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QUÍMICA ORGÂNICA WEBCONFERÊNCIA REVISÃO Nome do(a) professor(a) Química Orgânica Por volta do século XVII, Jöns Jakob Berzelius deu nome aos dois tipos de materiais. Acreditava-se que substâncias derivadas de organismos vivos continha uma força vital imensurável – a essência da vida. Estas substâncias foram denominadas “orgânicas”. E as quais faltava essa força vital – eram “inorgânicas”. NH4OCN Aquecimento O C NH2 NH2cianato de amônio uréia Obtenção da uréia através do aquecimento do cianato de amônio, realizada em 1828, por Friedrich Wöhler: Substâncias orgânicas: São substâncias que contém átomos de carbono. A configuração eletrônica no estado fundamental de um átomo descreve o orbital ocupado pelos seus elétrons quando eles estão em orbitais disponíveis com menor energia. Ligações iônica, covalente e polar Seguem as regras para determinar se uma ligação será covalente ou iônica. ➢ Se não houver diferença de eletronegatividade entre dois átomos, a ligação será covalente apolar. ➢ Se a diferença de eletronegatividade entre os dois átomos estiver entre 0 e 2, a ligação será covalente polar. ➢ Se a diferença de eletronegatividade entre os dois átomos for maior que 2, a ligação será iônica. Ligações iônica, covalente e polar Ligações iônica, covalente e polar Classificação de Ligações Ligação Diferença de eletronegatividade Classificação H-H 0 Covalente apolar Cl-Cl 0 Covalente apolar H-Cl 0,9 Covalente polar C-N 0,5 Covalente polar Li-F 3,0 Iônica K-Cl 2,2 Iônica Os compostos orgânicos costumam ser mantidos juntos pelas ligações covalentes. Geometria molecular A teoria VSEPR – VSEPR é pronunciado como “vesper” e significa Teoria de Repulsão dos Pares Eletrônicos de Valência – prevê a geometria aproximada das ligações em torno de uma átomo. Esta teoria diz que, como os elétrons se repelem, as ligações e os pares solitários (pares de elétrons não ligantes) em torno de um átomo querem ficar a maior distância possível uns dos outros. Geometria molecular Estendendo essa teoria às moléculas... Essa três geometrias são as principais geometrias necessárias para se pensar em química orgânica. Orbitais Híbridos O carbono tem quatro elétrons de valência e, portanto, deseja fazer quatro ligações para poder preencher o seu octeto e imitar o gás nobre neônio (Ne). Mas a configuração eletrônica do carbono (1s22s22px 12py 12pz 0), mostra que os orbitais 1s e 2s estão completamente preenchidos, então apenas os dois elétrons nos orbitais p estão disponíveis para serem compartilhados numa ligação covalente. Orbitais Moleculares Orbitais Híbridos Com a mistura dos orbitais, o número de orbitais misturados deve se igualar ao número de orbitais hibridizados resultantes Orbitais Híbridos Sp3-sp3 Sp2-sp2 Sp-sp Sp3-s Sp2-s Sp-s p - p Com a mistura dos orbitais, o número de orbitais misturados deve se igualar ao número de orbitais hibridizados resultantes. Ligação em Metano e Etano: Ligações Simples Hibridização de orbitais: Os orbitais usados na formação de ligação determina os ângulos de ligação • Ângulos de ligação tetraédrico: 109,5° • Os pares de elétrons se distribuem no espaço o mais distante possível um do outro. Um carbono hibridizado em sp2 • O ângulo de ligação no carbono sp2 é120°. • O carbono sp2 é o carbono trigonal planar. Um carbono hibridizado em sp2 Um carbono hibridizado em sp Ligação no Etino: Uma Ligação Tripla • Ângulo de ligação do carbono sp : 180°. • Uma ligação tripla consiste de uma ligação duas ligações . Resumo REGRA PARA DETERMINAR A HIBRIDIZAÇÃO Hibridização Ângulo de ligação Geometria sp 180° Linear sp2 120° Triangular sp3 109,5° Tetraédrica Resumo • Uma ligação é mais fraca do que uma ligação . • Quanto maior a densidade eletrônica na região de sobreposição dos orbitais, mais forte é a ligação. • Quanto maior o caráter s, menor e mais forte é a ligação. • Quanto maior o caráter s, maior é o ângulo de ligação. O carbono e as cadeias carbônicas O carbono e as cadeias carbônicas O carbono e as cadeias carbônicas Introdução Função química é uma série de compostos que possuem propriedades químicas semelhantes. Essa propriedades são determinadas por um grupamento atômico em comum, chamado de grupo funcional. Ácido carboxílico Cetona Aldeído Álcool Apresenta apenas C e HHidrocarboneto Grupo FuncionalFunção Nomenclatura Oficial É construída de forma racional, permitindo que se conheça a estrutura do composto. NÚMERO DE ÁTOMOS DE CARBONO PREFIXO 1 met 2 et 3 prop 4 but 5 pent 6 hex 7 hept 8 oct 9 non 10 dec TIPO DE LIGAÇÃO ENTRE ÁTOMOS DE CARBONO INFIXO Apenas ligações simples an Existe ligação dupla en Existe ligação tripla in óicoÁcido carboxílico onaCetona alAldeído olÁlcool oApresenta apenas C e H Hidrocarboneto SufixoIdentificaçãoFunção PREFIXO + INFIXO + SUFIXO Radicais Quando se retira um ou mais átomos de uma molécula, obtém-se um radical. Com os hidrocarbonetos, os nomes dos radicais dependem da classe de que derivam. Assim, se o radical deriva de um alcano, retira-se a terminação ANO e acrescenta-se a terminação IL ou ILA. Com os demais hidrocarbonetos, segue- se a seguinte tabela: São formados por cisão homolítica da ligação covalente. A B Cisão homolítica A B+ radicais Radicais Alguns radicais derivados de hidrocarbonetos Radicais Radicais Radicais orto-fenilenodiamina Exemplo: Radicais Radicais Hidrocarbonetos Hidrocarbonetos são compostos orgânicos formados exclusivamente por átomos de Carbono e Hidrogênio. Eles se subdividem em várias subclasses, das quais as mais importantes são alcanos, alcenos, alcinos, alcadienos, ciclanos, ciclenos e aromáticos. REGRA DE NOMENCLATURA ALCANOS Alcanos ou Parafinas são Hidrocarbonetos acíclicos e saturados. Sua nomenclatura é dada utilizando o intermediário AN e o sufixo O, ou seja, os nomes dos alcanos possuem prefixo de numeração e ANO no final. 4 Carbonos + AN + O Butano 3 Carbonos + AN + O Propano 2 Carbonos + AN + O Etano 1 Carbono + AN + O Metano As fórmulas moleculares de todos os alcanos se encaixam na FÓRMULA GERAL CnH2n+2, onde n é um número inteiro. ALCENOS Alcenos são Hidrocarbonetos acíclicos contendo duplas ligações. Sua nomenclatura é dada utilizando o intermediário EN e o sufixo O e possuem fórmula geral CnH2n, onde n é um número inteiro. Obs: O Eteno também é chamado de Etileno 3 Carbonos + EN + O Propeno 2 Carbonos + EN + O Eteno ALCENOS Em casos onde existem mais de uma possibilidade para a posição da dupla ligação, é necessário indicar a sua posição, através de uma numeração. O Carbono 1 é sempre o Carbono da extremidade mais próxima da dupla ligação na cadeia, fazendo com que sejam usados os menores números possíveis. Ligação dupla no Carbono 2 + 6 Carbonos + EN + O Hex-2-eno Ligação dupla no Carbono 1 + 5 Carbonos + EN + O Penteno DIENOS Os Alcadienos ou Dienos são caracterizados pela presença de duas ligações duplas em sua estrutura. Sua nomenclatura é igual ao dos Alcenos, porém utiliza antes do intermediário EN o prefixo DI, para indicar duas ligações duplas. Em sua numeração, deve-se numerar a cadeia de tal forma que as ligações duplas tenham os menores números possíveis. Em Dienos com 3 Carbonos, fica óbvio que não é necessário numerar. Possuem fórmula geral CnH2n-2. Ligação dupla no Carbono 1 + Ligação dupla no Carbono 3 + 5 Carbonos + DIEN + O Penta-1,3-dieno Ligação dupla no Carbono 1 + Ligação dupla no Carbono 2 + 4 Carbonos + DIEN + O Buta-1,2-dieno HC RAMIFICADOS Nos Hidrocarbonetos Saturados, isto é, naqueles que só apresentam ligações simples em sua estrutura, a cadeia principal é a seqüência que possui o maior número de Carbonos. Em casos de duas cadeias principais com o mesmo número de Carbonos, a cadeia principal é a mais ramificada.O Carbono 1 é aquele que faz com que a estrutura tenha os menores números para indicar a posição dos radicais. Quando a estrutura tiver dois ou mais radicais iguais, colocamos apenas uma vez o nome deste radical antecedido do prefixo di, tri, tetra, etc de acordo com a sua quantidade e colocamos as suas respectivas posições. Hidrocarbonetos Saturados HC RAMIFICADOS Hidrocarbonetos Saturados 5-Etil-3,4-dimetil-5-Isopropiloctano (Note que neste caso a cadeia principal não foi uma seqüência representada numa linha reta) metilpropano (não é necessário numerar pois não há outra posição para o radical) Cadeia Principal: Octano Radicais: Metil (Carbonos 3 e 4) Etil (Carbono 5) Isopropil (Carbono 5) Cadeia Principal: Propano Radical: Metil (Carbono 2) HC RAMIFICADOS Hidrocarbonetos Insaturados Os hidrocarbonetos insaturados são aqueles que contêm pelo menos uma ligação dupla ou tripla em sua cadeia. Nestes casos, a cadeia principal é a maior seqüência que contiver a ligação dupla ou tripla e o Carbono 1 será o Carbono mais próximo da insaturação. 3-etil-4-metilexino3-t-butil-4,5,5-trimetilepteno-2 Ligação Tripla: Carbono 1 Cadeia Principal: hexino Radicais: metil (Carbono 4) etil (Carbono 3) Ligação Dupla: Carbono 2 Cadeia Principal: hepteno Radicais: metil (Carbonos 4,5 e 5) t-butil (Carbono 3) HC CÍCLICOS Ciclos Saturados Nos ciclos saturados contendo apenas um radical, não é necessário numerar. Naqueles que tiverem mais de um radical, o Carbono 1 é aquele que faz com que a estrutura tenha os menores números possíveis. A numeração pode girar em sentido horário ou anti-horário. 2-t-butil-1,3-dimetilciclopentano2-etil-1-metilcicloexano Cadeia Principal: Ciclopentano Radicais: metil (Carbonos 1 e 3) terc-butil (Carbono 2) Cadeia Principal: Cicloexano Radicais: metil (Carbono 1) etil (Carbono 2) Radical: metil (Carbono 3) HC CÍCLICOS Nos Ciclos Insaturados Ramificados, a numeração deve começar sempre por um dos Carbonos da insaturação, de modo que ela fique entre os Carbonos 1 e 2. A numeração deve continuar ao longo do anel, de forma a se obterem os menores números possíveis para os radicais. No caso dos insaturados, não é necessário indicar a posição da insaturação, mas deve-se indicar a posição dos radicais, mesmo quando o Ciclo só tiver uma ramificação. Ciclos Insaturados 6-etil-1,3-dimetil-cicloexeno3-metil-ciclopenteno Ciclo: cicloexeno Radicais: metil (Carbonos 1 e 3) etil (Carbono 6) Ciclo: ciclopenteno HC CÍCLICOS Para ramificados benzênicos temos regras de numeração simples. Para apenas um radical, não é necessário indicar a posição. Para radicais iguais, o Carbono 1 é aquele que faz com que a cadeia tenha os menores números possíveis. Para radicais diferentes, O carbono 1 é aquele cuja numeração deve seguir de modo a se obterem os menores números possíveis para os outros radicais. Quando o ramificado benzênico apresentar apenas dois radicais, suas posições podem ser indicadas de outra maneira, utilizando-se prefixos: Hidrocarbonetos Aromáticos Ramificados Originados do Benzeno Prefixo Posições dos Radicais orto- ou o- 1 e 2 meta- ou m- 1 e 3 para- ou p- 1 e 4 HC CÍCLICOS Hidrocarbonetos Aromáticos Ramificados Originados do Benzeno fenilbenzeno 1-etil-3-metil-benzeno ou m-etil metil benzeno Ciclo: Benzeno Radical: Fenil Ciclo: Benzeno Radicais: metil (Carbono 3) etil ( Carbono 1) HC CÍCLICOS Hidrocarbonetos Aromáticos Ramificados Originados do Naftaleno Os aromáticos do Naftaleno possuem um sistema de nomenclatura parecido com o do Benzeno, mas sua numeração é característica. Os Carbonos são divididos em alfa e beta, de acordo com sua posição. O Carbono 1 é sempre um dos Carbonos alfa e o Carbono 2 deve ser um Carbono beta, para evitar erros de numeração. HC CÍCLICOS Hidrocarbonetos Aromáticos Ramificados Originados do Naftaleno Para dar nome a um aromático com apenas um radical, basta indicar a posição com sua respectiva letra grega. Com dois ou mais é recomendado utilizar a numeração. 3-etil-1-metilnaftalenob-metilnaftaleno Ciclo: Naftaleno Radicais: Metil (Carbono 1) Etil (Carbono 3) Ciclo: Naftaleno Radicais: metil (Carbono b) EXERCÍCIOS Dê os nomes sistemáticos dos seguintes compostos orgânicos: ÁLCOOL Nomenclatura Oficial dos Álcoois É dada indicando a posição da Hidroxila através de numeração (para álcoois com mais de 2 Carbonos), o prefixo de numeração indicando a quantidade de Carbonos presentes na molécula e o sufixo OL, que indica a função álcool. Veja as regras em um resumo: • O Carbono 1 será sempre o que estiver mais próximo da Hidroxila. • Quando a Hidroxila puder estar presente em mais de um Carbono, é necessário indicar sua posição. • Se o álcool for ramificado, a posição dos radicais deverá ser indicada através de numeração. A posição da Hidroxila virá antes do prefixo OL, separada por hífens. • Quando o álcool tiver mais de uma Hidroxila, suas posições devem ser indicadas utilizando sempre os menores números possíveis. Antes do sufixo OL deverá ser indicada, através do prefixo di, tri, tetra, etc a quantidade de Hidroxilas presentes no álcool. • Em álcoois insaturados, a posição da insaturação virá antes do infixo e a posição da Hidroxila virá antes do prefixo OL, separada por hifens. ÁLCOOL Nomenclatura Oficial dos Álcoois 4-etil-6,6-dimetiloctan-2-olEtanodiol3-etilcicloexanol Hidroxila no Carbono 2 + 8 Carbonos Radicais: Metil (Carbono 6) Etil (Carbono 4) 2 Hidroxilas + 2 Carbonos Hidroxila + 6 Carbonos Cíclicos Radical: Etil (Carbono 3) But-3-en-1,2-diolfenilmetanol2-metilbutan-2-ol Duas Hidroxilas (Carbonos 1 e 2) + Ligação dupla no Carbono 3 + 4 Carbonos Hidroxila + 1 Carbono Radical: Fenil Hidroxila no Carbono 2 + 4 Carbonos Radical: metil (Carbono 2) ÁLCOOL Nomenclatura Usual dos Álcoois A nomenclatura usual dos álcoois, que é válida somente para álcoois saturados, é composta de regras bem simples, mas para dominá-la é necessário saber bem a nomenclatura de radicais. Veja como fazer: • Antes do nome, colocar a palavra Álcool. • Identificar o radical orgânico preso à Hidroxila, utilizando o prefixo de numeração e o sufixo -ico. Álcool t-butílicoÁlcool benzílicoÁlcool etílico Radical Terc-butilRadical BenzilRadical Etil ENOL Um Enol é um Álcool que possui Hidroxila ligada a um Carbono insaturado e não-aromático. Sua nomenclatura é igual a dos álcoois, porém a posição da Hidroxila deve vir indicada entre o prefixo de numeração e o sufixo OL. 2-metilprop-1-en-1-olbut-1-en-2-ol Radical Metil no Carbono 2 + Ligação Dupla no Carbono 1 + Hidroxila no Carbono 1 + 3 Carbonos Ligação Dupla no Carbono 1 + Hidroxila no Cabono 2 + 4 Carbonos FENOL Os fenóis são compostos que apresentam Hidroxila presos a Carbonos Aromáticos. Na sua nomenclatura, a Hidroxila é denominada Hidróxi e depois coloca-se o nome do aromático. Caso ocorram ramificações, é necessário indicar suas posições através das regras de nomenclatura de hidrocarbonetos cíclicos ou utilizando o Carbono 1 como o Carbono da Hidroxila. 1,3,5- trihidróxibenzeno 2-etil-4-metil-1-hidróxibenzenoa-hidróxinaftaleno Ciclo: Benzeno 3 Hidroxilas: Carbonos 1,3 e 5 Ciclo: Benzeno Hidroxila: Carbono 1 Radicais: Etil (Carbono 2) Metil (Carbono 4) Ciclo: Naftaleno Hidroxila: Carbono a Éteres Um éter é um composto onde o oxigênio está diretamente ligado a dois radicais orgânicos. A nomenclatura oficial dos éteres é relativamente simples. 1.O menor radical ligado ao Oxigênio é nomeado dando-se o prefixo de numeração para radicais seguido do prefixo -óxi, que indica a presença do Oxigênio. 2.O maior radical recebe o nome normal de um hidrocarboneto. Para nomear, utiliza-se sempre o nome da menor parte e depois o da maior parte, separada ou não por hífens. Menor Parte: 2 Carbonos Maior Parte: 3 Carbonos Partes Iguais: 1 Carbono etóxi-propano metóxi-metano Éteres A nomenclatura usual dosÉteres é semelhante a dos Álcoois. 1.Antes do nome, coloca-se a palavra Éter, para indicar a função. 2.Dá-se o nome do menor radical ligado ao Oxigênio , seguido do prefixo -ílico. 3.Dá-se o nome do maior radical ligado ao Oxigênio, seguido do prefixo -ílico. Em caso de Éteres com duas partes iguais, apenas coloca-se o nome do radical com o prefixo Di- (opcional), seguido do prefixo -ílico. O nome do menor radical vem primeiro, seguido do nome do maior radical. Menor Parte: 2 Carbonos Maior Parte: 3 Carbonos Partes Iguais: 1 Carbono Éter Etílico e Propílico Éter Dimetílico ou Éter Metílico ALDEÍDOS São compostos resultantes da oxidação parcial ou desidrogenação de álcoois primários, que apresentam fórmula geral: Formila ou aldoxila ALDEÍDOS Nomenclatura Oficial dos Aldeídos • O Carbono 1 será sempre o Carbono da Aldoxila. Em caso de duas Aldoxilas, o Carbono 1 será a que der os menores números para as ramificações e depois para as insaturações. • O nome é dado utilizando o prefixo de numeração com o sufixo AL. Em caso de duas Aldoxilas, usa-se o prefixo DIAL, sem necessidade de informar posição, pois as mesmas sempre se encontram na extremidade das cadeias. • Caso o Aldeído seja ramificado, pode-se indicar as posições 2, 3 e 4 com as letras gregas a, b e g, respectivamente. Geralmente esta numeração é utilizada em Aldeídos com apenas uma ramificação e não é muito usada atualmente, não podendo ser usada para indicar posição de insaturações. ALDEÍDOS Nomenclatura Oficial dos Aldeídos Aldeído: 5 Carbonos Radicais: Etil (Carbono 2) Metil (Carbono 3) 2 Aldoxilas + 2 Carbonos Aldeído: 3 Carbonos Ligação Dupla: Carbono 2 Aldeído: 4 Carbonos Dê os nomes oficiais dos seguintes Aldeídos: CETONAS Cetonas são compostos que possuem o grupo Carbonila ligado a um Carbono secundário (sendo abreviada para -CO- ), formando o grupo funcional , onde R1 e R2 são obrigatoriamente dois radicais, iguais ou não. Possuem nomenclatura oficial e usual. CETONAS Nomenclatura Oficial das Cetonas • Em caso de existir mais de uma possibilidade para a posição da Carbonila, sua posição deve ser indicada fazendo com que o Carbono 1 seja aquele que estiver na extremidade mais próxima da Carbonila. • Nas Cetonas com mais de uma Carbonila, o Carbono 1 é aquele que faz com que a cadeia tenha os menores números possíveis. • Em Cetonas insaturadas, a posição da Carbonila deverá vir entre o prefixo de insaturação (-en ou -in) e o sufixo que designa função (-ONA). CETONAS Nomenclatura Oficial das Cetonas Radical: Metil (Carbono 2) Carbonila: Carbono 3 Cadeia: 5 Carbonos Ligação Dupla: Carbono 4 Carbonila : Carbono 3 Cadeia: 6 Carbonos Radical: Metil (Carbono 5) 3 Carbonilas: Carbonos 2, 3 e 4 Cadeia: 6 Carbonos 2-metilpentan-3-ona hex-4-en-3-ona 5-metilexan-2,3,4-triona Dê o nome dos seguintes compostos: Ácidos Carboxílicos (Conceito) Os Ácidos Carboxílicos são formados por uma Carboxila (Carbonila + Hidroxila), tendo o seguinte grupo funcional: ,que geralmente é abreviado para -COOH ou em alguns livros para -CO2H. Possuem nomenclatura oficial e usual e numeração própria, assim como os Aldeídos. Ácidos Carboxílicos Nomenclatura Oficial dos Ácidos Carboxílicos O sufixo da função Ácido Carboxílico é -ÓICO e o nome deve ser acompanhado da palavra Ácido. • O Carbono 1 será sempre o Carbono da Carboxila. Em caso de duas, o Carbono 1 será a que der os menores números para as insaturações e depois para as ramificações. • Em caso de duas Carboxilas, usa-se o prefixo DIÓICO, sem necessidade de informar posição, pois as mesmas sempre se encontram na extremidade das cadeias. Ácidos Carboxílicos Nomenclatura Oficial dos Ácidos Carboxílicos Ácido 3 metil But 2 enóico Ácido: 4 Carbonos Ligação Dupla: Carbono 2 Radical: Metil (Carbono 3) Ácido: 4 Carbonos + 2 Carboxilas Radicais: Metil (Carbono 2) Ácido Carboxílico: 3 Carbonos Ésteres Éster é todo composto que possui um radical Acilato, , onde R1 e R2 são radicais orgânicos, iguais ou não e R1 pode ser um átomo de Hidrogênio. O Acilato geralmente é abreviado para -COO- ou em alguns casos -CO2-. Nomenclatura Oficial dos Ésteres O prefixo que indica a função é -ATO. A nomenclatura dos ésteres é dividida em duas partes. veja as regras: • Contar o número de Carbonos da parte ligada ao Carbono do Acilato (incluindo o Carbono do Acilato), dar o nome como Hidrocarboneto, colocar o sufixo -ATO e a preposição de. • Caso seja necessário indicar posição de ramificações ou insaturações, o Carbono 1 é o Carbono do Acilato. • Contar o número de Carbonos presos ao Oxigênio do Acilato e considerá-los como um radical orgânico, dando sua nomenclatura oficial. Normalmente utiliza-se o prefixo -ILA para estes radicais. Acilato: 4 Carbonos Oxigênio: 2 Carbonos Acilato: 3 Carbonos Ligação Dupla (Carbono 2) Oxigênio: 3 Carbonos Acilato: 4 Carbonos Radical Metil no Carbono 3 Oxigênio: 1 Carbono butanoato de etila prop-2-enoato de propila 3-metilbutanoato de metila Aminas Nomenclatura de Aminas simples As aminas são compostos formados a partir da substituição dos Hidrogênios da amônia (NH3) por radicais orgânicos. Possuem dois tipos de nomenclatura oficial, dependendo de seu tamanho. São classificadas pela quantidade de radicais ligados ao Nitrogênio. 1. Contar quantos radicais estão presentes na amina. 2. Colocar seus nomes, em ordem do menor para o maior, seguido da palavra AMINA. 3. Se for necessário, colocar prefixos DI ou TRI para indicar radicais iguais. Dois Radicais metil Radicais Metil + Etil + Fenil Radical Propil dimetilamina metiletilfenilamina Propilamina Aminas Nomenclatura de Aminas complexas Caso isto ocorra, o grupo amino é considerado uma ramificação de um hidrocarboneto comum. Neste caso, o Carbono 1 é aquele que estiver mais próximo do grupamento amino. Dois Radicais Metil (Carbono 2)+ Ligação Dupla (Carbono 4)+ Amino (Carbono 3) + 6 Carbonos Radical Etil (Carbono 4) + Amino (Carbono 1) + Benzeno Amino (Carbono 2) + 5 Carbonos 3-amino-2,2-dimetilex-4- eno 1-amino-4-etilbenzeno ou p-AminoEtilbenzeno 2-Aminopentano Amidas As amidas são caracterizadas pelo grupo funcional , onde R1, R2 e R3 podem ser radicais orgânicos (iguais ou não) ou Hidrogênio. As amidas que possuem pelo menos um radical orgânico R2 ou R3 ligado diretamente ao Nitrogênio são chamadas de amidas substituídas e os radicais são chamados de radicais substituintes. Aquelas que possuem um radical são as monosubstituídas e as que possuem dois radicais são as disubstituídas. Amidas A nomenclatura oficial das amidas utiliza o sufixo amida para dar o nome dos compostos desta função. Veja as regras: 1. Dar o nome do Hidrocarboneto correspondente ao radical R1-CO ligado ao Nitrogênio. Em caso de necessidade de numeração para indicar ligação dupla e/ou insaturação, o Carbono 1 é aquele que está ligado ao Nitrogênio. 2. Em amidas substituídas, é necessário indicar quais são os radicais nomeando-os e colocando antes de cada um dos seus nomes o prefixo N-, para indicar que os radicais estão ligados ao Nitrogênio. Nomenclatura Oficial de Amidas 2 Carbonos 4 Carbonos + 2 Radicais Metil (Carbono 3) 2 Carbonos + Radical Etil (Nitrogênio) 1 Carbono + Radicais Metil e Fenil (Nitrogênio) etanoamida 3,3- dimetilbutanoamida N-etiletanoamida N-metil-N-fenil- metanoamida CONFORMAÇÕES DOS ALCANOS Ligações Sigma e Rotação das Ligações Ligações Sigma () e Rotação das Ligações ➢ Grupos ligados por ligação GIRAM em torno da ligação, uns em relação aos outros; ➢ Formas moleculares temporárias (assumidas durante as rotações dos grupos em torno das ligações simples), são denominadas CONFORMAÇÕES DA MOLÉCULA; ➢ A análise das variações de energia de uma molécula cujos grupos giram em torno de uma ligação simplesé a ANÁLISE CONFORMACIONAL Ligações Sigma () e Rotação das Ligações Fórmula de Projeção de Newman ➢ Ao desenhar a projeção de Newman imaginamos que estamos observando a molécula de ponta, na direção do eixo da ligação CARBONO-CARBONO; União dos dois Carbono de trás Carbono da frente Fórmula de Cavalete Em benefício da clareza, omite-se os átomos nas extremidades das ligações Conformação Alternada Fórmula de Newman Etano ➢ Há muitas conformações diferentes provocadas pelas rotações dos grupos CH3 em torno da ligação C-C; ➢ CADA CONFORMAÇÃO: ESTABILIDADE ESPECÍFICA; ➢ A conformação em que os átomos de H ligados a cada átomo de carbono estão perfeitamente ALTERNADOS é a conformação mais ESTÁVEL ➢ Maior estabilidade da conformação alternada → devido a máxima separação entre os pares de elétrons das seis ligações carbono-hidrogênio; ➢ Isso provoca o ABAIXAMENTO DA ENERGIA POTENCIAL Etano ➢ Há também a conformação eclipsada, mostrada abaixo: Tensão de torção = 4,0 KJ/mol Etano Porém, nesta conformação existe a TENSÃO DE TORÇÃO (ou tensão torcional;) BARREIRA TORCIONAL: barreira para a rotação de grupos unidos através de uma ligação simples provocada pela repulsão entre os pares de elétrons alinhados na forma eclipsada. Diferentes Conformações do Etano RECAPITULANDO... Butano: ➢ Rotação em torno da ligação C2-C3; ➢ A tensão torcional É IMPORTANTE; ➢ PORÉM, HÁ FATORES ADICIONAIS; ➢ Para observar tais fatores, analisemos as conformações importantes do butano, de I a VI: Não há tensão torcional de impedimento estérico, pois os grupos estão alternados e grupos metila estão muito afastados um dos outros; CONFORMAÇÃO MAIS ESTÁVEL Gauche V ❖ Nas conformações III e V (Gauche), os GRUPOS METILA ESTÃO PRÓXIMAS O SUFICIENTE ENTRE SI, de tal forma que as FORÇAS DE VAN DER WAALS entre eles são REPULSIVAS; ❖ As nuvens eletrônicas dos 2 grupos estão tão próximas que elas se repelem; ❖ Isso provoca 3,8 kJ.mol-1 mais energia que a conformação anti Gauche III ➢ Os grupos estão muito próximos uns dos outros; ➢ As conformações II e VI, além da tensão torcional, tem as REPULSÕES DE VAN DER WAALS adicionais (6,00 KJ/mol); ➢ A conformação IV tem a maior energia dentre todas, pois além da tensão torcional, tem uma grande força repulsiva de VAN DER WAALS entre os grupos metila eclipsados (11,11 KJ/mol). Eclipsada II Eclipsada IV Eclipsada VI Conformações do Butano Não é possível isolar estas conformações em temperaturas normais 60 0 1090 490 900 190 1080 10 1200 110 Estabilidades dos Cicloalcanos: Teoria de Tensão de BAEYER Carbono: Geometria tetraédrica 109,50 ➢ Grande quantidade de tensão angular; ➢ Deve ser similarmente reativo; ➢ Praticamente livre de tensão; ➢ Deve ser um pouco tensionado; ➢ Os aneis contendo acima de 7 átomos de carbono não existem. ➢ A teoria de BAEYER estava errada, por ele supor que as anéis dos cicloalcanos fossem planos. ➢ Vários fatores, além da tensão angular, estão envolvidos na determinação da forma e das energias totais de tensão dos cicloalcanos. Estabilidades Relativas dos Cicloalcanos CICLOPROPANO: ➢ No ciclopropano (molécula com forma de um triângulo eqüilátero), os ângulos internos devem medir 60º e por isso afastam-se do valor ideal por uma diferença muito grande (49,5º); ➢ A compressão dos ângulos internos provoca uma TENSÃO ANGULAR ➢ A tensão angular existe no anel do ciclopropano porque os ORBITAIS sp3 DOS ÁTOMOS DOS CARBONOS NÃO CONSEGUEM SE SUPERPOR COM A MESMA EFICIÊNCIA DOS ALCANOS; ➢ As ligações tornam-se distorcidas e mais fracas . ➢ Além da tensão de anel, há também a TENSÃO TORCIONAL; ➢ Esta tensão ocorre em virtude do anel ser plano e os átomos de hidrogênio do anel estarem todos eclipsados Projeção de Newman Estabilidades Relativas dos Cicloalcanos CICLOBUTANO: ➢ Possui considerável tensão angular; ➢ Ângulos internos: 88º (diferença maior que 21º do ângulo ideal – 109,4 º); ➢ O anel do ciclobutano é ligeiramente reverso; ➢ Se fosse plano, a TENSÃO ANGULAR SERIA MENOR, pois os ângulos internos seriam de 90º; ➢ Porém, a TENSÃO TORCIONAL SERIA MAIS ELEVADA, pois todos os 8 átomos de H estariam eclipsados. CICLOBUTANO: ➢ Estabilidades Relativas dos Cicloalcanos ➢ CICLOPENTANO: ➢ Ângulos internos: 108º (valor próximo de 109,4 º); ➢ Se as moléculas do ciclopentano fossem planas, teriam TENSÃO ANGULAR MUITO PEQUENA; ➢ Porém, existiria uma ELEVADA TENSÃO TORCIONAL, pois todos os 10 H estariam eclipsados; ➢ Por isso o ciclopentano, assim como o ciclobutano, assume uma forma ligeiramente REVERSA, com um ou dois átomos fora do plano para aliviar a tensão de torção. CICLOPENTANO: CICLOEXANO: ➢ O anel de seis membros é o anel mais comum encontrado entre as moléculas orgânicas da natureza; ➢ Por isso, uma atenção especial é dedicada a ele; ➢ Exemplos de moléculas ➢ com anel de 6 membros: Estabilidades Relativas dos Cicloalcanos Conformações do Cicloexano ➢ Há três conformações possíveis para o cicloexano: CADEIRA, BOTE E TORCIDA; ➢ Evidências mostram que a conformação mais estável é a CONFORMAÇÃO EM CADEIRA, pois é livre de tensão; Projeção de Newman do confôrmero em cadeira Conformação em cadeira ➢ Nesta conformação TODOS OS ÂNGULOS das ligações C- C são iguais a 109,5º e por isso NÃO HÁ TENSÃO ANGULAR; ➢ Também não há TENSÃO DE TORÇÃO TENSÃO ANGULAR = excesso de energia potencial de uma molécula (em geral cíclica) provocado pelo afastamento de valor de um ângulo de ligação em relação ao valor correspondente à energia mais baixa. Conformações do Cicloexano TENSÃO DE TORÇÃO = tensão associada à conformação eclipsada de uma molécula; é provocada pelas repulsões entre os pares de elétrons das ligações eclipsadas alinhadas. Conformações do Cicloexano ➢ Pelas rotações parciais em torno das ligações C-C simples do anel, a conformação em cadeira pode assumir outra forma, denominada de CONFORMAÇÃO EM BOTE; ➢ Esta conformação é semelhante à conformação em cadeira por NÃO TER, também, TENSÃO ANGULAR; Conformações do Cicloexano Conformações do Cicloexano ➢ Entretanto, a conformação em bote POSSUI TENSÃO DE TORÇÃO; ➢ Os hidrogênios dos átomos de C estão eclipsados; ➢ Além disso, 2 dos átomos de H em C1 e C4, estão muito próximos um do outro e provocam repulsões de van der Waals: ➢ Portanto, há dois efeitos desfavoráveis! Projeção de Newman (eclipsada) do confôrmero em bote Interação dos 2 H em C1 e C4 na conformação em bote Conformações do Cicloexano ➢ Dois efeitos desfavoráveis → conformação em bote possui maior energia que a conformação em cadeira (MENOS ESTÁVEL); ➢ Porém, a conformação em cadeira é muito mais rígida que a conformação em bote (mais flexível); ➢ Maior flexibilidade → adquire nova forma – a CONFORMAÇÃO TORCIDA – e alivia parte da tensão de torção e as interações H-H de C1-C4; ➢ Assim, a conformação torcida tem ENERGIA MAIS BAIXA que a conformação em bote; ➢ Mas, é MAIS ENERGÉTICA que a conformação em cadeira. Conformações do Cicloexano Conformações do Cicloexano ➢ As barreiras de energia entre as conf. em cadeira, bote e torcida são MUITO BAIXAS para que seja possível A SEPARAÇÃO entre elas na temperatura ambiente; ➢ Porém, em temperatura ambiente, as ENERGIAS TÉRMICAS das moléculas são suficientemente grandes para provocarem A CADA SEGUNDO, CERCA DE 1 MILHÃO DE CONVERSÕES DE FORMA; ➢ Em virtude da sua maior estabilidade, mais de 99% das moléculas estão na conformação em cadeira. Conformações do Cicloexano Desenhando o cicloexano – cadeira ➢ Há duas espécies diferentes de átomos de H; ➢ Seis átomos de H, ligados a cada um dos seis átomos de carbono, estão orientados numa direção que, em geral, é perpendicular ao plano médio do anel; ➢ Estes H são chamados de AXIAIS; ➢ Seis outros átomos de H estão no plano definido, aproximadamente, pelo anel de átomos de C; ➢ Estes H são chamadosde EQUATORIAIS. ➢ IMPORTANTE: ➢ Na temperatura ambiente, o cicloexano oscila rapidamente entre 2 CONFORMAÇÕES EQUIVALENTES DA CADEIRA; ➢ Quando o anel oscila, todas as ligações que eram axiais se tornam equatoriais e vice-versa. http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/1/1f/ZYKHEXAN_Zyklohexan_Rotation.gif Cicloexanos Monossubstituídos Qual a conformação mais estável de um derivado do cicloexano no qual um átomo de H foi substituído por um grupo alquila? Exemplo → Metilcicloexano: - possui 2 possíveis conformações em cadeira: ➢ As investigações mostram que a conformação que tem o grupo metila em EQUATORIAL É MAIS ESTÁVEL POR 1,8 kcal/mol; ➢ Portanto, na mistura em equilíbrio, a conformação com o grupo metila na posição equatorial é predominante (cálculos: 95%). POR QUÊ ISSO ACONTECE? ➢ Quando o grupo metila estiver em AXIAL, estará tão perto dos dois átomos de H axiais (em C1 e C5), no mesmo lado do anel, que as FORÇAS DE VAN DER WAALS entre eles são REPULSIVAS; ➢ Este tipo de tensão estérica é denominada INTERAÇÃO 1,3 – DIAXIAL Projeção de Newman: Keq = [confôrmero equatorial]/[confôrmero axial] ➢ Quanto MAIOR o substituinte em um anel cicloexano, MAIS o confôrmero com o substituinte na POSIÇÃO EQUATORIAL será FAVORECIDO. ter-butil Propriedades Físicas dos Compostos Orgânicos ➢Forças Intermoleculares ➢Ponto de Fusão ➢Ponto de Ebulição ➢Polaridade ➢Solubilidade 1 - Polaridade A polaridade de uma molécula refere-se às concentrações de cargas da nuvem eletrônica em volta da molécula. É possível uma divisão em duas classes distintas: moléculas polares e apolares. 1 - Polaridade Conceitos para Relembrar I: Molécula: é um conjunto eletricamente neutro de dois ou mais átomos unidos por pares de elétrons que se comportam como uma única partícula. 1 - Polaridade Conceito para Relembrar II: Molécula: Quando iniciou-se o estudo e formulação da teoria atômica, era dado o nome de átomo a qualquer entidade química que poderia ser considerada fundamental e indivisível. As observações no comportamento dos gases levaram ao conceito de átomo como unidade básica da matéria e relacionada ao elemento químico. Desta forma, houve uma distinção da molécula como "porção fundamental de todo composto", obtida pela união de vários átomos por ligações de natureza diferente. 1 - Polaridade Conceitos para Relembrar III: Basicamente, o átomo abriga em seu núcleo partículas elementares de carga elétrica positiva (prótons) e neutra (nêutrons), este núcleo atômico é rodeado por uma nuvem de elétrons em movimento contínuo (eletrosfera). A maioria dos elementos não são estáveis, por isso, quando dois átomos se aproximam, há uma interação das núvens eletrônicas entre si. Esta interação se dá também com os núcleos dos respectivos átomos, isto acaba por torná-los estáveis. Os átomos se ligam e formam agregados de moléculas. 1 - Polaridade Molécula polar A soma vetorial, dos vetores de polarização é diferente de zero. Moléculas polares possuem maior concentração de carga negativa numa parte da nuvem e maior concentração positiva noutro extremo. Molécula apolar A soma vetorial, dos vetores de polarização é nula. Nas moléculas apolares, a carga eletrônica está uniformemente distribuída, ou seja, não há concentração. 1 - Polaridade A concentração de cargas (em moléculas polares) ocorre quando os elementos ligantes possuem uma diferença de eletronegatividade. Esta diferença significa que um dos átomos (o de maior eletronegatividade) atrai os elétrons da nuvem com maior força, o que faz concentrar neste a maior parte das cargas negativas. Toda ligação de dois átomos diferentes resulta em polarização, já que os átomos possuirão eletronegatividades diferentes. Exemplo: HCl, CaO, NaCl. 1 - Polaridade Ligação de dois átomos iguais resulta em moléculas apolares. Ex: O 2 , N 2 , Cl 2 . Mas não é necessário serem dois átomos iguais para haver apolaridade, como por exemplo dos compostos alcanos. Classificação de Ligações Ligação Diferença de eletronegatividade Classificação H-H 0 Covalente apolar Cl-Cl 0 Covalente apolar H-Cl 0,9 Covalente polar C-N 0,5 Covalente polar Li-F 3,0 Iônica K-Cl 2,2 Iônica 1 - Polaridade A distribuição espacial dos átomos que formam uma molécula depende das propriedades químicas e do tamanho destes. a) Quando muito eletronegativos os átomos formam ligações geralmente covalentes, pois apresentam aspecto equilibrado e simétrico. b) Se houver maior afinidade sobre os elétrons compartilhados, a distribuição espacial é deformada e modificam-se os ângulos da ligação, que passa a ser polar. 1 - Polaridade c) No caso das substâncias iônicas, é nítida a diferença no que se refere à força de atração entre os elétrons, estes se deslocam de um átomo para outro. No caso do sal de cozinha, (cloreto de sódio - NaCl), no estado sólido, consiste de íons positivos de sódio e íons negativos de cloro. As forças elétricas existentes entre esses íons formam os seus cristais. 1 - Polaridade Conceitos para Relembrar IV: A Eletronegatividade é uma propriedade periódica que mede a tendência relativa de um átomo ou molécula em atrair elétrons, quando combinado em uma ligação química. Com sentido oposto à eletronegatividade usa-se o termo eletropositividade. Os valores da eletronegatividade são determinados quando os átomos estão combinados. Por isso, para os gases nobres, que em condições normais são inertes, não apresentam valor de eletronegatividade. 1 - Polaridade 1 - Polaridade Conceitos para Relembrar V: A eletronegatividade de um átomo está intimamente relacionada com o seu raio atômico. Quanto menor o raio atômico, maior a atração que o núcleo do átomo exerce sobre o elétron que vai adquirir, portanto maior a sua eletronegatividade. 1 - Polaridade Conceitos para Relembrar V: Como conseqüência, esta propriedade tende a crescer na tabela periódica: • Da esquerda para a direita e de e baixo para cima. • Concluindo-se que o elemento mais eletronegativo da tabela é o flúor. Forças intermoleculares são as forças que ocorrem entre uma molécula e a molécula vizinha. Durante as mudanças de estado da matéria ocorre somente um afastamento ou uma aproximação das moléculas, ou seja, forças moleculares são rompidas ou formadas. Forças intermoleculares têm origem eletrônica, surgem de uma atração eletrostática entre nuvens de elétrons e núcleos atômicos. São fracas, se comparadas às ligações covalentes ou iônicas. Podem surgir de 3 fontes: 1. Dipolo-dipolo (ou Dipolo permanente - Dipolo permanente); 2. Dipolo-dipolo induzido (ou Dipolo induzido – Dipolo induzido) ou ainda Forças de dispersão ou Forças de London **; 3. Pontes de Hidrogênio ou Ligação de Hidrogênio ** reconhecida pelo físico polonês Fritz London 2 – Forças Intermoleculares FORÇA OU ATRAÇÃO Esta força é produzida pela correlação dos movimentos dos elétrons de um átomo com os movimentos dos elétrons de outro átomo tendendo a se aproximar para atingir a distância de energia mínima. Quanto maior o número de elétrons de que a molécula dispõe, mais polarizável será, e portanto maior será a atração. 2 – Forças Intermoleculares “Lagartixa de Van der Walls” Lagartixa van der Waals. Uma dúvida cruel tem atormentado muitos cientistas: como, de fato, a lagartixa consegue caminhar pelas paredes, mesmo no teto? Alguns sugeriram que suas patas possuissem microventosas. Entretanto, todas as tentativas de se provar a existência de tais ventosas falharam: as lagartixas possuem tal comportamento mesmo sob vácuo ou sobre uma superfície muito lisa e molhada. Em 1960, o alemão Uwe Hiller sugeriu que um tipo de força atrativa, entre as moléculas da parede e as moléculas da pata da lagartixa, fosse a responsável. Hiller sugeriu que estas forças fossem as forças intermoleculares de van der Waals. Tudo bem que elas mantenham moléculas unidas, mas... uma lagartixa? Poucos deramcrédito à sugestão de Hiller. Até que, em um exemplar recente da revista Nature, Autumn escreveu o artigo "Full, Adhesive force of a single gecko foot-hair" (Autumn, K. et al., Nature 405, 681-685 (2000)), trazendo evidências de que, de fato, são forças intermoleculares as responsáveis pela adesão da pata da lagartixa à parede. Mais precisamente entre a superfície e as moléculas dos "setae", pelos microscópicos que cobrem as patas das lagartixas. São características de moléculas polares. As moléculas de alguns materiais, embora eletricamente neutras, podem possuir um dipolo elétrico permanente. 2 – Forças Intermoleculares: Dipolo - Dipolo Devido a alguma distorção na distribuição da carga elétrica, um lado da molécula e ligeiramente mais "positivo" e o outro é ligeiramente mais "negativo". A tendência é, se alinharem, e interagirem umas com as outras, por atração eletrostática entre os dipolos opostos. Ocorre quando a molécula é apolar. A presença de moléculas que tem dipolos permanentes podem distorcer a distribuição de carga elétrica em outras moléculas vizinhas, mesmo as que não possuem dipolos (apolares), através de uma polarização induzida. 2 – Forças Intermoleculares: Dipolo – Dipolo induzido Normalmente hidrocarbonetos (substâncias formadas apenas por Hidrogênio e Carbono) são consideradas apolares. Apesar do átomo de carbono ser mais eletronegativo que o átomo de hidrogênio, esta diferença de eletronegatividade não é significativa. 2 – Forças Intermoleculares: Dipolo – Dipolo induzido Nesta situação (interação dipolo induzido-dipolo induzido) o que importa é a área superficial. Quanto maior for esta área, maior será a interação. CH3-CH2-CH2-CH2-CH3 CH3-CH2-CH2-CH2-CH3 CH3-CH2-CH2-CH2-CH3 CH3-C-CH3 CH3 CH3 CH3-C-CH3 CH3 CH3 CH3-C-CH3 CH3 CH3CH3 CH3 CH3-C-CH3 CH3-CH2-CH2-CH2-CH3 2 – Forças Intermoleculares: Dipolo – Dipolo induzido Em um determinado instante, o centro de carga negativa dos elétrons e de carga positiva do núcleo atômico poderia não coincidir. Esta flutuação eletrônica poderia transformar as moléculas apolares, tal como o benzeno, em dipolos tempo-dependentes, mesmo que, após um certo intervalo de tempo, a polarização média seja zero. Estes dipolos instantâneos não podem orientar-se para um alinhamento de suas moléculas, mas eles podem induzir a polarização das moléculas adjacentes, resultando em forças atrativas. 2 – Forças Intermoleculares: Dipolo – Dipolo induzido 2 – Forças Intermoleculares: Pontes de Hidrogênio Quando um átomo de hidrogênio liga-se por covalência a um átomo mais eletronegativo mantém uma afinidade residual por outro átomo eletronegativo, apresentando uma tendência à carga positiva. Por exemplo, um átomo de hidrogênio (receptor de elétrons) pode atuar como uma ponte entre dois átomos de oxigênio (doador de elétrons), ligando-se a um deles por ligação covalente e ao outro por forças eletrostáticas. Ligação Hidrogênio: Ocorre entre átomos de hidrogênio ligados a elementos como o oxigênio, flúor ou nitrogênio, com átomos de O, N ou F de outras moléculas. Esta interação é a mais intensa de todas as forças intermoleculares. 2 – Forças Intermoleculares: Pontes de Hidrogênio Pontes de Hidrogênio Ocorre quando existe um átomo de H deficiente em elétrons e um par eletrônico disponível (principalmente em grupos -OH e -NH ). H H O H H O H H O H H O O HH 2 – Forças Intermoleculares: Pontes de Hidrogênio Água • A água, deve possuir um tipo de interação diferenciado. • O que acontece é que os hidrogênios ligados ao oxigênio é que formam o lado "positivo" do dipolo permanente desta molécula. O átomo de hidrogênio é formado por apenas um próton e um elétron. Como o elétron é fortemente atraído pelo oxigênio, na água, este próton encontra-se desprotegido. • A água possui, então, um dipolo bastante forte, com uma das cargas (positiva) bastante localizada. Este próton pode interagir com as regiões negativas (o oxigênio) de outras moléculas de água, resultando em uma forte rede de ligações intermoleculares. Pontes de Hidrogênio2 – Forças Intermoleculares Como consequência das fortes interações intermoleculares, a água apresenta algumas propriedades especiais. Alguns insetos, por exemplo, podem andar sobre ela. Uma lâmina de barbear, se colocada horizontalmente, também flutua na água. Isto deve-se à tensão superficial da água. 2 – Forças Intermoleculares: Pontes de Hidrogênio http://pt.wikipedia.org/wiki/Imagem:2006-01-15_coin_on_water.jpg Conceitos para Relembrar VI: • Tensão Superficial da Água: Uma propriedade que faz com o líquido se comporte como se tivesse uma membrana elástica em sua superfície. Este fenômeno pode ser observado em quase todos os líquidos, e é o responsável pela forma esférica de gotas ou bolhas do líquido. • A razão é que as moléculas de água interagem muito mais fortemente com suas vizinhas do que com as moléculas do ar, na interface. As moléculas que estão no interior da gota, por exemplo, interagem com outras moléculas em todas as direções; as moléculas da superfície, por outro lado, interagem somente com moléculas que estão nas suas laterais ou logo abaixo. 2 – Forças Intermoleculares: Pontes de Hidrogênio • Este “desbalanço” de forças intermoleculares faz com que estas moléculas, da superfície, sejam atraídas para o interior do líquido. Para se remover estas moléculas da superfície é necessário uma certa quantidade mínima de energia - a tensão superficial. Para a água, isto corresponde a 0,07275 joules/m 2 , a 20 o C. Líquidos orgânicos, como o benzeno ou o tolueno, tem valores menores de tensão superficial, já que suas interações intermoleculares são mais fracas. 2 – Forças Intermoleculares: Pontes de Hidrogênio Ligações Intermoleculares I. Atração dipolo induzido: dipolo induzido ou forças de dispersão de London II.Atração dipolo permanente: dipolo permanente III.Ponte de hidrogênio ou ligação de hidrogênio. ▪ Substâncias apolares estabelecem somente ligações intermoleculares I ▪ Substâncias polares sem ligações H - F, O - H e N - H estabelecem ligações intermoleculares I e II ▪ Substâncias polares com ligações H - F, O - H e N - H estabelecem ligações intermoleculares I e III Quanto maior for o tamanho da molécula, mais fortes serão as forças de dispersão de London. Resumo Hierarquia das Forças Intermoleculares: Ponte de Hidrogênio > dipolo-dipolo > força dipolo-dipolo induzido PH >> DD>> DDI Quanto mais fortes forem as ligações intermoleculares, mais elevada será a temperatura de ebulição. Quanto mais “esférica” for a molécula, menor será seu ponto de ebulição, já que as forças Intermoleculares são mais eficientes quanto maior for a superfície de contato. 3 – Ponto de Ebulição A água tem comportamento excepcional quando comparado aos pontos de ebulição de substâncias moleculares semelhantes. Podemos notar que, caso a água mantivesse a linearidade do gráfico, sendo essa linearidade ditada pela massa molecular dos compostos da mesma família, teria um ponto de ebulição muito abaixo de 100 C o . Caso isso fosse verdade, a Terra não teria lagos, rios ou oceanos, e a água existiria na Terra somente no estado gasoso, mesmo nos pólos do Norte e Sul! 3 – Ponto de Ebulição As substâncias iônicas tem P.F , P.E elevados e são geralmente sólidas porque os cátions e os ânions se atraem fortemente e a dificuldade de afastar os cátions e os ânions se traduz na dificuldade de fundir e de ferver as substâncias iônicas. Pelo contrário , as substâncias orgânicas são em geral covalentes e frequentemente apolares; em consequência tem P.F e P.E. baixos e são geralmente líquidos ou gases. 4 – Ponto de Fusão A solubilidade é largamente afetada pela estrutura química dos compostos, sendo que o grau de solubilidade em água dos éteres glicólicos varia de acordo com o comprimento da cadeia do grupo alquila e o número de átomos de oxigênio presentes na molécula.Porém, isômeros podem apresentar diferenças. "O semelhante dissolve o semelhante.” Substância polar dissolve substância polar e não dissolve ou dissolve pouca quantidade de substância apolar. Substância apolar dissolve substância apolar e não dissolve ou dissolve pouca quantidade de substância polar. “Água – água / solvente – solvente” 6 – Solubilidade Um cubo de açúcar contém muitas moléculas e elas são mantidas unidas pelas pontes de hidrogênio (imagem abaixo). Quando um cubo de açúcar dissolve, cada molécula permanece intacta. A molécula estabelece pontes com as moléculas de água e desfaz as pontes com as outras moléculas de açúcar. Por outro lado, o sal em solução transforma-se em íons (imagem a direita), como o cátion Na+ e o ânion Cl - . A solubilidade dessas substâncias só é possível devido a afinidade eletrônica existente entre o soluto (açúcar e o sal) e o solvente (a água). 6 – Solubilidade A água é um excelente solvente polar para compostos orgânicos polares de baixo peso molecular, como o metanol, etanol, ácido fórmico, ácido acético, dentre outros. Possuindo um dipolo bastante acentuado, atrai por eletrostática o dipolo da outra molécula, de forma a potencializar a solubilização. Porém, essas moléculas orgânicas possuem uma parte polar, solúvel em água e uma parte apolar, insolúvel em água. 6 – Solubilidade A medida que aumenta-se o número de carbonos no grupo dos álcoois e ácidos carboxílicos por exemplo, a solubilidade, em meio aquoso vai diminuindo. É por isso que quando misturamos água com, por exemplo, butanol, constituído de 4 carbonos, a solubilidade em água diminui bastante, aparecendo claramente duas fases distintas indicando que as substâncias não são completamente miscíveis, mas sim parcialmente. 6 – Solubilidade Podemos notar que tanto o etanol como o ácido propanóico possuem no mínimo uma ligação acentuadamente polar em suas moléculas, de forma a potencializar uma solubilidade em meio aquoso. No caso do álcool, a parte apolar não possui influência negativa na solubilidade em meio polar, já o ácido propanóico, com sua parte da molécula apolar, compromete a solubilidade total de composto em água. Mesmo assim, perceba que o número de pólos no ácido é maior do que no etanol. 6 – Solubilidade • Quanto maior o n.º de Carbonos maior o PM (peso molecular) , maior o PF (ponto de fusão) e PE (ponto de ebulição) ( maior a FVW ). • Dois hidrocarbonetos de mesmo nº de C , quanto menos ramificada , maior a superfície de contato, maior a FVW, maior PF e PE. • Não são polares, não são solúveis em água ( ou são pouco solúveis), são solúveis em solventes orgânicos. 7 – Hidrocarbonetos • São menos denso que a água. • PF e PE dos compostos cíclicos são maiores que dos não cíclicos. • PE e PF dos alcenos são maiores que dos alcanos correspondentes. 7 – Hidrocarbonetos • Formam pontes de Hidrogênio entre si (tem - OH). • Quanto maior o PM maior o PE ( maior a FVW). • PE (álcool) > PE (Hidrocarboneto correspondente) ( devido às pontes de Hidrogênio ). • Quanto maior o PM , menor a solubilidade em água (os primeiros álcoois são solúveis em água pois são polares e formam pontes de Hidrogênio c/ a água). 8 – Álcoois • Não formam pontes de Hidrogênio entre si (só tem força dipolo-dipolo). • ( R - O - R ) por isso tem baixo PE e PF. • Quanto maior o PM, maior PE (maior FVW). • Muito pouco solúveis em água (devido à força dipolo). • PE (álcool) > PE (éter) > PE (Hidrocarboneto de PM correspondente) ( pontes de H ) ( FVW ) 9 – Éter • ( - COOH ) são polares (tem FVW, força dipolo e pontes de H entre si e com a água). • Os 4 primeiros ácidos são solúveis em água devido à polaridade e às pontes de H. • PE (ácidos) > PE (álcoois) > PE (aldeídos e cetonas) > PE (éter) > PE (Hidrocarboneto Correspondente). 10 – Ácidos Carboxílicos • (C = O) são polares (força dipolo-dipolo). • Aldeídos e Cetonas de baixo PM são solúveis em água (os outros são insolúveis). • PE (álcoois) > PE (aldeídos e cetonas) > PE (Hidrocarboneto Correspondente) ( pontes de H ) ( força dipolo ) ( FVW ) 11 – Aldeídos e Cetonas • São compostos polares (força dipolo). • Tem PE próximos ao PE dos aldeídos e cetonas correspondentes. 13 - Amidas e Aminas • São polares pois formam pontes de H ( entre o N e o H ) , são solúveis em água 12 – Éster e Cloreto de Ácidos • As substâncias Orgânicas são, em geral pouco densas (tem densidade menor que da água) por este motivo quando insolúveis em água essas substâncias formam uma camada que “ flutua ” sobre a água, como acontece com a gasolina, o éter comum , o benzeno, etc. • Substâncias orgânicas contendo um ou mais átomos de massas atômicas elevadas podem ser mais densas que a água , exemplo CHBr 3 é três vezes mais denso que a água. 14 – Densidade
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