Estrutura e Ligação Química

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Estrutura e Ligação Química
No centro da química orgânica estão os conceitos fundamentais de 
 estrutura molecular e reatividade dos compostos contendo carbono.
Como a estrutura está relacionada com a reatividade????
Estrutura – descrição de ligações; dinâmica estrutural (equilíbrio 
conformacional); estereoquímica.
A estrutura é a chave para tudo em química
Reatividade determina o método que pode ser usado numa síntese
relacionados com aspectos estruturais que determinam uma
transformação química:
 densidade eletrônica
 facilidade de redução e oxidação
 qual a ligação mais fraca
 distribuição dos elétrons mais reativos
 aspectos estereoquímicos 
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Síntese – encontrar métodos para converter substâncias já existentes em 
 compostos diferentes, envolvendo o controle da reatividade.
 escolha dos reagentes;
 catalisadores;
 condições de reação
Estrutura, reatividade e síntese estão interrrelacionadas.
“Síntese é construída sobre o conhecimento de ambos, estrutura e 
reatividade e, a compreensão da reatividade está apoiada no 
conhecimento detalhado da estrutura molecular.”
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Ligações Químicas
Tentando explicar por que os átomos formam ligações, Lewis
propôs que um átomo é mais estável se sua camada de valência
for completa ou contiver oito elétrons e não tiver elétrons de maior
energia. 
Átomo libera, aceita ou compartilha elétrons para 
alcançar camada de valência completa ou uma 
camada de valência que contém oito elétrons.
Regra do octeto
Ligação Química – Força atrativa entre átomos ou íons em 
 um composto
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Ligação Iônica – ocorre pela transferência de elétrons entre átomos - força 
 de atração entre espécies com cargas opostas(forças de
 atração eletrostáticas) 
Tipos de Ligações
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2) Ligação Covalente - compartilhamento de elétrons (igual ou desigual).
Lewis – ligação química resulta do compartilhamento de pares de elétrons entre dois átomos.
Principal contribuinte para a força da ligação - maior força de atração exercida sobre os elétrons (dois núcleos)
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 Conceito de valência relacionado com o número de elétrons disponíveis para
 cada átomo; 
 Elementos do segundo período – regra do octeto
 O conceito de par compartilhado de Lewis: permite compartilhar mais de um 
 par de elétrons, formando ligações múltiplas dupla e triplas 
- Tipos de ligação quanto ao compartilhamento
 Ligação Apolar
 Ligação Polar
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Momento de dipolo (D) = m = e x d
Momentos de dipolo de algumas ligações
Polaridade de ligação – depende da diferença de eletronegatividade entre
os elementos que formam a ligação. Medida pelo momento de dipolo (), que 
relaciona a carga com a distância.
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Estruturas de Lewis e Carga Formal
Quando desenhamos estruturas de Lewis, estamos descrevendo como os 
elétrons estão distribuídos em uma molécula (ou íons).
Em alguns casos mais de uma estrutura de Lewis pode ser escrita obedecendo
a regra do octeto.
Como definir a mais razoável?
Uma das formas é determinar a carga formal.
A carga formal de um átomo é a carga que um átomo teria em uma molécula 
se todos os outros átomos tivessem a mesma eletronegatividade, isto é, se
todos os pares de elétrons ligantes estivessem igualmente compartilhados 
entre os átomos.
Método de contabilizar as cargas elétricas  carga total da molécula ou íon é
a somatória de todas as cargas formais dos átomos.
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carga formal = número de elétrons de valência –
 (número de elétrons livres + 1/2 do número de elétrons ligados)
O cálculo da carga formal determina qual a estrutura mais adequada para 
descrever uma molécula ou íon.
As estruturas de Lewis geralmente contem átomos com uma carga + ou -.
Se a molécula como um todo for neutra, a soma das cargas + deve ser igual 
a soma das cargas - . 
A fórmula de Lewis mostra padrão de ligação diferente para
os três oxigênios.
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RESSONÂNCIA 
Algumas vezes mais de uma formula de Lewis pode ser escrita para uma molécula. 
Útil para descrever compostos conjugados e intermediários reativos
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Mapa de densidade
eletrônica
Formas de ressonância equivalentes em energia 
Híbrido de ressonância
do íon carbonato
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I – Quando a ressonância deve ser considerada?
A conectividade deve ser a mesma em todas as estruturas contribuintes; 
 apenas a posição dos elétrons varia nas diversas estruturas contribuintes
2. Cada estrutura de Lewis deve ter o mesmo número de elétrons e a mesma
 carga líquida, embora a carga formal de átomos individuais possam variar 
 entre as várias estruturas de Lewis. 
Não são estruturas de ressonância, 
são isômeros.
Não são estruturas de ressonância.
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3. Cada estrutura de Lewis contribuinte, deve ter o mesmo número de elétrons
 desemparelhados. 
4. Estruturas contribuintes nas quais a regra do octeto é excedida nos elementos 
 do segundo período não fazem nenhuma contribuição. (A regra do octeto 
 pode ser excedida por elementos além do segundo período). Devem ser 
 estruturas de Lewis válidas.
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II. Qual forma de ressonância contribui mais?
5. Desde que a regra do octeto não seja excedida para elementos do segundo
 Período, a estrutura contribuinte com maior número de ligações covalentes 
 contribui mais com o híbrido de ressonância. Maximizar o número de ligações 
 e satisfazer a regra do octeto são ações que geralmente andam juntas. Esta regra 
 é mais importante do que as regras 6 e 7.
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6. Entre fórmulas estruturais que satisfazem a regra do octeto e nas quais 
 um ou mais átomos suportam uma carga formal, o maior contribuinte é 
 aquele em que a carga negativa reside no átomo mais eletronegativo. 
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7. Quando duas estruturas ou mais cumprem a regra do octeto, a 
 contribuinte principal é aquela com menor separação de cargas de sinais 
 opostos. 
8. A deslocalização de elétrons estabiliza uma molécula. A ressonância é uma 
 maneira de mostrar essa deslocalização. Portanto, a distribuição verdadeira 
 dos elétrons é mais estável que qualquer uma das estruturas contribuintes. 
 O grau de estabilização é maior quando as estruturas de Lewis são de igual 
 estabilidade.
III. Qual o efeito da ressonância?
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Geometria Molecular
Um método simples que nos permite prever razoavelmente a geometria de uma molécula baseia-se na hipótese de que os pares eletrônicos da camada de valência (contêm os elétrons envolvidos na formação de ligações químicas) de um átomo se repelem mutuamente. Assim numa molécula poliatomica com duas ou mais ligações entre o átomo central e os átomos que o rodeiam, a repulsão entre os elétrons de diferentes pares ligantes faz com estes tendam a afastar-se o mais possível uns dos outros. A geometria que a molécula acaba por adotar (definida pelas posições de todos os átomos) é aquela que minimiza esta repulsão – é o Modelo de Repulsão dos Pares Eletrônicos da Camada de Valência (VSPER – Gillespie-Nyholm). 
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Polaridade de moléculas
Estruturas, momentos de dipolo e mapas de potencial do dióxido de 
carbono e tetracloreto de carbono.
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Estruturas e momentos de dipolo do clorometano, água e amônia.
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