UEMG Cap 3 Solomons

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Universidade do Estado de Minas Gerais
(Campus Ubá)
Licenciatura em Química
UMA INTRODUÇÃO ÀS REAÇÕES 
ORGÂNICAS E SEUS 
MECANISMOS
Prof: Fernanda da C. Moraes
Ubá, maio de 2019
Reações e seus mecanismos
REAÇÕES ORGÂNICAS
Substituições
Adições
Eliminações
Rearranjos
Reações de Substituição
É uma reação característica para compostos saturados. 
Em uma substituição, um grupo substitui o outro
Reações de Adição
É uma reação característica de compostos com ligações múltiplas. 
Em uma adição, todas as partes dos reagentes adicionados 
aparecem no produto, duas moléculas tornam-se uma.
Reações de Eliminação
É o oposto da adição. 
Em uma eliminação, uma molécula perde os elementos de outra 
molécula pequena.
Rearranjos
Em um rearranjo uma molécula sofre uma reorganização 
de suas partes constituintes.
Homólise e Heterólise de Ligações Covalentes
As reações de compostos orgânicos sempre envolvem a 
formação e quebra de ligações covalentes. 
Uma ligação pode quebrar de duas maneiras fundamentalmente diferentes.
Heteroliticamente Homoliticamente
Quebra Heterolítica
A ligação quebra-se de forma que um fragmento retira ambos os elétrons da ligação, 
deixando o outro fragmento com um orbital vazio.
PRODUZ ÍONS
Normalmente requer que a ligação seja POLARIZADA
Quebra Heterolítica
Polarização de uma ligação:
átomos com diferentes 
eletronegatividades
Diferença de 
eletronegatividade
Polarização
Quebra Heterolítica
Necessita de uma separação de íons com 
cargas contrárias
Molécula com par de elétrons 
não-compartilhado 
que pode formar uma ligação
com um dos átomos.
δ δ
δ δ
Quebra Homolítica
PRODUZ RADICAIS
A ligação quebra-se de forma que cada fragmento retira um dos elétrons da ligação.
Reações Ácido-Base
A Definição de Ácido e Base de Bronsted-Lowry
Ácido: uma espécie que pode doar (ou perder) um próton 
Base: uma espécie que pode receber um próton 
(reação de transferência de próton)
Quando um ácido de Brønsted perde um próton, sua base conjugada é formada
Quando uma base de Brønsted recebe um próton, seu ácido conjugado é formado
Ácido 
(doador de próton)
Base 
(receptor de próton)
Ácido
Conjugado
da H2O
Base
Conjugado
do HCl
Acidez: medida da tendência de uma substância em doar um próton.
Basicidade: medida da afinidade de uma substância por um próton.
Quanto MAIS FORTE for um ácido, 
MAIS FRACA é a sua base conjugada
Base 
(receptor de próton)
Ácido 
(doador de próton)
Ácido
Conjugado
da H2O
Base
Conjugado
do HCl
A Definição de Ácido e Base de Lewis 
Ácido: receptores de par de elétrons Base: doadoras de par de elétrons
δδ
Ácido de Lewis Base de Lewis 
Ácido de Lewis 
Base de Lewis 
δ
δ
δ δ
Um átomo deficiente de elétrons pode agir como ácido de Lewis
Ácido de Lewis Base de Lewis 
Base de Lewis Ácido de Lewis 
Heterólise de Ligações do Carbono: Carbocátions de Carbânions
δδ
δδ
carbocátion
carbânion
Carbocátions
 São deficientes de elétrons
 Possuem apenas seis elétrons em seu nível de valência, logo são ácidos de 
Lewis.
Carbocátions = Eletrófilos
São reagentes que nas suas reações procuram os elétrons
extras que fornecerão a eles um nível de valência estável
de elétrons.
Carbocátion
(ácido de Lewis)
Ânion
(base de Lewis)
Carbânions
 São bases de Lewis
 Procuram próton ou algum centro positivo para o qual eles possam doar 
seus pares de elétrons para neutralizar a sua carga negativa.
Carbânions = Nucleófilos
Os reagentes, semelhantes aos carbânions, que procuram
um próton ou algum centro positivo são chamados de
nucleófilos.
δ δ
Uso das setas curvas na ilustração das reações
Reação
Mecanismo
Universidade do Estado de Minas Gerais
(Campus Ubá)
Licenciatura em Química
UMA INTRODUÇÃO ÀS REAÇÕES 
ORGÂNICAS E SEUS 
MECANISMOS
Prof: Fernanda da C. Moraes
Ubá, Junho de 2019
A força dos ácidos e das bases: Ka e pKa
A Constante de Acidez, Ka
MAIOR valor de Ka= ácido FORTE
MENOR valor de Ka= ácido FRACO
Ka maior que 10 
(ácido completamente dissociado em água)
A Acidez e o pKa
pKa = -log Ka
MAIOR valor de pKa= ácido FRACO
MENOR valor de pKa= ácido FORTE
CH3CO2H < CF3CO2H < HCl
pKa = 4,75
Ácido Fraco
pKa= 0 pKa= -7
Ácido Forte
Aumento da força ácida
Prevendo a força das Bases
Cl- CH3CO2
- OH-
Base muito fraca
pKa do ácido conjugado
HCl = -7
Base Fraca
pKa do ácido conjugado
CH3CO2H = 4,75
Base Forte
pKa do ácido conjugado
H2O = 15,7
Aumento da força básica
Prevendo a força das Bases
Base Ácido
Ácido
Conjugado
pKa = 9,2
Base
Conjugada
Base Ácido
Ácido
Conjugado
pKa = 10,6
Base
Conjugada
Quanto maior 
o pKa do ácido 
conjugado, 
mais forte é a 
base
Exercícios
Escreva uma equação que mostre o ácido de Lewis e a base de Lewis na reação do bromo (Br2) 
com o brometo férrico ( FeBr3)
Desenhe setas curvas nas reações vistas a seguir para indicar o fluxo de elétrons em todas as etapas 
de formação e quebra de ligações 
Prevendo o Resultado da Reações Ácido-Base
Ácido Acético pKa= 4,75 Ácidos Carboxílicos pKa= 3-5 Álcoois pKa= 15-18 
É possível prever se uma reação ácido-base irá 
ocorrer ou não pela acidez dos ácidos.
As reações ácido-base sempre 
favorecem a formação do ácido 
mais fraco e da base mais fraca
As reações ácido-base estão sob controle do Equilíbrio!
As reações ácido-base sempre 
favorecem a formação do ácido 
mais fraco e da base mais fraca
Sempre favorecem a formação de espécies mais estáveis (menor energia potencial)
Ácidos mais fracos e bases mais fracas são 
mais estáveis que ácidos forte e bases fortes
Ácidos mais fracos e bases mais fracas são 
mais estáveis que ácidos forte e bases fortes
Ácido mais forte
pKa = 3-5
Base mais forte Base mais fraca Ácido mais fraca
pKa = 15,7
A relação entre Estrutura e Acidez
A força de um ácido de Brønsted depende da extensão na qual um próton 
pode ser separado dele e transferido para uma base
(Envolve quebrar uma ligação do próton e envolve a formação 
da base conjugada mais negativa eletricamente).
A
c
id
e
z
 a
u
m
e
n
ta
pKa
3,2 H-F
-7 H-Cl
-9 H-Br
-10 H-I
A
c
id
e
z
 a
u
m
e
n
ta
pKa
15,7 H2O
7 H2S
3,9 H2SeQuanto mais fraca 
a ligação mais forte
é o ácido
Numa mesma família a força
da ligação com o próton é o
efeito dominante na acidez
A relação entre Estrutura e Acidez
Acidez aumenta
H3C-H H2N-H HO-H F-H
pKa = 48 pKa =38 pKa =15,7 pKa = 3,2
Em um período efeito eletronegatividade que rege a acidez
O flúor é o elemento mais eletronegativo, a ligação H-F é a mais polarizada e o próton no H-F é o mais 
positivo. Consequentemente, o H-F perde um próton mais facilmente e é o mais ácido nessa série.
Basicidade
Acidez aumenta
H3C-H H2N-H HO-H F-H
pKa = 48 pKa =38 pKa =15,7 pKa = 3,2
Basicidade aumenta
H3C
- H2N
- HO- F-
O íon metanídeo (H3C
-) é o ânion menos estável dos quatro, e uma vez que
o carbono é o elemento menos eletronegativo, ele é o menos capaz 
de aceitar a carga negativa. Consequentemente, é a base mais forte.
Universidade do Estado de Minas Gerais
(Campus Ubá)
Licenciatura em Química
UMA INTRODUÇÃO ÀS REAÇÕES 
ORGÂNICAS E SEUS 
MECANISMOS
Prof: Fernanda da C. Moraes
Ubá, 07 de junho de 2019
O Efeito da Hibridização
Etino Eteno Etano
pKa = 25 pKa = 44 pKa = 50 
Ter mais caráter s significa que os elétrons do ânion serão, emmédia, mais baixos em energia e o ânion será mais estável
Acidez Relativa dos Hidrocarbonetos
Basicidade Relativa dos Carbânions
> >
> >
Efeitos Indutivos
Etano
A ligação C C é apolar
Efeito Indutivo é a atração de elétrons ou retirada de elétrons.
Os efeitos indutivos enfraquecem-se à medida que a distância para o substituinte aumenta.
Acidez dos Ácidos Carboxílicos
Álcoois e Ácidos Carboxílicos são ácidos fracos. Entretanto, os ácidos carboxílicos são muito mais 
ácidos do que os álcoois correspondentes.
Como explicar a grande acidez dos ácidos carboxílicos em relação aos álcoois?
Ácido Acético
pKa = 4,75
Etanol
pKa = 16
Como explicar 
a grande 
acidez dos 
ácidos 
carboxílicos 
em relação aos 
álcoois?
Efeitos de 
Ressonância
Efeitos Indutivos
As moléculas e íons são estabilizados pela 
ressonância especialmente quando uma 
molécula ou íon pode ser representado 
por duas ou mais estruturas de 
ressonância equivalentes.
Efeitos de Ressonância
Estruturas não são equivalentes
(em uma delas há separação de cargas)
Estruturas são equivalentes
(não há separação de cargas)
Efeitos de Ressonância
(Nenhuma estabilização de ressonância) (Nenhuma estabilização de ressonância)
O próton do ácido carboxílico torna-se mais positivo que o próton do álcool.
Efeitos Indutivos
Ânion Acetato
(Base mais fraca)
Ânion Etóxido
(Base mais forte)
Ácido Acético
(ácido mais forte)
Etanol
(ácido mais fraco)
Efeito Indutivo de outros grupos
Qualquer fator que estabiliza a base conjugada de um ácido aumenta a força do ácido.
pKa = 4,75 pKa = 2,86
O Efeito do Solvente na Acidez
Na ausência de um solvente, a maioria dos ácidos é muito mais fraco do que eles são em solução.
Na ausência de um solvente, a separação de cargas é difícil.
Na solução, as moléculas do solvente circundam os íons, isolando-os dos outros, estabilizando os íons.
Um solvente prótico é aquele que tem um átomo de hidrogênio ligado a 
um elemento altamente eletronegativo como o oxigênio e o nitrogênio.
Podem formar ligações de hidrogênio com os pares de elétrons não-compartilhados 
dos átomos de oxigênio (ou de nitrogênio) de um ácido e de sua base conjugada. 
Compostos Orgânicos como Bases
metanol Íon metiloxônio
(um álcool protonado)
Ácidos= HCl, HBr, HI, H2SO4
Compostos Orgânicos como Bases
éter Íon dialquiloxônioácido forte Base fraca
cetona Cetona 
protonada
Ácido forte Base fraca
Compostos Orgânicos como Bases
alceno carbocátionÁcido forte Base fraca
Exemplo: