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1 Química Orgânica HALETOS DE ALQUILA - NOMENCLATURA E PROPRIEDADES 2 SUMÁRIO Introdução .......................................................................................................................................3 Objetivos ..........................................................................................................................................3 Conceitos .........................................................................................................................................3 Um pouco de História.... ................................................................................................................3 Definição e Classificação dos Haletos de Alquila ........................................................................3 Nomenclatura dos Haletos de Alquila ..........................................................................................3 Propriedades Fisico-Químicas ......................................................................................................4 Exercícios .........................................................................................................................................6 Gabarito ...........................................................................................................................................6 Resumo ............................................................................................................................................7 3 Introdução Nesta aula abordaremos a ciência por trás dos haletos de alquila e suas propriedades. Com foco em sua classificação e nomenclatura. Objetivos • Compreender a definição dos haletos de alquila. • Aprender a nomenclatura referente à cada haleto de alquila. • Estudar as propriedades desses compostos orgânicos. Conceitos Nesse material, vamos entender o que é um haleto de alquila e suas principais propriedades. Além disso, vamos entender como esses compostos orgânicos devem ser nomeados. Um pouco de História.... Os haletos orgânicos são compostos que apresentam um átomo de halogênio ligado a um carbono saturado. Eles são utilizados amplamente como na síntese de diversas substâncias, vernizes, solventes de ceras etc. Durante a Primeira Guerra Mundial foram utilizados como armas químicas. Entre elas podemos citar o fosfogênio, o qual foi responsável por mortes por intoxicação devido à formação de ácido clorídrico, e o gás lacrimogênio, que é utilizado até hoje pela polícia, para dispersar pessoas em manifestações. Esse último composto citado embora possua baixa toxidade, causa uma irritação ou incapacidade sensorial quando aspirado. Definição e Classificação dos Haletos de Alquila Os haletos de alquila são substâncias formadas a partir da substituição de um átomo de hidrogênio de um alcano, por um halogênio (Cl, F, Br, ou I). Esses compostos podem ser classificados em primário, secundário ou terciário, dependendo do carbono ao qual o hidrogênio estiver ligado. Os primários são aqueles que tem um halogênio ligado a um carbono primário; o secundário em que está ligado a um carbono terciário e, por fim, os terciários em que os halogênios estão ligados a um carbono terciário. Nomenclatura dos Haletos de Alquila A nomenclatura dos haletos de alquila é formada pelo nome do halogênio seguido pelo nome do grupo alquila – com o final “o” do nome do halogênio substituído por “eto” (isto é, fluoreto, brometo, iodeto). 4 Exemplo No sistema IUPAC, haletos de alquila são nomeados como alcanos substituídos. Os nomes do prefixo do substituinte são os nomes dos halogênios (isto é, flúor, cloro, bromo, iodo). Portanto, haletos de alquila são muitas vezes chamados de haloalcanos. Exemplo Propriedades Físico-Químicas Os pontos de ebulição de substâncias em qualquer série homóloga haletos de alquila aumenta quanto maior o peso molecular. Isso acontece pois, o ponto de ebulição de uma substância depende da força atrativa entre suas moléculas. Se as moléculas são mantidas unidas por forças muito fortes, uma energia muito alta será necessária para manter as moléculas separadas umas das outras e a substância terá um elevado ponto de ebulição. No caso dos haletos de alquila, para que esses atinjam seu ponto de ebulição, forças de Van der Waals e interações dipolo-dipolo precisam ser superadas. Como a força de Van der Waals depende da área de contato entre as moléculas, as ramificações nas substâncias diminuem os respectivos pontos de ebulição porque elas reduzem a superfície de contato. CH3Cl Nome comum: Cloreto de metila Nome sistemático: Clorometano 2-bromo-5-metil-heptano 1-etil-2-iodociclopentano 5 FIQUE ATENTO! Polarizabilidade é uma propriedade que mostra como uma nuvem eletrônica pode ser distorcida. Se um átomo é muito grande, ele segura seus elétrons mais fracamente na sua camada de valência e sua nuvem pode ser distorcida com maior facilidade. Quanto mais polarizado o átomo, mais forte são as interações de Van der Waals. Portanto, um fluoreto de alquila tem ponto de ebulição menor que um cloreto de alquila com o mesmo grupo alquila. Semelhantemente, cloretos de alquila têm pontos de ebulição menores que brometo de alquila, que têm pontos de ebulição menores que os iodetos de alquila. A regra geral explica a solubilidade com base na polaridade de moléculas é que “semelhante dissolve semelhante”. Em outras palavras, substâncias polares dissolvem em solventes polares e substâncias apolares dissolvem em solventes apolares. Tal fato ocorre porque um solvente polar como água tem carga parcial que pode interagir com as cargas parciais em uma substância polar. Os pólos negativos das moléculas do solvente cercam os pólos positivos do soluto polar e os pólos positivos das moléculas de solvente cercam os pólos negativos do soluto polar. Grupos de moléculas de solvente em torno das moléculas de soluto separam-nas umas das outras, o que faz com que dissolvam. A interação entre um solvente e uma molécula ou um íon dissolvido naquele solvente é chamada solvatação. Como substâncias apolares não têm carga pura, solventes polares não são atraídos por elas. Para que uma molécula apolar se dissolva em um solvente polar como a água, ela teria de afastar as moléculas de água uma das outras, desfazendo as ligações de hidrogênio, que são fortes o suficiente para excluir uma substância apolar. Por outro lado, solutos apolares dissolvem-se em solventes apolares porque as interações de Van der Waals entre as moléculas de soluto e solvente são aproximadamente as mesmas entre as moléculas de solvente-solvente e soluto- soluto. Os haletos de alquila têm caráter polar, porém apenas os fluoretos de alquila têm um átomo que pode formar uma ligação de hidrogênio com a água. Isso significa que fluoretos de alquila são os haletos de alquila mais solúveis em água. Os outros haletos de alquila são menos solúveis em água que éteres ou alcóois com o mesmo número de átomos de carbono. O aumento no ponto de fusão de uma substância é menos regular que o aumento no ponto de ebulição porque o empacotamento influencia o ponto de fusão de uma substância. Empacotamento é a propriedade que determinaquanto uma molécula individual é bem acomodada em uma rede cristalina. 6 Exercícios 1. (BRUICE) Dê dois nomes para cada uma das substâncias a seguir e diga quando cada haleto de alquila é primário, secundário ou terciário: a. b. c. d. 2. (BRUICE) Liste as substâncias a seguir em ordem decrescente de ponto de ebulição: a. b. c. 3. (BRUICE) Coloque os grupos de substâncias em ordem decrescente de solubilidade em água: a. b. c. Gabarito 1. Para resolvermos esse exercício, precisamos colocar em prática nosso conhecimento sobre haletos de alquila. a. Observando a estrutura, notamos que temos um cloro no carbono 2 e que este carbono está ligado a dois outros carbonos. Assim, o haleto de alquila é secundário com os nomes de cloreto de sec-butilo e 2-clorobutano. b. Observando a estrutura, notamos que temos um cloro no carbono 1 e que este carbono está ligado a apenas um outro carbono. Assim, o haleto de 7 alquila é primário com os nomes de cloreto de isohexil e 1-cloro-4- metilpentano. c. Observando a estrutura, notamos que temos um cloro no carbono 1 e que este carbono está ligado a dois outros carbonos. Assim, o haleto de alquila é secundário com os nomes de cloreto de brometo de ciclohexil e bromociclohexano. d. Observando a estrutura, notamos que temos um cloro no carbono 2 e que este carbono está ligado a dois outros carbonos. Assim, o haleto de alquila é secundário com os nomes de cloreto de fluoreto de isopropil e 2- fluoropropano. 2. Observando os compostos notamos que todos eles possuem o átomo de bromo, assim o que influenciará no ponto de ebulição é a cadeia carbônica. Como foi dito na aula, quanto maior a cadeia carbônica, menor será o ponto de ebulição. Assim, a ordem crescente de ponto de ebulição é: a > c > b. 3. Foi dito na aula que “semelhante dissolve semelhante”, ou seja, que quanto mais polar for a molécula, maior será a sua solubilidade em água. Observando os compostos fornecidos, temos dois com grupos OH e um com grupo Cl. Sabemos que a hidroxila é mais polar que o cloreto e, devido a isso, ele terá uma solubilidade menor. Portanto o composto b é o que tem menor solubilidade. Agora, para os outros dois compostos vamos analisar a cadeia carbônica. Sabemos que quanto menor for a cadeia, mais polar será o composto. Assim, o a é mais polar que o c e, portanto, possui uma maior solubilidade. Por fim, a ordem de solubilidade dos compostos em ordem crescente ficou: a>c>b. Resumo Definição e Classificação dos Haletos de Alquila Haletos de alquila são substâncias em que um hidrogênio de um alcano foi trocado por um halogênio. Em relação a classificação são: • Primários quando tem têm um halogênio ligado a um carbono primário, • Secundários quando têm um halogênio ligado a um carbono secundário; • Terciários têm um halogênio ligado a um carbono terciário. 8 Nomenclatura dos Haletos de Alquila Os nomes comuns de haletos de alquila consistem no nome do halogênio seguido pelo nome do grupo alquila – com o final “o” do nome do halogênio substituído por “eto” (isto é, fluoreto, brometo, iodeto). No sistema IUPAC, haletos de alquila são nomeados como alcanos substituídos. Os nomes do prefixo do substituinte são os nomes dos halogênios (isto é, flúor, cloro, bromo, iodo). Propriedades dos Haletos de Alquila O ponto de ebulição será: • Menor quanto maior for a ramificação; • Maior quanto maior for a força ligante; • Maior quanto maior for a massa molar. Os haletos de alquila têm caráter polar, porém apenas os fluoretos de alquila têm um átomo que pode formar uma ligação de hidrogênio com a água e, devido a isso, são os haletos de alquila mais solúveis em água. 9 Referências BRUCE, P. QUÍMICA ORGÂNICA, V.1, 4º EDIÇÃO, SÃO PAULO, 2001. PG. 72-73, 81-87. Tito e Canto. Química na Abordagem do Cotidiano. Volume único, parte C – Química Orgânica. Editora Saraiva 2005.
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