Reações Químicas e Mecanismos de Reação

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Mecanismo de reação
é a descrição dos eventos que ocorrem a nível
molecular, ou seja a nível de deslocamento de
elétrons, quebra de ligações e ademais para que
ocorra a reação
Essa modificação ocorre em múltiplas etapas que
vão gerando produtos ao longo do percurso que são
chamados de intermediários ou estados de
transição.
- Os estados de transição são estados não
podem ser isolados, por ter alta energia
com quebra e formação simultaneamente em
uma única etapa formando os picos de
energia.
- Estados intermediários, podem ser isolados
e tem uma energia mais baixa, com isso tem
um maior tempo de vida, a quebra e
formação não ocorre de maneira simultânea.
Pode-se ver o gráfico onde os picos são referentes
aos estados de transição que tem alta energia mas
é facilmente desfeito, enquanto isso os
intermediários são os vales com menor energia e
maior estabilidade.
Tipos de Reações Químicas
Existem 4 tipos majoritários de reação, e deve-se
conhecê-los e saber os identificar ao ver uma
reação química ocorrendo.
1. Substituição
Nesse tipo de reação ocorre a substituição de um
grupo por outro, permutando grupamentos., pode
ser de diferentes tipos
- Reações características de alcenos, haletos
de alquila, álcoois e compostos aromáticos
2. Adição
Caracterizado pela ligação de múltiplos compostos,
nessa reação dois componentes individuais se unem
formando um produto
- Geralmente ocorre a quebra de ligações
múltiplas formando ligações simples.
3. Eliminação
Ocorre uma reação inversa a adição, onde uma
molécula perde os elementos de outra molécula
menor, e o que foi removido da molécula fica
dissolvido no meio.
4. Rearranjo
Ocorre uma reorganização das partes que
constituem a molécula, onde quanto mais
reorganizado mais estável será a molécula.
Heterólise e Homólise da Ligação Covalente
- Heterólise
A Ligação pode quebrar de tal forma que um
fragmento mais eletronegativo retira ambos os
elétrons da ligação deixando o outro fragmento
com orbital vazio, dessa forma são formados
fragmentos carregados denominados íons (cátions
e ânions)
Por mais que a reação seja polarizada, ela não
ocorre de maneira espontânea, precisando de um
agente externo para ocorrer por meio de
momentos dipolares.
- Homólise
Caso não tenha diferença de eletronegatividade,
cada átomo ficará com um dos elétrons formando
espécies com elétrons desemparelhados
denominados radicais.
- A maioria das reações estudadas são
heterosas, mas podem ter hemólise
ocorrendo durante a heterólise.
Nucleófilos e Eletrófilos
Para que as reações iônicas ocorram é necessário
uma região com alta densidade de elétrons e um
outro regente com baixa densidade eletrônica.
O componente mais eletronegativo gera um efeito
indutor negativo, puxando os elétrons.
Eletrófilo - é um centro passivo a receber
elétrons, se caracterizando como um ácido de
Lewis. (baixa densidade eletrônica).
Será eletrófilo aquele que encontrasse mais
próximo do composto mais eletronegativo, isso pela
efeito indutor
Hidrocarbonetos que formam carbocátions por
meio de seus orbitais vazios que permitem aceitar
pares de elétrons são bons eletrófilos.
Para reconhecer: Momento dipolar positivo ou
carga positiva
Nucleófilo - tem afinidade pelas partículas
presentes no núcleo, ou sejam os prótons, são
assim bases de Lewis. (alta densidade eletrônica).
Quanto maior a densidade eletrônica, mais
nucleofílico ele será
Ligações pi formam região com alta densidade
eletrônica, sendo assim bons nucleófilos, devido a
sobreposição formada por essa ligação.
Para reconhecer: Ligação pi ou elétrons livres
Mecanismos e Setar Curvas
As setas permitem que entendemos como está
ocorrendo a reação
A cauda representa a região de maior densidade
eletrônica e a cabeça da seta a região para onde os
elétrons estão sendo dirigidos, ou seja a de menor
densidade eletrônica.
- Para que uma ligação ser formada outra
ligação deve ser quebrada para que não se
exceda o octeto
As setas curvas podem ainda significar:
1. Ataque nucleofílico
Ocorre entre nucleófilos que ataca um eletrófilos,
ela é dada em regiões de baixa densidade
eletrônica ou com orbitais vazios, podem utilizar
mais de uma seta para indicar os mecanismos
utilizados, ou o fluxo real da densidade.
- A ligação desfeita é preferencialmente a pi,
por ser a mais fraca devido a sua
sobreposição dos orbitais, e isso ocorre
para manter o octeto.
2. Perda de grupo de saída
São chamados também de grupos abandonadores, e
são a saída de um grupo de base fraca, dessa
forma bases fracas não são removidas com isso
apresentam ácidos fortes. Apresentem mais de
uma seta, não apresenta nucleófilo
- Pode ser indicada por mais de um seta
3. Transferência de Prótons
Ocurre para ácidos e bases de bronsted Lowry,
as representações normalmente não levam em
consideração a base e ela acaba tendo apenas
um seta
Podem ainda ter mais de duas setas
4. Rearranjo
O rearranjo ocorre para a estabilização de uma
espécie, ocorre uma transferência de densidade
eletrônica para minimizar a diferença de
eletronegatividade por meio de uma
hiperconjugação, quando não se tem esse processo
o carbocátion permanece instável.
Quanto maior o grau de substituição mais
hiperconjugação ocorreram e maior será a sua
estabilidade
Os rearranjos ocorrem pelo deslocamento de dois
grupos, sendo eles os hidretos e as melitas.
- Preferencialmente o rearranjo ocorrerá no
hidreto, caso não tenha será o próximo mais
simples, no caso a metila formando um
carbocátion terciário.
Nessa situação as setas serão utilizadas para
representar o movimento que os grupos realizaram
para formar o rearranjo.