Slides - Funções Orgânicas

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1) Em cada um deles, quais os elementos mais e menos eletronegativos?
2) Que átomos serão delta positivos e quais serão delta negativos?
3) Quais desses grupos serão capazes de fazer pontes de Hidrogênio?
4) Quais desses grupos funcionais serão capazes de interação dipolo-dipolo?
alcano alqueno alquino Anel benzênico
(fenil)
amina álcool éter Hal.
de alquila
tiol
aldeído cetona éster Ác. 
carboxílico
amida
Começando a entender as funções orgânicas
X
Forças intermoleculares
Gasoso Líquido Sólido
Aumenta a organização do sistema
Energia cinética das moléculas/vibração molecular versus forças
intermoleculares
Estados físicos da matéria
Quanto mais fortes as forças intermoleculares, mais condensada
a matéria a uma dada temperatura.
A transição de fase
Ponto de fusão e ebulição das substâncias são uma medida
da energia de ligação de forças intermoleculares
Ligações intramoleculares vs intermoleculares
Ligações iônicas e covalentes
possuem maior energia de ligação
e ocorrem à menor distância
internuclear que ligações
intermoleculares.
Ligações covalentes permanecem.
Ligações intramoleculares vs intermoleculares
Uma comparação entre Ponto de 
Ebulição de Substâncias Orgânicas
 O momento dipolar  o ponto de ebulição
Apesar de terem massa molar semelhantes o ponto 
de ebulição varia até mais que 100 K no mesmo 
sentido em que varia o momento de dipolo das 
moléculas!!!
Desenhar estruturas e discutir geometria e momento dipolar
Momento dipolar e ponte de ebulição
Íon-dipolo
Forças atrativas entre um íon (cátion ou ânion) e uma molécula polar. 
Dependem da carga, tamanho do íon e da magnitude e tamanho da 
molécula dipolar. 
Hidratação de íons é um exemplo
O dipolo 
negativo da 
molécula de H2O 
é atraída pelos 
cátions
E repelida pelos ânions
São forças de curta
distância,
Devido o raio atômico,
cátions menores possuem
maior hidratação
Tipos de força intermolecular
Dipolo-dipolo: forças atrativas entre moléculas polares (contém 
momento dipolar). São de natureza eletrostática e podem ser 
entendidas pela lei de Coulomb.
Clorometano Alinhamento dos momentos dipolares!
Ocorrem a
distâncias ainda
menores que
forças íon-dipolo
Tipos de força intermolecular
Forças de dispersão
O que acontece quando aproximamos uma molécula carregada 
ou dipolar próxima à uma molécula apolar?
A distribuição eletrônica do átomo ou
molécula é distorcida pela força exercida pelo
íon ou molécula polar, gerando uma espécie
de dipolo. Forma-se um dipolo induzido, já
que a existência do dipolo DEPENDE da
proximidade da molécula indutora.
Pode ser íon-dipolo induzido
Ou dipolo-dipolo induzido
Polarizabilidade de átomos difere
↑ raio atômico, ↑ polarizabilidade
Tipos de força intermolecular
Dipolo-dipolo induzido em química orgânica
Tipos de força intermolecular
Dipolo induzido-dipolo induzido (forças de London)
Ou forças de van der Walls
Advém da flutuação de densidade eletrônica, que em qualquer 
momento criam um dipolo instantâneo cujo campo magnético 
externo induz a polarização das moléculas vizinhas
São mais relevantes em moléculas maiores (elétrons 
delocalizados) e são afetadas por ramificações
Tipos de força intermolecular
sólido
Líquido
Gasoso
Forças de dispersão versus tamanho átomos
p.e. 36oC p.e. 28oC p.e. 9oC
Ponto de ebulição: Linear vs Ramificado
Forças de dispersão versus tamanho átomos
A presença de ramificações nas cadeias 
dificultam a interação entre dipolos induzidos.
Forças de dispersão versus tamanho átomos
X
Voltamos a pergunta:
Massa molecular
Polaridade
Moléculas mais leves com maior ponto de fusão. Qual o segredo?
Ligações de hidrogênio
Ligação de hidrogênio: Tipo especial de interação dipolo-dipolo 
entre um átomo de hidrogênio em uma ligação polar como N-H, O-
H e F-H e um átomo eletronegativo O, N ou F.
Pontes de H são essenciais em bioquímica
Hidrogênio é o único elemento a usar elétrons da camada 1s para
interação. Quando um elemento mais eletronegativo atrai esse
elétron, o próton fica exposto.
Ligação de hidrogênio
Por que HF, que apresenta uma maior diferença de
eletronegatividade entre F e H, tem ponto de ebulição mais baixo
que H2O?
Ligação de hidrogênio
HF
H2O
2 pontes por molécula
4 pontes por molécula
E a amônia??
Ligação de hidrogênio
Forças Intermoleculares em Biomoléculas: DNA e RNA
Ligação de hidrogênio
Forças Intermoleculares em Biomoléculas: Proteínas
Ligação de hidrogênio
Será que l ligação de hidrogênio faz tanta diferença assim?
Deficiência de arginase: prevalência de 1:5000000
Ligação de hidrogênio
A alfa-hélice
Ligação de hidrogênio entre os grupamentos amina e carbonila dos 
aminoácidos
Ligação de hidrogênio
E a mutação do nosso paciente?
p.A298P
1 ligação de hidrogênio não formada, nesse caso, como fonte do 
mal-funcionamento desta proteína específica, sendo a base desta 
doença.
Ligação de hidrogênio
Forças Intermoleculares e a interação entre 
Substâncias Orgânicas e Biomoléculas
Forças 
Eletrostáticas
Ligação iônica
Interação íon-dipolo
Ligação de Hidrogênio
Forças intermoleculares e interações moleculares
A enzima conversora de angiotensina (ECA) foi descoberta a partir do veneno da
serpente Bothrops jararaca, e atualmente é alvo de diversas drogas para redução da
pressão arterial, como o captopril, o enalapril e o lisinopril. No desenho abaixo,
está representada a droga enalaprilato e suas interações com o sítio ativo enzimático:
Acerca da interação do enalaprilato com a ECA, responda o que se pede:
a) Identifique os tipos de forças intermoleculares (marcados de 1 a 5 na figura 
acima) entre o enalaprilato e o sítio ativo da ECA.
Uma questão de prova
Considere os seguintes variantes do enalaprilato (a região alterada está
demarcada) e responda:
i) ii)
Considerando que a afinidade de uma molécula pelo sítio ativo
enzimático é dada pela força das ligações intermoleculares, qual análogo
entre os dois apresentados terá MENOR afinidade? O análogo i ou ii?
Justifique sua resposta com base em seu conhecimento de forças
intermoleculares (1,0 ponto).
Uma questão de prova
3 tendências que afetam o ponto de ebulição em 
substâncias orgânicas:
1. Força relativa das 4 forças intermoleculares: 
Iônica> ligação de hidrogênio > dipolo-dipolo
> Forças de dispersão.
2. Ponto de ebulição aumenta com o aumento
do número de carbonos
3. Ramificação diminui o ponto de ebulição
Como avaliar o ponto de ebulição de substâncias org.
Tendência 1 Derivados de álcoois com massa molecular similar
Derivados de ác. carboxílicos com massa molecular similar
Iônicas > Pontes de Hidrogênio > dipolo-dipolo> Forças de dispersão
Como avaliar o ponto de ebulição de substâncias org.
Tendência 2
Ponto de ebulição aumenta com o aumento da massa molecular
Aumento da área de contato maximiza as forças de dispersão
Como avaliar o ponto de ebulição de substâncias org.
Tendência 3
Ramificações diminuem o ponto de ebulição
Como avaliar o ponto de ebulição de substâncias org.
Qual desses 3 isômeros possui o ponto de ebulição mais alto? Por que?
Exercício
Como avaliar o ponto de ebulição de substâncias org.
Breve resumo das forças intermoleculares
Identificando forças intermoleculares em compostos
Exercício para sala de aula: 
Identifique as principais forças intermoleculares atuantes nos 
seguintes compostos e o coloque-os em ordem crescente de ponto 
de ebulição:
BaCl2, H2, CO, HF e Ne
Agora você consegue olharas funções orgânicas e especular quais 
seriam as principais forças intermoleculares e seus pontos de 
ebulição?
Exercício
Propriedades Físicas das Substâncias Puras
Vaporização ou evaporação: é um processo no qual uma substância 
no seu estado líquido se torna um gás.
Propriedades físicas
Vaporização ou Evaporação
Aumento da temperatura aumenta a proporção da população de 
moléculas com energia cinética suficientemente alta para sofrer o 
processo de evaporação
Propriedades físicas
Pressão de Vapor
Pressão de Vapor: é a pressão exercida pelo vapor quando se estabelece 
um equilíbrio líquido vapor.
Propriedades físicas
Pressão de Vapor
Temperatura de Ebulição Normal é aquela onde a pressão de vapor se 
iguala à pressão ambiente (760 mmHg = 1 atm)
Hvap = energia necessária para vaporizar 1 mol de um líquido.
Ponto de ebulição
Propriedades físicas
Tensão Superficial
Moléculas de água na superfície não
estão completamente rodeadas por outras 
moléculas de água
Moléculas de água sob superfície estão 
completamente rodeadas por outras 
moléculas de água
Moléculas de água da superfície apresentam as forças atrativas 
direcionadas apenas para dentro do líquido, contraindo a superfície, 
fazendo-a se comportar como uma “pele”. 
A tensão superficial é a energia necessária para romper a resistência 
desta “pele” da superfície quando se busca atravessa-la.
Propriedades físicas
Figure 3. Surface activity of latherin.
McDonald RE, Fleming RI, Beeley JG, Bovell DL, Lu JR, et al. (2009) Latherin: A Surfactant Protein of Horse Sweat and Saliva. PLoS ONE 
4(5): e5726. doi:10.1371/journal.pone.0005726
http://127.0.0.1:8081/plosone/article?id=info:doi/10.1371/journal.pone.0005726
Substâncias tensoativas
Viscosidade
é a resistência dos líquidos ao 
escoamento.
Solubilidade
Substâncias polares dissolvem-se preferencialmente em solventes polares
Substâncias apolares dissolvem-se preferencialmente em solventes 
apolares
Regra!
Soluto iônico com 
solvente polar
Soluto iônico com 
solvente apolar
Soluto apolar com 
solvente apolar
Soluto apolar com 
solvente polar
Utilizando a solubilidade de moléculas para purificação
Extração líquido-líquido utilizando solvente aquoso e solvente 
orgânico para separar moléculas por sua solubilidade em 
diferentes solventes.
Moléculas anfifílicas
Anfifilicidade: propriedade de ter afinidade por meios 
hidrofóbicos (solvente orgânico) e hidrofílicos (água) em uma 
mesma molécula.