para um 
átomo formando um par isolado. 
9 
• Nunca desenhe a ponta de uma seta saindo para o espaço. 
 
 
 
 
 
 
Lembre-se de que a ponta de uma seta mostra para onde 
os elétrons estão indo. Assim, a ponta de uma seta tem 
que apontar para um local onde os elétrons possam ir. 
 
Ou para formar uma ligação ou para formar um par 
isolado. 
10 
• Há duas regras importantes que você nunca deverá violar 
ao direcionar as setas. 
 
• Elas são os “dois mandamentos” na representação de 
estruturas de ressonância: 
 
1. Não quebrarás uma ligação simples. 
 
2. Não excederás um octeto para elementos da 
segunda linha. 
Química Orgânica 
Os dois mandamentos 
11 
• 1. Nunca quebre uma ligação simples ao representar 
estruturas de ressonância. 
 
Por definição, as estruturas de ressonância têm que ter 
todos os mesmos átomos ligados na mesma ordem. 
Química Orgânica 
Os dois mandamentos 
12 
• São poucas as exceções a esta regra. 
 
• Maneira mais fácil de garantir que você nunca viole esta 
regra  nunca desenhar a cauda de uma seta em uma 
ligação simples. 
• 2. Nunca exceda um octeto para elementos da segunda 
linha. 
 
• Os elementos da segunda linha (C, N, O, F) têm apenas 
quatro orbitais em sua camada de valência. Cada um 
destes quatro orbitais pode ser usado ou para formar uma 
ligação ou para conter um par isolado. 
 
• Cada ligação requer o uso de um orbital e cada par isolado 
requer o uso de um orbital. Assim, os elementos da 
segunda linha nunca podem ter cinco ou seis ligações; o 
máximo é quatro. 
Química Orgânica 
Os dois mandamentos 
13 
• Exemplos de direcionamento de setas que violam este 
segundo mandamento. 
 
 
 
 
 
 
 
• Em cada uma dessas representações, o átomo central não 
pode formar outra ligação porque ele não tem um quinto 
orbital que possa ser utilizado. Nunca faça isto. 
Química Orgânica 
Os dois mandamentos 
14 
• Segundo mandamento = “a regra do octeto”. 
 
• Violação somente se excedermos um octeto para um 
elemento da segunda linha. 
 
• Nenhum problema com um elemento da segunda linha que 
tem menos que um octeto de elétrons. 
Química Orgânica 
Os dois mandamentos 
15 
• É perfeitamente aceitável, mesmo que o átomo de carbono 
central tenha apenas seis elétrons em torno dele. 
 
• Os dois mandamentos refletem as duas partes de uma seta 
curva (a ponta e a cauda). 
 
• Uma cauda errada viola o primeiro mandamento e uma 
ponta errada viola o segundo mandamento. 
Química Orgânica 
Os dois mandamentos 
16 
• EXERCÍCIO 2.1: Para o composto visto a seguir, examine a 
seta desenhada na estrutura e determine se ela viola um 
dos dois mandamentos para a representação das 
estruturas de ressonância: 
 
 
 
• Resposta: O primeiro mandamento foi violado? Se a cauda 
da seta está vindo de uma ligação simples, então, significa 
que estamos quebrando a ligação simples. Se a cauda 
estiver vindo de uma ligação dupla, então, não violamos o 
primeiro mandamento. Portanto, não violamos o primeiro 
mandamento. 
Química Orgânica 
Os dois mandamentos 
17 
• A regra do octeto foi violada? Para determinar isto, 
examinamos a ponta da seta. 
 
• Estamos formando uma quinta ligação? Lembre-se de que 
C+ tem apenas três ligações, não quatro. Quando 
direcionamos a seta mostrada anteriormente, o átomo de 
carbono agora terá quatro ligações, e o segundo 
mandamento não foi violado. 
Química Orgânica 
Os dois mandamentos 
18 
• PROBLEMAS: Para cada um dos problemas vistos a 
seguir, determine quais as setas que violam qualquer um 
dos dois mandamentos e explique por quê. (Não se 
esqueça de contar todos os átomos de hidrogênio e todos 
os pares isolados. Você tem que fazer isto para resolver 
estes problemas.) 
Química Orgânica 
Os dois mandamentos 
19 
• Se são dadas duas estruturas de ressonância faz sentido 
procurar as ligações ou pares isolados que estão 
aparecendo ou desaparecendo. 
 
 
 
 
 
“Como devemos direcionar os elétrons para irmos da 
primeira para a segunda estrutura?” 
 
• Começamos procurando quaisquer ligações duplas ou 
pares isolados que estejam desaparecendo. Isto nos 
indicará onde colocar a cauda da nossa seta. 
Química Orgânica 
Desenho correto das setas 
20 
• Agora, precisamos saber onde colocar a ponta da seta. 
Procuramos por quaisquer pares isolados ou ligações 
duplas que estejam aparecendo. 
 
 
 
 
 
• Quando movemos uma ligação dupla por sobre um átomo 
formando um par isolado, ela cria duas cargas formais: 
uma carga positiva no átomo de carbono que perdeu 
sua ligação e uma carga negativa no átomo deoxigênio 
que ganhou um par isolado. 
Química Orgânica 
Desenho correto das setas 
21 
• EXERCÍCIO 2.13: Para as duas estruturas vistas a seguir, 
tente desenhar as setas curvas que levam da 
representação à esquerda até a representação à direita: 
 
 
 
 
Resposta: 
• Começamos procurando quaisquer ligações duplas ou 
pares isolados que estejam desaparecendo. 
 
• Observamos que o oxigênio está perdendo um par isolado 
e a C=C na parte inferior também está desaparecendo. 
Para perder um par isolado e uma ligação dupla, vamos 
precisar de duas caudas. 
Química Orgânica 
Desenho correto das setas 
22 
• Observamos que uma ligação C=C está aparecendo e um 
C – está aparecendo (lembre-se de que um C– significa um 
C com um par isolado). Isto nos diz que precisamos de 
duas pontas, o que confirma que necessitamos duas setas. 
 
 
 
 
 
• Se parássemos aqui, estaríamos violando o segundo 
mandamento. 
 
• O átomo de carbono central está adquirindo cinco ligações. 
Para evitar este problema, devemos desenhar 
imediatamente a segunda seta. 
Química Orgânica 
Desenho correto das setas 
23 
• A ligação C=C desaparece (o que resolve nosso problema 
de octeto) e se torna um par isolado no carbono. 
 
PROBLEMAS: Tente desenhar as setas curvas que vão levá-
lo de uma estrutura à outra. Em alguns casos, você vai 
precisar desenhar mais que uma seta. 
Química Orgânica 
Desenho correto das setas 
24 
• EXERCÍCIO 2.20: Represente a estrutura de ressonância 
que você obtém quando segue as setas apresentadas a 
seguir. Certifique-se de incluir cargas formais. 
 
 
 
 
 
Resposta: 
25 
• O desenho à esquerda é a maneira comum pela qual isto é 
representado. 
 
• Não esquecer que os elétrons estão realmente vindo de 
um par isolado (conforme se observa na representação à 
direita). 
 
• Se a primeira estrutura tem uma carga negativa, então, a 
estrutura de ressonância que você representou também 
deverá ter uma carga negativa (conservação da carga). 
26 
PROBLEMAS: Para cada uma das estruturas vistas a seguir, 
represente a estrutura de ressonância que você obtém 
quando segue as setas apresentadas. Certifique-se de incluir 
cargas formais. (Sugestão: em alguns casos, os pares 
isolados são representados e em outros não. Certifique-se de 
levá-los em consideração mesmo se eles não estiverem 
representados.) 
27 
28 
• Não se preocupar com todas as ligações. 
 
• Não podemos direcionar uma seta a partir de uma ligação 
simples (o que violaria o primeiro mandamento). 
 
• Só nos preocupamos com ligações duplas ou triplas 
(ligações ). 
 
• Há alguma maneira de direcionar os elétrons sem violar os 
dois mandamentos? 
Química Orgânica 
Representação de estruturas de ressonância 
29 
2. Podemos converter algumas ligações  em pares 
isolados sem violar os dois mandamentos? 
 
3. Podemos converter algumas ligações  em ligações  
sem violar os dois mandamentos? 
 
• Converter pares isolados em ligações . 
Química Orgânica 
Representação de estruturas de ressonância 
30 
1. Podemos converter alguns pares isolados em ligações 
 sem violar os dois mandamentos? 
 
 
2. Podemos converter algumas ligações  em pares 
isolados sem violar os dois mandamentos? 
 
 
3. Podemos converter algumas ligações  em ligações  
sem violar os dois mandamentos? 
Química Orgânica 
Representação de estruturas de ressonância 
31 
• Converter pares isolados em ligações . 
 
 
 
 
 
 
 
Não podemos mover o par isolado em outra direção, porque 
estaríamos violando a regra do octeto. 
32 
• Converter ligações  em ligações . 
 
 
 
• Se tentarmos direcionar as ligações  para formar outras 
ligações , encontramos: 
 
 
 
 
 
 
33 
• Considerar que estas etapas podem ser combinadas. 
 
• Às vezes, não podemos cumprir uma etapa sem violar a 
regra do octeto, mas, realizando duas etapas ao mesmo 
tempo, podemos evitar que a regra do octeto seja violada. 
 
 
 
 
 
 
34 
• Não podemos mover a ligação C=C para se tornar outra 
ligação, a menos que também movamos a ligação C=O 
para se tornar um par isolado 
 
 
 
 
 
 
• Desta forma, estamos verdadeiramente “empurrando” os 
elétrons. 
35 
• EXERCÍCIO 2.29: Represente todas as estruturas 
de ressonância do composto visto a seguir: 
 
 
 
Resposta: Começamos determinando todos os pares 
isolados. Neste caso, o oxigênio tem duas ligações, e 
deve ter dois pares isolados 
 
Podemos converter algum par isolado em ligação ? 
Violaremos a regra do octeto ao formar um átomo de 
carbono com cinco ligações. 
36 
A única maneira de evitar formar uma quinta ligação para o 
carbono seria quebrar uma ligação simples e violar o 
primeiro mandamento: 
 
 
 
 
 
 
Podemos converter a ligação  em par isolado? Sim: 
37 
Podemos converter ligação  em ligação ? Só há um 
movimento que não violará os dois mandamentos: 
 
 
 
 
 
 
 
Assim, as estruturas de ressonância são 
38 
PROBLEMA 2.30: Para o composto visto a seguir, analise 
todas as três etapas (certificando-se de não violar os dois 
mandamentos) e represente as estruturas de ressonância. 
39 
• São cinco os padrões que você deverá reconhecer para 
representar estruturas de ressonância. 
 
1. Um par isolado próximo de uma ligação . 
 
2. Um par isolado próximo de uma carga positiva. 
 
3. Uma ligação  próxima de uma carga positiva. 
 
4. Uma ligação  entre dois átomos, em que um dos 
átomos é eletronegativo. 
 
5. Ligações  que envolvem todo um anel. 
Química Orgânica 
Representação de estruturas de ressonância 
Reconhecimento de padrões 
40 
• Considere os dois exemplos vistos a seguir: 
 
 
 
 
 
• Ambos mostram um par isolado “próximo da” ligação . 
 
 
• “Próximo de” significa que o par isolado está separado 
da ligação dupla por exatamente uma ligação simples 
(nem mais nem menos). 
Um par isolado próximo de uma ligação  
41 
• Em cada um destes casos, você pode deslocar o par 
isolado para formar uma ligação  e deslocar a ligação  
para formar um par isolado: 
Um par isolado próximo de uma ligação  
42 
• Quando o átomo com o par isolado tem uma carga 
negativa, então, ele transfere sua carga negativa para o 
átomo que ficará com um par isolado ao final: 
Um par isolado próximo de uma ligação  
43 
• Quando o átomo com o par isolado não possui carga 
negativa para começar, então, ele terminará com uma 
carga positiva e uma carga negativa passará ao átomo que 
adquire o par isolado (conservação da carga): 
Um par isolado próximo de uma ligação  
44 
PROBLEMAS: Para cada um dos compostos vistos a seguir, 
localize o padrão que acabamos de aprender e represente a 
estrutura de ressonância. 
Um par isolado próximo de uma ligação  
45 
46 
47 
• Ambos os exemplos exibem um par isolado próximo de 
uma carga positiva. Em cada caso, podemos deslocar o par 
isolado para formar uma ligação : 
 
 
 
 
• Quando o átomo com o par isolado tem uma carga 
negativa, então, as cargas acabam se cancelando: 
Um par isolado próximo de uma carga 
positiva. 
48 
• Quando o átomo com o par isolado tiver inicialmente uma 
carga neutra, ele terminará com carga positiva 
(conservação da carga): 
Um par isolado próximo de uma carga 
positiva. 
49 
PROBLEMAS: Para cada um dos compostos vistos a seguir, 
localize opadrão que acabamos de aprender e represente a 
estrutura de ressonância: 
Um par isolado próximo de uma carga 
positiva. 
50 
51 
• Há uma situação na qual não podemos combinar cargas 
para formar uma ligação dupla: o grupo nitro. 
 
 
 
 
 
• Esta representação parece melhor, mas o átomo de 
nitrogênio teria cinco ligações. 
• Precisamos somente de uma seta saindo da ligação  para 
formar uma nova ligação : 
 
 
 
 
 
• É possível ter muitas ligações duplas conjugadas, quando 
isto acontece, deslocamos cada uma das ligações 
sucessivamente, uma de cada vez: 
Uma ligação  próxima de uma carga 
positiva. 
52 
PROBLEMAS: Para cada um dos compostos vistos a seguir, 
localize o padrão que acabamos de aprender e represente a 
estrutura de ressonância. 
Uma ligação  próxima de uma carga 
positiva. 
53 
• Em casos como este, movemos a ligação  na direção do 
átomo eletronegativo tornando-a um par isolado: 
 
 
 
 
 
 
• Uma ligação dupla está sendo separada em uma carga 
positiva e uma carga negativa (isto é o oposto do que 
verificamos no segundo padrão, no qual as cargas se 
juntam formando uma ligação dupla). 
Uma ligação  entre dois átomos, em que um 
dos átomos é eletronegativo. 
54 
PROBLEMAS: Para cada um dos compostos vistos a seguir, 
localize o padrão que acabamos de aprender e represente a 
estrutura de ressonância. 
55 
• Ligações duplas e simples que se alternam  sistema 
conjugado. 
 
 
 
 
• Quando temos um sistema conjugado que envolve um 
ciclo, podemos sempre deslocar os elétrons. 
 
 
 
 
 
• Não importa se direcionamos nossas setas em sentido 
horário ou anti-horário. 
Ligações  que envolvem todo um anel. 
56 
PROBLEMAS: Para cada um dos compostos vistos a seguir, 
represente as estruturas de ressonância. 
Representação de estruturas de ressonância 
57 
• Um composto pode ter muitas estruturas de ressonância 
válidas (que não violam os dois mandamentos), mas é 
possível que uma ou mais estruturas de ressonância 
possam ser insignificantes. 
 
• Um composto pode ter 3 estruturas de ressonância, mas 
essas estruturas podem não contribuir igualmente para o 
híbrido de ressonância global. 
 
• Há três regras simples que devemos seguir ao comparar 
estruturas de ressonância. 
Avaliação da importância relativa das 
estruturas de ressonância 
58 
• Regra 1: Minimize as cargas. 
 
O melhor tipo de estrutura é aquela sem quaisquer cargas. 
Não há problema em ter duas cargas, mas você deverá tentar 
evitar estruturas que têm mais de duas cargas. 
Avaliação da importância relativa das 
estruturas de ressonância 
59 
• Exceção a esta regra: compostos que contêm o grupo nitro 
(–NO2) frequentemente terão estruturas de ressonância 
com mais de duas cargas. 
 
 
 
 
 
 
• Consideraríamos a estrutura de ressonância anterior como 
se ela tivesse apenas duas cargas e, portanto, ela é 
significativa. 
Avaliação da importância relativa das 
estruturas de ressonância 
60 
• Regra 2: Átomos eletronegativos (como N, O, Cl etc.) 
podem conter uma carga positiva, mas somente se 
possuírem um octeto de elétrons. 
 
 
 
 
 
 
• A segunda estrutura de ressonância é significativa, o 
oxigênio positivamente carregado tem um octeto de 
elétrons (três ligações mais um par isolado = 6 + 2 = 8 
elétrons). 
Avaliação da importância relativa das 
estruturas de ressonância 
61 
• É mais significativa do que a primeira estrutura de 
ressonância. 
 
 
 
 
 
 
• Na primeira estrutura, o oxigênio tem seu octeto, mas o 
carbono tem somente seis elétrons. 
 
• Na segunda estrutura de ressonância, oxigênio e carbono 
têm seu octeto. 
Avaliação da importância relativa das 
estruturas de ressonância 
62 
• Neste exemplo, a segunda estrutura de ressonância tem 
um oxigênio com uma carga positiva, mas não possui 
octeto completo (estrutura de ressonância não é 
significativa). 
 
 
 
 
 
 
• Regra 3: Evite representar uma estrutura de ressonância 
na qual dois átomos de carbono contêm cargas opostas. 
Avaliação da importância relativa das 
estruturas de ressonância 
63 
• Regra 3: Evite representar uma estrutura de ressonância 
na qual dois átomos de carbono contêm cargas opostas. 
Tais estruturas de ressonância geralmente são 
insignificantes. 
 
 
 
 
 
 
 
• A terceira estrutura de ressonância é insignificante por ter 
um C+ e um C–. A presença de átomos de carbono com 
cargas opostas, estejam elas próximas uma da outra ou 
distantes, torna a estrutura insignificante. 
Avaliação da importância relativa das 
estruturas de ressonância 
64 
PROBLEMAS: Para cada um dos compostos vistos a seguir, 
represente todas as estruturas de ressonância significativas. 
65 
66 
FIM