02a-Ressonancia_-_Aromaticidade

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[02A. RESSONÂNCIA - AROMATICIDADE] QUÍMICA II 
 
João Paulo Noronha 1 
 
 
02A.RESSONÂNCIA - AROMATICIDADE 
 
1. As principais substâncias responsáveis pelo odor de peixes estão 
relacionadas abaixo: 
 
(I) (II) piperidina (III) pirrolidina (IV) indol (V) escatol 
 
Quanto ao odor de peixes de água doce, deve-se principalmente aos 
derivados da Piperidina. A Pirrolidina, o Indol e o Escatol influenciam no odor 
putrefacto do peixe. Pede-se: 
a) A fórmula molecular de todos os compostos e o nome do composto 1. 
a) Fórmula molecular dos compostos: 
 
 
b) Escolha dos três possíveis isómeros do composto (I), aquele que 
apresente maior ponto de ebulição e maior solubilidade em água, justifique 
devidamente e dê o nome ao isómero escolhido. 
 
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1) Isómeros possíveis: 
 
2) Isómero com o maior solubilidade em água: 
 
A estrutura capaz de realizar a interacção intermolecular mais forte entre as 
moléculas da água será a mais solúvel. A n-propilamina pode realizar ligações de 
hidrogénio com as moléculas da água bem como os demais isómeros, porém, ela 
o faz em um número maior de possibilidades e isso consequentemente torna-a 
mais solúvel frente às moléculas do solvente. 
 
 
 
 
3) O ponto de ebulição de uma substância é a temperatura necessária para que as 
partículas que a constituem, mudem do estado de agregação líquido para o 
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gasoso. Para as moléculas de uma maneira geral, o ponto de fusão é 
directamente proporcional à energia necessária para romper as interacções 
intermoleculares presentes na substância, ou seja, quanto maior for a força 
intermolecular maior a energia necessária para rompê-la e consequentemente 
maior a temperatura de ebulição atingida (para uma dada pressão constante). 
Dentre os isómeros considerados anteriormente, apenas a n-proprilamina e a 
etilmetilamina são capazes de realizar pontes de hidrogénio intermoleculares e 
portanto as únicas que apresentação o tipo de interacção mais forte. A n-
propilamina no entanto, realiza um maior número de interacções quando 
comparada à etilmetilamina: 
 
 
 
Isso confere à n-propilamina um maior número de interacções a serem rompidas 
e, portanto, o ponto de ebulição atingido é maior se comparado ao da 
etilmetilamina que realiza um menor número de interacções. 
 
c) Analíse a estrutura do escatol, identifique a hibridação de todos os átomos de 
carbono e verifique a aromaticidade do mesmo justificando através de estruturas 
de ressonância. 
 
1) hibridação dos átomos de carbono no escatol. 
 
http://sites.google.com/site/quimicaalexandrelpn/Home/respostas-dos-exercicios/ressonancia-e-aromaticidade/ressonncia-e-aromaticidade/ressonancia_escatol.gif?attredirects=0
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2) estruturas de ressonância para o escatol. 
 
OBS: acima não estão representadas todas as formas de ressonância possíveis 
para o escatol. Outras estruturas podem ser propostas. 
 
 
2. O composto A (Piridina) e o B (Piperidina), são compostos heterocíclicos e as 
suas estruturas estão apresentadas abaixo. Em relação às estruturas dos dois 
compostos A e B, responda: 
 
a) Qual a hibridação do átomo de azoto em cada composto? 
b) Qual a hibridação dos átomos de carbono nas estruturas? 
c) Esses compostos possuem aromaticidade? Justifique e mostre as 
estruturas de ressonância. 
 
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a) hibridação dos átomos de azoto 
 
b) hibridação dos átomos de carbono. 
 
 
c) aromaticidade dos compostos. 
 
Apenas a molécula da piridina obedece a todos os critérios existentes num 
composto aromático: 
 
 molécula cíclica e plana. 
 apresenta ressonância. 
 
 obedece à regra de Hückel (4n + 2 = número de electrões π) 2 = 6 electrões pi 
n = (6 - 2)/4 n = 1 
 
OBS: Os electrões da piridina não participam da ressonância. Os mesmos se 
encontram numa direcção perpendicular aos orbitais p não híbridados dos 
http://sites.google.com/site/quimicaalexandrelpn/Home/respostas-dos-exercicios/ressonancia-e-aromaticidade/ressonncia-e-aromaticidade/piridina_e_piperidina_hibridiza%C3%A7%C3%A3o_dos_carbonos.gif?attredirects=0
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átomos de carbono do anel. Essa orientação, impossibilita a interacção entre 
esses orbitais e aquele que contém o par de electrões da piridina. 
 
 
3. As tetraciclinas são antibióticos largamente utilizados em medicina. A 
estrutura da tetraciclina propriamente dita é dada abaixo. 
 
 
a) Qual a fórmula molecular da tetraciclina. 
 
 
a) fórmula molecular da tetraciclina: C22H24N2O7 
b) Indique a hibridação de todos os átomos de carbono presentes na 
estrutura. 
 
b) Hibridação dos átomos de carbono 
 
carbonos sp3: 4, 14, 15, 16, 17, 18, 20, 21 e 22. 
carbonos sp2: 1, 2, 3, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13 e 19. 
 
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c) São possíveis vários arranjos do tipo ligação de hidrogénio entre as 
moléculas do composto. Mostre um destes arranjos envolvendo os átomos 
de carbono 1 e 2 (marcados na estrutura) 
 
c) ligação de hidrogénio intramolecular 
 
 São possíveis pelo menos três interacções intramoleculares: 
Entre o hidrogénio da hidroxilo e o oxigénio do grupo amida. 
 
 
Entre o oxigénio do hidroxilo e o hidrogénio do grupo amida 
 
 
 
Entre o hidrogénio do hidroxilo e o azoto do grupo amida 
 
http://sites.google.com/site/quimicaalexandrelpn/Home/respostas-dos-exercicios/ressonancia-e-aromaticidade/ressonncia-e-aromaticidade/tetraciclina_ponte_intramolecular2.gif?attredirects=0
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4. Mostre as estruturas de ressonância e o híbrido de ressonância dos 
compostos abaixo. 
 
a) 
 
 
b) 
 
 
OBS: São possíveis outras estruturas com maior separação de cargas e que pouco 
contribuem para o híbrido de ressonância. 
 
c) 
 
 
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d) 
 
 
OBS: Outras estruturas são possíveis 
Os híbridos de ressonância são estruturas que mostram como está distribuída a 
nuvem electrónica pela molécula aromática. Esta representação faz uso de linhas 
tracejadas que indicam as regiões onde o comprimento das ligações covalentes 
estão entre o de uma ligação covalente simples e o de uma ligação covalente dupla. 
Abaixo os híbridos de ressonância para as estruturas anteriores: 
 
 
5. Em muitas aminas, o átomo de azoto possui hibridação sp3, com uma 
estrutura piramidal e ângulos de ligação próximos de 109º. Na formamida, o 
átomo de azoto encontra-se num arranjo planar, com ângulos de ligação 
próximos a 120º. Explique essa observação experimental. 
 
 
http://sites.google.com/site/quimicaalexandrelpn/Home/respostas-dos-exercicios/ressonancia-e-aromaticidade/ressonncia-e-aromaticidade/mostre_as_estruturas_de_ressonacia_d.gif?attredirects=0
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http://sites.google.com/site/quimicaalexandrelpn/Home/respostas-dos-exercicios/ressonancia-e-aromaticidade/ressonncia-e-aromaticidade/estruturas_de_ressosnancia.gif?attredirects=0
http://sites.google.com/site/quimicaalexandrelpn/Home/respostas-dos-exercicios/ressonancia-e-aromaticidade/ressonncia-e-aromaticidade/estruturas_de_ressosnancia.gif?attredirects=0[02A. RESSONÂNCIA - AROMATICIDADE] QUÍMICA II 
 
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O arranjo planar da formamida deve-se à contribuição considerável da forma de 
ressonância a seguir representada para a estabilização do híbrido de ressonância, 
onde o azoto assume uma hibridação sp2, para assim ter o alinhamento para a 
conjugação com o carbonilo. 
 
 
 
 
6. O composto mostrado a seguir, tem por razões óbvias, sido chamado de ácido 
quadrático. O ácido quadrático é um ácido diprótico, com ambos os protões sendo 
mais ácido do que o ácido acético. No dianião obtido após a perda de ambos os 
protões, todas as ligações carbono-carbono tem o mesmo comprimento, bem 
como todas as ligações carbono-oxigénio. Forneça uma explicação para essas 
observações experimentais. 
 
 
 
O dianião do ácido quadrático é altamente estabilizado como mostrado a seguir 
através das quatro formas de ressonância equivalentes que contribuem para a 
estabilização do híbrido de ressonância. Podemos ver que cada ligação C-C é uma 
ligação simples em três estruturas e uma dupla ligação em uma estrutura. Cada 
ligação C-O é uma dupla ligação em duas estruturas e uma ligação simples 
também em duas estruturas. Portanto podemos esperar que todas as ligações C-
C sejam equivalentes e de mesmo tamanho, e exactamente o mesmo pode ser 
dito para a ligação C-O. 
 
 
 
 
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7. O composto mostrado a seguir é o imidazol. Quando dissolvido em água, 
ocorre uma transferência de protão na molécula do imidazol para formar um 
catião. Esse catião é melhor representado pela estrutura A ou B? Explique a 
sua resposta. 
 
 
 
O catião correspondente ao composto B utiliza o par de electrões não 
ligantes do azoto para formar um sistema de 6 electrões π aromático, 
consequentemente mais estável. 
 
 
 
 
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A estrutura A não tem como conjugar o par de electrões de nenhum de seus 
átomos de azoto e portanto, não pode ser estabilizada por ressonância sendo sua 
existência, inviável. 
 
 
 
 Composto A 
 
O par de electrões em um dos átomos de azoto está impossibilitado de interagir 
com os demais orbitais e a espécie não pode ser estabilizada por ressonância tal 
como acontece com a espécie química representada pela estrutura B. 
 
 
 
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8. A ciclo-heptatrienona (I) é muito estável, enquanto que a ciclopentadienona 
(II), ao contrário, é bastante instável e sofre rapidamente uma reacção de Diels-
Alder com ela mesma. Explique a diferença de estabilidade desses dois 
compostos. 
 
A forma de ressonância que envolve o grupo carbonilo de (I) assemelha-se com o 
catião aromático ciclo-heptatrienilo e, portanto estabiliza (I). A contribuição similar 
para o híbrido de (II) é semelhante ao catião antiaromático ciclopentadienilo 
desestabilizando (II). 
 
 
 
 
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9. Classifique as moléculas abaixo como aromáticas ou não aromáticas 
justificando a sua escolha: