aula cap 04 (1)

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Química Orgânica - Uma 
Aprendizagem Baseada 
em Solução de 
Problemas 
 
Capítulo 4 
 
 Geometria 
 
Versão: Prof. Leandro Ferreira Pedrosa 
Universidade Federal Fluminense 
Química Orgânica I 
2018 
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• Como prever a forma tridimensional das moléculas? Isto é 
importante? 
 
• Para as moléculas reagirem entre si, as partes reativas das 
moléculas devem poder se aproximar no espaço. 
 
• Se a geometria das moléculas evita esta aproximação, 
então não pode haver reação. 
 
• Este conceito é chamado de impedimento estérico. 
 
• Muitas vezes você vai escolher um dos resultados, porque 
o outro resultado tem problemas de impedimento estérico. 
Química Orgânica 
Geometria 
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• Para determinar a geometria de uma molécula inteira, 
precisamos determinar a geometria de cada átomo. 
 
• Em particular, precisamos saber as posições e os ângulos 
exatos de cada ligação para cada átomo. 
 
• Uma ligação é formada quando um elétron de um átomo se 
superpõe a um elétron de outro átomo. 
 
• Os dois elétrons são compartilhados entre ambos os 
átomos, e este compartilhamento é chamado de ligação. 
 
• Os elétrons existem em regiões do espaço denominadas 
orbitais. 
Orbitais e estados de hibridização 
3 
• O que precisamos saber é: quais são as posições e os 
ângulos dos orbitais atômicos em torno de cada átomo? 
 
Equação de Schrödinger 
HΨ = EΨ, onde Ψ é a função de onda 
 
• Os orbitais não representam a posição exata do elétron 
no espaço, que não pode ser determinada devido à sua 
natureza ondulatória; apenas delimitam uma região do 
espaço na qual a probabilidade de encontrar o elétron é 
elevada 
 
• Há dois orbitais atômicos simples: orbitais s e p (não 
consideramos orbitais d e f em química orgânica). 
Orbitais e estados de hibridização 
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• Os orbitais s são esféricos e os orbitais p têm dois 
lóbulos (um lóbulo frontal e um lóbulo posterior). 
Orbitais e estados de hibridização 
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• C, N, O e F têm um orbital s e três orbitais p na camada de 
valência. 
 
• Estes orbitais geralmente se misturam formando orbitais 
hibridizados (sp3, sp2 e sp). 
 
• Obtemos estes orbitais pela mistura das propriedades dos 
orbitais s e p. 
 
• Os dois novos orbitais têm uma forma diferente dos dois 
orbitais originais. 
 
• A nova forma é uma espécie de média das duas formas 
originais. 
Orbitais e estados de hibridização 
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• Há certos arranjos que têm sempre hibridização sp3 e o 
mesmo é válido para sp2 e sp. 
Orbitais e estados de hibridização 
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PROBLEMAS. Para cada composto visto a seguir, identifique 
o estado de hibridização do átomo de carbono central. 
Orbitais e estados de hibridização 
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PROBLEMAS 4.8: Para cada átomo de carbono na molécula 
vista a seguir, identifique o estado de hibridização. Não se 
esqueça de contar os átomos de hidrogênio (eles não são 
mostrados). Utilize o método simples visto a seguir. Um 
carbono com quatro ligações simples tem hibridização sp3. 
Um carbono com uma ligação dupla tem hibridização sp2 e 
um carbono com uma ligação tripla tem hibridização sp. 
Orbitais e estados de hibridização 
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• Teoria da repulsão dos pares de elétrons da camada de 
valência (RPECV). 
 
Todos os orbitais que contêm elétrons na camada de 
valência querem ficar o mais afastado possível uns dos 
outros. 
Química Orgânica 
Geometria 
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1. Quatro orbitais com hibridização sp3 
atingem a distância máxima um do outro 
quando se dispõem em uma estrutura 
tetraédrica, 109,5º de cada um dos 
outros três orbitais. 
Geometria 
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c. 
2. Três orbitais com hibridização sp2 se dispõem em uma 
estrutura triangular plana. Todos os três orbitais estão 
no mesmo plano a 120º de cada um dos outros orbitais. 
Geometria 
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O orbital p restante é ortogonal aos (perpendicular ao plano 
dos) três orbitais hibridizados. 
Geometria 
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3. Dois orbitais equivalentes com hibridização sp se dispõem 
em uma estrutura linear e estão a 180º um do outro. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Os dois orbitais p restantes estão a 90º um do outro e de cada 
um dos orbitais hibridizados. 
Geometria 
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Geometria 
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• O que acontece quando um orbital hibridizado contém um 
par isolado? O que isto tem a ver com a geometria? 
 
A geometria dos orbitais não varia, mas a geometria da 
molécula é afetada. 
 
• Na amônia (NH3), o N tem hibridização sp
3, então, todos os 
quatro orbitais se dispõem em uma estrutura tetraédrica. 
Geometria 
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• Contudo, apenas três dos orbitais 
no arranjo são responsáveis por 
ligações. 
 
• Assim, vemos um arranjo 
piramidal triangular. 
• Na H2O, o O tem hibridização sp
3. Todos os quatro orbitais 
estão em um arranjo tetraédrico, porém, apenas dois dos 
orbitais estão sendo utilizados para ligações. Não veremos 
um tetraedro, e sim um arranjo arqueado (angular). 
Geometria 
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• Repulsão dos pares de elétrons livres do oxigênio aproxima 
os dois átomos de H 
Só existem seis tipos diferentes de geometria que 
precisamos saber. 
Geometria 
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PROBLEMAS. Identifique o estado de hibridização e a 
geometria de cada um dos átomos nos compostos vistos a 
seguir. Não se preocupe com a geometria de átomos ligados 
a somente um outro átomo. 
Geometria 
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• Em geral, pares isolados ocupam orbitais hibridizados. 
 
 
 
 
 
• Este átomo de N tem três ligações e um par isolado com 
hibridização sp3. 
 
• O par isolado ocupa um orbital sp3, e o N tem geometria 
piramidal triangular. 
Química Orgânica 
Pares isolados 
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• Considere o N do composto a seguir: 
 
 
• O par isolado do N NÃO ocupa um orbital hibridizado, 
porque está participando de ressonância. 
 
 
 
 
 
 
 
• A segunda estrutura de ressonância revela que o N tem na 
verdade hibridização sp2, e não sp3. 
Pares isolados 
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• O átomo de N tem hibridização sp2 e como resultado é 
triangular plano, em vez de piramidal triangular. 
 
 
 
 
 
 
 
 
Regra geral: Um par isolado que participa de ressonância 
deve ocupar um orbital p. 
Pares isolados 
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• No caso da piridina, o átomo de N já está usando um orbital 
p para a ligação p. 
 
• Como resultado, o par isolado ocupa um orbital sp2 que 
está no plano do anel e não participa da ressonância. 
Pares isolados 
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PROBLEMAS. Identifique o estado de hibridização e a 
geometria de cada átomo de nitrogênio e de cada átomo de 
oxigênio nos seguintes compostos: 
Pares isolados 
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25 FIM