Polaridade das Ligações covalentes e Propriedades físicas

Prévia do material em texto

1 
Química Orgânica I 2015 - Introdução em Quimica Orgânica – Profa. Silvana Santin 
 
Polaridade das Ligações covalentes 
 
Quando átomos de eletronegatividades diferentes formam uma ligação covalente, os elétrons da 
ligação não serão compartilhados igualmente entre os mesmos. 
 
Uma vez que a molécula possui uma extremidade parcialmente positiva e outra negativa, ela é um 
dipolo e tem um momento de dipolo. O sentido da polaridade pode ser simbolizado por um vetor. 
 
 
 
 
 
 
2 
Química Orgânica I 2015 - Introdução em Quimica Orgânica – Profa. Silvana Santin 
Moléculas Polares e Apolares - 
 -- A importância da Geometria da Molécula 
 
O momento de dipolo molecular é a soma dos dipolos de todas as ligações 
 
Para o cloreto de metila – CH3Cl 
 
Contribuição dos pares de elétrons não ligantes 
 
 
As somatórias dos momentos de dipolo das ligações não resultam nos valores de μ encontrados para 
as moléculas 
 
3.0 3.0
4.0
4.0
4.0 2.12.1
2.1
N NF F
F
H
H
H
3 
Química Orgânica I 2015 - Introdução em Quimica Orgânica – Profa. Silvana Santin 
Quando os pares de elétrons não ligantes são incluídos, as diferenças nas magnitudes dos momentos 
de dipolo moleculares são compreensíveis. 
 
 
Exercício: 
 Para cada molécula abaixo predizer se são polares ou apolares. Determine a direção do 
momento de dipolo resultante para cada uma delas: 
(a) formaldeído CH2=O (b) cloroetino CHCCl (c) diclorometano (d) éter dimetílico 
CH3OCH3 (e) trifluoreto de boro BF3 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Partial cancellation of 
the bond dipoles leads to 
a small molecular dipole
moment either or .
Bond dipoles are reinforcing
leading to a larger molecular
dipole moment.
0.24 D 1.46 D
NF F
F
N
H
H
H
água 
µ = 1,85 D 
4 
Química Orgânica I 2015 - Introdução em Quimica Orgânica – Profa. Silvana Santin 
PROPRIEDADES FÍSICAS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS 
 Ponto de fusão 
 Ponto de ebulição 
 Solubilidade 
 Úteis na identificação e isolamento de uma substância orgânica. 
Ponto de Ebulição 
 O ponto de ebulição de uma substância é a temperatura em que a 
pressão de vapor do líquido se iguala a pressão da atm acima dele. 
  os ptos de ebulição dos líquidos são dependentes da pressão. 
Para um composto vaporizar-se, as forças que unem as moléculas devem ser 
quebradas. 
 
União das moléculas energia para separação pE 
FORÇAS FORTES  alta  alto 
FORÇAS FRACAS  baixa  baixo 
 
PE em alcanos: 








C
H
H
H
H
 
Dipolo instantâneo ou temporário da 
molécula devido a movimentação dos 
elétrons 
























 
Interações dipolo temporário-dipolo 
induzido. 
- Forças de van der Waals 
 
- Forças de van der Waals, também conhecida por forças de London ou de 
dispersão, é a mais fraca de todas as atrações intermoleculares. 
5 
Química Orgânica I 2015 - Introdução em Quimica Orgânica – Profa. Silvana Santin 
Para que um alcano entre em ebulição, as forças de van der Waals 
devem ser rompidas. 
Exemplos de ponto de ebulição: 
(a) série homóloga: CH4 C2H6 C3H8 C4H10 (butano) 
 p.E.: -167,7º C -88,6º C -42,1º C -5º C 
 o tamanho da força que une as moléculas depende da área de contato 
(superfície). A força aumenta com o aumento do PM. 
b) CH3CH2CH2CH2CH3 CH3 CH CH2 CH3
CH3
C
CH3
CH3
CH3
H3C
 
 pentano isopentano neopentano 
pE = 36,1º C pE= 27,9º C pE = 9,5º C 
 a ramificação diminue a área de contato. 
obs : Todos os compostos em suas séries homólogas, aumentam o seu ponto 
de ebulição com o aumento do peso molecular. Porém, os pE destes 
compostos são afetados por uma propriedade que os alcanos não possuem: 
são polares R C Y Y= N, O, F, Cl, Br ou I
O
R R
O
R H R Hal R N H
R = alquila
 
 
     
 dipolo
 
A união das moléculas com momento de dipolo: 
- Alinhamento de extremidades opostas 
6 
Química Orgânica I 2015 - Introdução em Quimica Orgânica – Profa. Silvana Santin 










 
 
Forças eletrostáticas chamadas de 
Interação dipolo – dipolo* 
* são mais fortes que van der Waals, 
porém, mais fracas que forças iônicas e 
ligação covalente. 
 
Exemplos: 
(a) CH3-O-CH3 CH3CH2CH3 obs: PM comparáveis 
pE= -23,7o C -42,1 o C 
 
(b)
 
 pE= 49,3 o C 
 
65 o C 
(c) àlcoois e Aminas: 
CH3CH2CH3 CH3-O-CH3 CH3CH2-OH CH3CH2-NH2 
 pE= 78 
o C pE= 16,6 o C 
 nos álcoois e em algumas aminas, além da interação dipolo-dipolo 
entre C-O- e C-N, ocorrem ainda um tipo especial de interação dipolo-
dipolo  ligação de hidrogênio. 
 
O
H
H O
H
HO
H
H O
H
H O
H
H
O
H
H O
H
H O
H
H O
H
H O
H
H
1,69- 1,79 A
0,96 A
NH
H
H N
H
H
H
N
H
H
H
N
H
H
H
 
Obs: 
7 
Química Orgânica I 2015 - Introdução em Quimica Orgânica – Profa. Silvana Santin 
 Ligação de Hidrogênio  duas vezes mais longa  não é tão forte 
quanto uma ligação covalente, mas + forte que interação dipolo-dipolo. 
 Ligação de H em aminas é + fraca que entre as moléculas de álcool (N 
é menos eletronegativo que O). 
 
(d) PE entre Aminas: C5H13N 
 
CH3CH2CH2CH2CH2NH2 CH3CH2NHCH2CH2CH3 CH3CH2N(CH3)CH2CH3 
 
pentilamina etilpropilamina dietilmetilamina 
pE= 104 o C 90 o C 66 o C 
 
(e) PE entre Haletos de Alquila: 
CH3-F CH3-Cl CH3-Br CH3-I 
pE= -78,4 o C -24,2 o C 3,6 o C 42,4 o C 
 
obs: Quanto > Halogênio > área de contato, consequentemente 
 > força de van der Waals (polarizabilidade) 
 O haleto de alquila não pode ser comparado com um alcano de PM 
similar, ex: C10H22 (decano) pE= 142
 o C PM = 142 
CH3-I pE= 42,4
 o C PM= 142 
 
Ponto de Fusão: 
 é a temperatura em que existe um equilíbrio entre o estado cristalino 
ordenado e o estado líquido menos organizado. 
 é a temperatura em que um sólido é convertido a um líquido. 
 
 O ponto de fusão é também dependente das Forças Intermoleculares. 
 Pf é menos regular que PE  fator importante: empacotamento 
8 
Química Orgânica I 2015 - Introdução em Quimica Orgânica – Profa. Silvana Santin 
 
Exemplo: série homóloga de alcanos 
 
CH4 (-183º C) C2H6 (-172º C) C3H8 (-188º C) C4H10 (-
135º C) C5H12 (-130º C) 
Empacotamento: é a propriedade que determina como as moléculas em um 
sólido encaixam-se umas as outras em uma rede cristalina. Quanto mais 
compacto é o encaixe, mais energia é requerida para quebrar a rede e fundir 
o composto. 
 
Exemplo: - ramificação 
C
CH3
OH
CH3
H3C
 
 
CH3CH2CH2CH2OH 
 
CH3 CH CH2 OH
CH3
 
 
 
CH3 CH2 CH OH
CH3 
Álc. terc-butílico 
PF= 25o C 
PE = 82 o C 
álcool butílico 
PF = -90 o C 
PE = 117,7 o C 
álcool isobutílico 
PF = -108 o C 
PE = 108 o C 
álcool sec-butílico 
PF = -114 o C 
PE = 99,5 o C 
Solubilidade dos Compostos Orgânicos 
 
 A regra geral que comanda a solubilidade considera a polaridade das 
moléculas: 
“Semelhante dissolve semelhante” 
 
Exemplos: CCl4 e CH4 se dissolvem em solventes apolares 
 CH3-OH, CH3COCH3 se dissolvem em solventes polares. 
9 
QuímicaOrgânica I 2015 - Introdução em Quimica Orgânica – Profa. Silvana Santin 
 
 
Solvatação de um composto polar 
pela H2O (hidratação) 
 
 Y -- Z
O
H
H



O
H
H



O
H
H


O
H
H


 
 
Solubilidade em H2O: ligações de hidrogênio entre as moléculas contendo O 
e N com H da H2O afetam marcadamente a solubilidade. 
 
Compostos Solubilidade em 
H2O (g/100 mL) 
observações 
Pentano (CH3CH2CH2CH2CH3) 0,04 Não há ligação de H 
Éter dietílico (CH3CH2OCH2CH3) 7,5 lig. de H entre H2O e O 
do éter 
Butanol (CH3CH2CH2CH2OH) 7,9 Lig. de H entre os dois 
(soluto e solvente) 
Butilamina (CH3CH2CH2CH2NH2) ∞ Lig. de H entre os dois 
O – H 

O forte 
N – H 

O fraca 
 O – H N forte 
N – H 

N fraca