Organica completa

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Organica completa

  1. 1. O estudo do carbono A estrutura dos compostos orgânicos começou a serdesvendada a partir da segunda metade do século XIX, com as idéias deCouper e Kekulé sobre o comportamento químico do carbono. Dentreessas idéias, hoje conhecidas como postulados de couper-kekulé, trêssão fundamentais:01) O átomo de carbono é tetravalente (estado hibridizado)02) As unidades de valência do carbono são iguais entre si03) Átomos de carbono ligam-se diretamente ente si, formandoestruturas denominadas cadeias carbônicas. 1
  2. 2. Na ligação signa (σ), a interpenetração de orbitais é frontal, segundo ummesmo eixo. É uma ligação forte, difícil de ser rompida. Ocorre entrevários orbitais, tais como s, o p ou os híbridos. 2
  3. 3. Na ligação pi (π), a interpenetração de orbitais é lateral, segundo eixosparalelos. É uma ligação fraca, mas fácil de ser rompida. Ocorre apenasentre orbitais do tipo p “puro”. 3
  4. 4. No estado fundamental, o carbono (Z=6) possui apenas 2 elétronsdesemparelhados e, desse modo, só poderia fazer 2 ligações covalentescomuns: 1s², 2s², 2p²No entanto, o carbono é tetravalente. Para explicar esse fato utilizamosa teoria da hibridação de orbitais resumida abaixo: Hibridação sp3 Hibridação sp2 Hibridação sp Tipos de Ligação 4 ligações σ 3 ligações σ 1 π e 2 ligações σ 2 π e Ângulos entre as ligações 109º 28’ 120º 180º Geometria Tetraedro regular Trigonal plana Linear Exemplos etano: C2H6 eteno: C2H4 etino: C2H2 4
  5. 5. etano, tetraedro regular eteno, trigonal plana etino, linear 5
  6. 6. É comum classificarmos um determinado átomo de carbono na cadeia deum composto orgânico pelo número de átomos de carbono que está(ão)diretamente ligado(s) a ele, independente do tipo de ligação (simples,dupla, tripla). Essa classificação é importante para o estudo das reaçõesorgânicas.Classificação Carbono Primário Carbono Carbono Carbono Secundário Terciário QuaternárioDefinição ligado a um outro ligado apenas a 2 ligado a 3 outros ligado a 4 outros carbono outros carbonos carbonos carbonos.Exemplo 6
  7. 7. Cadeias carbônicas – Classificação em resumo homogênea ou heterogênea Cadeia aberta, acíclica normal ou ramificada ou alinfática saturada ou isaturada homocíclica ou heterocíclica alicíclica cadeia fechada ou saturada ou insaturada cíclica mononuclear aromática polinuclear (condensada ou isolada) 7
  8. 8. Cadeias carbônicas – Exemplos aberta ou cíclica? H H alicíclica ou aromática? C C H normal ou ramificada? H C N H H homogênea ou heterogênea? H saturada ou insaturada? H aberta ou cíclica? C Cl alicíclica ou aromática? H C C normal ou ramificada? C homogênea ou heterogênea? C H saturada ou insaturada? H O Br 8
  9. 9. Radicais Orgânicos: ARadiais Alquilas ou H3C A H3C C A H3C C C A H2 H3C C CH3alcoílas: H2 H2 H n-propil s-propil ou isopropilDerivam dos alcanos metil etil(saturados) e possuem A A Huma única valência livre H3C C C C A H3C C C CH3 H3C C CH3 H3C C CH2 A(elétron H2 H2 H2 H H2 CH3 CH3desemparelhado). n-butil s-butil t-butil isobutilEstrutura do nome: H H Aprefixo + il ou ila H3C CH2 CH2 A H3C C CH2 CH2 A H3C C C CH3 CH2 CH2 CH3 H3C H n-pentil isopentil ou isoamil s-pentil ou s-amil CH3 A H3C C C A H3C C C CH3 H2 H2 CH3 H3C t-pentil neo-pentil 9
  10. 10. Radiais Alquenilas:derivam dos alcenos (ligação dupla) e possuem uma únicavalência livre.Estrutura do nome: Prefixo+infixo+il ou ila H A H2C C H3C C C A H2C C C A H H H H2 H3C C CH2 A etenil ou vinil propenil alil isopropenilRadiais Alquinilas:derivam dos alcinos (ligação tripla) e possuem uma únicavalência livre.Estrutura do nome: Prefixo+infixo+il ou ila H3C C C A HC C C A HC C A H2 etinil propinil propargil 10
  11. 11. Radiais Cíclicos:derivam dos ciclanos (saturados) e possuem uma únicavalência livre.Estrutura do nome: ciclo + prefixo+il ou ila A A CH2 A CH H2C CH H2C CH H2C CH2 H2C CH2 CH2 CH2 ciclopropil ciclobutil ciclopentilRadical Benzil: não se enquadra em nenhum grupo. Possui um núcleoaromático ligado a um carbono, no qual se localiza a valência livre. A H2C 11
  12. 12. Radiais Arila:derivam dos aromáticos e possuem uma única valência livre.Estrutura do nome: prefixo + il ou ila.Observação: o nome fenil deriva do feno (benzeno em alemão). alfa A A alfa alfa alfa A beta beta beta beta beta beta beta beta fenil alfa alfa alfa alfa alfa-naftil beta-naftil CH3 CH3 A A CH3 A orto-toluil ou o-toluil meta-toluil ou m-toluil para-toluil ou p-toluil 12
  13. 13. Introdução: Os alcanos, também chamados de hidrocarbonetosparafínicos ou parafinas, são compostos constituídos exclusivamente porcarbono e hidrogênio e formam uma série homóloga (de mesma funçãoporém diferem pelo número de átomos de carbono da cadeia principal)de fórmula geral Cn H2n + 2, cujo menor representante é o metano (CH4). Alcanos são hidrocarbonetos de cadeia carbônica acíclica (alinfática), saturada e homogênea. H H3C CH3 H3C C CH3  Isomeria de cadeia: butano CH3 Número de isomeros ópticos = 2n, sendo metil-propano n = número de carbonos assimétricos CH3 H3C C* CH3 Isomeria Óptica  d-3-metil-hexano Carbono Assimétrico l-3-metil-hexano 13
  14. 14. 1C = met 06C = hex 2C = et 07C = hept 3C = prop 08C = oct 4C = but 09C = non 5C = pent 10C = decNomenclatura: 11C = undec 1C  Met 12C = dodecCH4 Ligação simples  an Metano 13C = tridec Terminação: o 14C = tetradec 15C = pentadec 2C  Et 16C = hexadecH3C - CH3 Ligação simples  an Etano 17C = heptadec Terminação: o 18C = octadec 19C = nonadec 20C = eicos 21C = heneicos 14
  15. 15. Dicas:Para os alcanos isômeros, os pontos de fusão e ebulição decrescem àmedida que a cadeia se ramifica. H3C H3C H3C CH3 CH3 CH3 n-pentano CH3 H3C CH3 PE = 36°C metil-butano dimetil-propano PE = 28°C PE = 9°C Aumento da ramificação Diminuição do PF e PE 15
  16. 16. Questão sobre alcanos:(ITA-SP) A(s) Ligação(ções) carbono – hidrogênio existente(s) na moléculade metano (CH4) pode(m) ser interpretada(s) como sendo formada(s) pelainteração frontal dos orbitais atômicos s do átomo de hidrogênio, com osseguintes orbitais atômicos do átomo de carbono: a) Quatro orbitais p b) Quatro orbitais híbridos sp3 c) Um orbital híbrido sp3 d) Um orbital s e três orbitais p e) Um orbital p e três orbitais sp2 16
  17. 17. Introdução: Os alcenos, também chamados hidrocarbonetos etilênicos ou olefinas, são compostos constituídos exclusivamente por carbono e hidrogênio e formam uma série homóloga de fórmula geral Cn H2n, cujo primeiro membro é o eteno (C2H4) Alcenos são hidrocarbonetos de cadeia carbônica acíclica (alinfática), insaturada com uma única ligação e homogênea.H3C CH3 H3C CH2  Isomeria de cadeia H3C H3C 2-buteno CH2 metil - propeno Isomeria de posição  1 - buteno H3C H3C H H3C H CH3 2 - butenoIsomeria Geométrica  H3C H H CH3 cis 2-buteno trans 2-buteno 17
  18. 18. 1C = met 6C = hex 2C = et 7C = hept 3C = prop 8C = oct 4C = but 9C = non 5C = pent 10C = decNomenclatura: 2C  etH2C = CH2 Ligação dupla  en eteno Terminação: o 3C  propH2C = CH – CH2 Ligação dupla  en propeno Terminação: o 18
  19. 19. Dicas:Os carbonos da dupla ligação do eteno (C2H4) se ligam através de ligaçãoσ sp2 – sp2 e de ligação π p – p. pi p p s s sp2 sp2 sp2 sp2 sp2 sp2 s s 19
  20. 20. Questão sobre alcenos:(Febasp) A fórmula molecular de um hidrocarboneto com a seguinte cadeiacarbônica: C – C = C = C – C é: a) C5H8 b) C5H10 c) C5H6 d) C5H18 20
  21. 21. Introdução: Os alcinos, também chamados hidrocarbonetos etínicos ouhidrocarbonetos acetilênicos, são compostos constituídos exclusivamentede carbono e hidrogênio e formam uma séria homóloga de fórmula geralCn H2n – 2, cujo primeiro membro é o etino (C2H2). Alcinos são hidrocarbonetos de cadeia carbônica acíclica (alinfática), insaturada com uma única ligação e homogênea. HC CH3 H3C CH3  Isomeria de posição 1 - butino 2 - butino 21
  22. 22. 1C = met 6C = hex 2C = et 7C = hept 3C = prop 8C = oct 4C = but 9C = non 5C = pent 10C = decNomenclatura: 2C  et _ etinoH C = CH Ligação tripla  in Terminação: o 3C  prop _ propinoH C = C – CH 3 Ligação tripla  in Terminação: o 22
  23. 23. Introdução:Os hidrocarbonetos aromáticos, também chamados dearenos, são compostos constituídos exclusivamente de carbono ehidrogênio e que possuem pelo menos um anel benzênico. A Fórmulageral dos hidrocarbonetos benzênicos é: Cn H2n - 6 CH3 CH3 CH3 CH3  Isomeria de posição CH3 CH3 Isomeria óptica  H C* CH3 H3C * Carbono assimétrico d-sec-butil-benzenoH H l-sec-butil-benzeno  Isomeria geométricaH CH3 CH3 H cis trans 23
  24. 24. Nomenclatura: Destacamos os nomes especiais dos radicais ligadosdiretamente ao anel aromático. CH3 R 1 orto orto 6 2 CH3 H3C 5 3 meta meta 1 4 6 2 1 , 2 - dimetil-benzeno para CH3 orto-dimetil-benzeno 5 3 4 CH2 3-etil-1-metil-benzeno meta-etil-metil-benzeno 24
  25. 25. CH3 CuriosidadeO 2N NO2 O composto 2,4,6-trinitro-tolueno é um poderoso explosivo, mais conhecido como TNT. NO2 25
  26. 26. Questão sobre aromáticos:(PUC - RS) As estruturas a seguir representam, na ordem, as fórmulas dotolueno, fenol e ácido benzóico, utilizados, respectivamente, na produçãode explosivos, desinfetantes e aromatizantes: O OH CH3 OH I II III Esses compostos possuem em comum: a) O caráter ácido b) Os pontos de fusão c) O radical fenila d) A massa molecular e) A função química 26
  27. 27. Introdução: Os haletos orgânicos, também chamados derivadoshalogenados, são compostos que derivam dos hidrocarbonetos pelasubstituição de átomos de hidrogênio por igual número de átomos dehalogênio (F, Cl, Br, I).Nomenclatura Oficial (IUPAC)Nesta nomenclatura, o átomo de halogênio é considerado uma ramificação Cl Cl Cl H3C CH2 H3C CH2 CH2 Cl Cl cloro-etano 1 , 2 - dicloro-propano 1 , 3 - dicloro-benzeno 27
  28. 28. Nomenclatura não oficial: Nesta nomenclatura, obedecemos ao seguinteesquema:Haleto de _______________________________________ nome do radical ligado ao átomo de halogênio CH2 H3C CH2 CH2 Br Cl H 2C C I cloreto de etila H brometo de benzila iodeto de ciclopropila 28
  29. 29. BHC (Benzeno-Hexa-Clorado, 1,2,3,4,5,6-hexacloro-cicloexano ) Cl Cl Cl Cl Cl Cl BHC O BHC é usado com um poderoso inseticida. 29
  30. 30. DDT (Dicloro-Difenil-Tricloro-etano) Cl Cl Cl C C Cl Cl H DDT O DDT é usado com um poderoso inseticida. 30
  31. 31. Questão sobre haletos:(ITA - SP) Em relação a estrutura eletrônica do tetrafluoreto de carbono, assinale a opção que contém a afirmativa errada:a) Em torno do átomo de carbono tem-se um octeto de elétronsb) Em torno de cada átomo de flúor, tem-se um octeto de elétronsc) A molécula é apolar, embora contenha ligações polares entre átomosd) A molécula contém um total de 5.8 = 40 elétronse) Os ângulos das ligações flúor-carbono-flúor são consistentes com hibridização sp3 do carbono. 31
  32. 32. Introdução:Os álcoois são compostos orgânicos que apresentam o grupooxidrila ou hidroxila (- OH) ligado a átomo de carbono saturado.Mas, o que ocorre se o grupo –OH não está ligado a átomo de carbonosaturado? Temos dois casos a considerar: O grupo –OH se liga a carbono O grupo –OH se liga a carbono de dupla ligação, neste caso, o de núcleo benzênico, neste composto pertence à função caso, o composto pertence à enol. função de fenol. H3C CH2 CH2 OH OH 2 - hidroxi - 1 - propeno Fenol 32
  33. 33. Classificação dos álcoois:Os álcoois tem uma classificação quanto aonúmero de hidroxilas.Monoálcool ou monol: Apresenta uma oxidrila na moléculaDiálcool ou diol: apresenta duas oxidrilas na moléculaTriálcool ou triol: apresenta três oxidrilas molécula. H3C CH2 H2 C H3C OH OH CH2 CH2 HC HO CH2 OH OH OH 1 , 3 diidroxi-propano 1 , 2 - diidroxi-propano 1 , 1 - diidroxi-etano Este diol tem as duas Este diol tem as duas oxidrilas ligadas a Este diol tem as duas oxidrilas ligadas ao mesmo carbonos separados por oxidrilas ligadas a carbono. Ele recebe o um outro carbono. Ele carbonos vizinhos. Ele nome de diol gêmeo ou recebe o nome de beta - recebe o ome de diol gem-diol. glicol vicinal ou alfa - glicol. 33
  34. 34. Características Físicas: Os álcoois se caracterizam por apresentaremelevados pontos de ebulição; considerando os monoálcoois, verifica-seque os primeiros membros são solúveis em água, e que a solubilidadevai diminuindo com o aumento da cadeia.H3C CH2 O ----------- H O ----------- H O H | CH2 CH2 | | CH3 CH3 Pontes de hidrogênio entre as moléculas do álcool etílico explicam o seu elevado ponto de ebulição (PE = +78,5 0 C) H3C CH2 O ----------- H O ----------- H O ----------- H H | CH2 | | CH3 Pontes de hidrogênio entre moléculas de álcool etílico e de água explicam a solubilidade total. 34
  35. 35. Como explicar a diminuição da solubilidade com o aumento da cadeia? R OH Parte apolar Parte polar (insolúvel) (solúvel)A media que aumenta a cadeia, está aumentando a parte apolar, que éinsolúvel; desse modo, as suas propriedades prevalecem e, assim, asolubilidade diminui. 35
  36. 36. Questão sobre álcoois:(PUC-RS) O glicerol ou glicerina, é um composto encontrado emcremes e sabonetes, porque esse composto: H2C CH2 CH2 OH OH OHa) É um triálcool alifático insaturadob) Apresenta molécula apolar semelhante à da águac) Interage com a água por pontes de hidrogêniod) Apresenta átomo de carbono central assimétricoe) Pertence à mesma função química da água.Comentário: 500mL de água + 500mL de etanol não fazem juntos umlitro de solução. 36
  37. 37. Introdução:Os Fenóis são compostos orgânicos que apresentam o grupooxidrila (-OH) ligado diretamente a um carbono do núcleo benzênico.Nomenclatura: A nomenclatura oficial (IUPAC) considera o grupo –OHuma ramificação chamada hidroxi. Havendo necessidade de numeração,esta deve iniciar pelo cabono que apresentar o grupo –OH. OH OH 1 6 2 OH 5 3 CH3 4 Hidroxi-benzeno beta - hidroxi-naftaleno 1 - hidroxi - 3 - metil-benzeno ou orto-hidroxi-metil-benzeno 37
  38. 38. Os fenóis também apresentam nomes especiais que não obedecem anenhuma regra de nomenclatura. OH HO OH CH3 OH fenol o-cresol catecol OH OH alfa - naftol beta - naftol 38
  39. 39. Dica: Aquecendo fenol com anidrido ftálico, na presença de ácidosulfúrico, forma-se um composto chamado fenolftaleína, empregado emlaboratório como indicador ácido-base. HO OH O H OH C O H2SO 4 C + C + H2O O O H OH C O 39
  40. 40. A fenolftaleína é usada como indicador ácido-base porque adquire corconforme o meio: -O O HO OH C C O O O- C C O meio ácido = incolor meio básico = rosa 40
  41. 41. Exercícios sobre Fenóis:Desenhe a molécula das seguintes estruturas:a) 3–etil–1–hidroxi-benzenob) 1-hidroxi-3,5-dimetil-benzenoc) 1-hidroxi-2,4,6-trimetil-benzeno OH OH OH H3C CH3 CH2 H3C CH3 CH3 CH3 3-ethylphenol 3,5-dimethylphenol 2,4,6-trimethylphenol 41
  42. 42. Introdução: Os éteres são compostos orgânicos que apresentam átomode oxigênio ligado a dois radicais monovalentes, alquila ou arila.Nomenclatura: A nomenclatura oficial da IUPAC propõem escrever o nome do radical alcoxi com menor número de átomos de carbono, seguido do nome do hidrocarboneto correspondente ao outro radical ligado ao oxigênio. Radical alcoxi: metoxi H3C O CH2 H3C O CH3 metoxi-etano CH3 hidrocarboneto correspondente: metano 42
  43. 43. Introdução:Os aldeídos são compostos orgânicos que apresentam ogrupo funcional( - CHO) denominado formila ou metanoíla.Nomenclatura: Devemos considerar a cadeia principal a mais longa, que contenha o grupo funcional. A numeração dos carbonos deve iniciar sempre no carbono mais próximo ao grupo funcional do aldeído. O H3C CH2 CH C H H3C 3 - metil-butanal 43
  44. 44. Questão sobre aldeídos:(UEL-PR) A oxidação do composto representado por R – COOH originou ácido propanóico. Logo, o radical R é: a) Etil b) Metil c) N-propil d) Fenil e) isobutil 44
  45. 45. Introdução:Cetonas são compostos orgânicos que apresentam o grupofuncional carbonila entre carbonos.Nomenclatura:Devemos considerar como cadeia principal a mais longa, que contenha o grupo funcional, no caso, a carbonila. Começa-se a numerar a cadeia pelo carbono mais extremo próximo ao grupo carbonila. O H3 C C CH3 acetona CH3 O H3C CH CH3 R C R C CH2 radical carbonila O 3 - metil - 2 - pentanona 45
  46. 46. Introdução:Os ácidos carboxílicos são compostos orgânicos queapresentam o grupo funcional carboxila.Nomenclatura:Devemos considerar como cadeia principal a mais longa, que contenha o grupo funcional. Também devemos numerar a cadeia começando pelo carbono do grupo funcional. O O R C H3C HC C OH HC CH2 OH Radical Carboxila CH3 CH3 ácido - 3 , 4 - dimetil-pentanóico 46
  47. 47. Questão sobre ácidos carboxílicos(Unifor–CE) O composto CH3COOH tem, em solução aquosa, propriedades:a) Ácidas e, portanto, reage com HClb) Ácidas e, portanto, reage com NaOHc) Nem ácidas nem básicas e, por isso, se dissolvem em água.d) Básicas e, portanto, reage com HCle) Básicas e, portanto, reage com NaOH 47
  48. 48. Derivados de ácidos carboxílicos. O R C O H O R C O O O OR C R C + R C R C O]- C O R1 O Cl éster O sal orgânico anidrido cloreto de ácido 48
  49. 49. Introdução: As aminas são compostos orgânicos nitrogenados quederivam, teoricamente, da molécula de gás amoníaco (NH3), através dasubstituição de hidrogênios por radicais alquila ou arila.Nomenclatura:A nomenclatura oficial propõem escrever para as aminas o nome dos radicais ligados ao nitrogênio, seguido da palavra amina. N CH3 H3C N CH2 CH3 H2N CH3 metilamina CH3 H etil-metilamina dimetil-fenilamina 49
  50. 50. Introdução: As amidas são compostos orgânicos nitrogenados ederivados da amônia (NH3) pela substituição de hidrogênio por radicalacila.Nomenclatura: Para amidas primárias, trocamos a terminação “óico” do ácido correspondente pela palavra “amida”. O O H3C C H3C C OH NH2 ácido etanóico etanamida Para amidas N-substituídas, escrevemos a letra N, seguida do nome dos radicais, e completamos o nome da amida primária correspondente. O H3C C N CH2 CH3 CH3 N-metil-N-etil-propanamida 50
  51. 51. Nitrilas Isonitrilas Derivado do cianeto de Derivado do isocianeto de hidrogênio, HCN, pela substituição hidrogênio, HNC, pela substituição do hidrogênio por uma cadeia do hidrogênio por uma cadeia carbônica. carbônica. R R1 R R1 C C N C R2 R2 N C Nomenclatura: Nomenclatura: Prefixo+infixo+o+nitrila Prefixo+ il + carbilamina H3C C N H3C N C IUPAC: etanonitrila IUPAC: metilcarbilamina usual: cianeto de metila Usual: isocianeto de metilaDica: a acrilonitrila (CH2=CH-CN), é o monômero paraa fabricação da lã sintética orlon. 51
  52. 52. NitrocompostosPossui o grupo -NO2 ligado a uma cadeia carbônica. R R1 C NO2 R2Nomenclatura:Nitro + prefixo + infixo + o NO 2 nitrobenzeno 52
  53. 53. 53
  54. 54. 54
  55. 55. 55
  56. 56. 56
  57. 57. 57
  58. 58. 2. Ligações QuímicasLigações IntermolecularesIntrodução As moléculas de uma substância sólida ou líquida se mantêm unidas através da atração existente entre elas. Quanto maior for a força de atração maior será a coesão entre as moléculas. Isso ocasionará um aumento nos pontos de fusão e ebulição da substância. As moléculas dos gases praticamente não exercem forças de atração entre si. Por isso os gases apresentam baixo ponto de ebulição e extrema facilidade de se expandir. As forças intermoleculares são classificadas em dois tipos: Força de Van der Waals e Ligação de hidrogênio.Força de Van de Waals São divididas em vários tipos, conforme a natureza das partículas:•       Íon - Dipolo permanente: Atração entre um íon e uma molécula polar (dipolo). 58
  59. 59. 2. Ligações QuímicasLigações Intermoleculares Íon - Dipolo induzido: Atração entre um íon e uma molécula apolar. O íon causa uma atração ou repulsão eletrônica com a nuvem eletrônica da molécula apolar, causando uma deformação da nuvem eletrônica na molécula apolar e provocando a formação de dipolos (induzidos). Dipolo permanente - Dipolo permanente: Atração entre moléculas polares. Os dipolos atraem-se pelos pólos opostos (positivo-negativo). Dipolo permanente - Dipolo induzido: Atração entre uma molécula polar e uma molécula apolar. O dipolo causa repulsão eletrônica entre seu pólo positivo e a nuvem eletrônica da molécula apolar e uma repulsão entre esta nuvem e seu pólo negativo. Isso causa uma deformação da nuvem eletrônica na molécula apolar, provocando a formação de dipolos (induzidos). 59
  60. 60. 2. Ligações QuímicasLigações Intermoleculares Dipolo induzido - Dipolo induzido: Também chamada Força de dispersão de London, é uma atração que ocorre entre moléculas apolares, que quando se aproximam umas das outras, causam uma repulsão entre suas nuvens eletrônicas, que então se deformam, induzindo a formação de dipolos. Essa força é mais fraca que a do tipo dipolo permanente - dipolo permanente. Logo, as substâncias que apresentam esse tipo de ligação apresentam menor ponto de fusão e ebulição. Quanto maior for o tamanho da molécula, mais facilmente seus elétrons podem se deslocar pela estrutura. Maior é então, a facilidade de distorção das nuvens eletrônicas, e mais forte são as forças de dispersão de London. Isso faz com que a substância tenha maior ponto de ebulição. 60
  61. 61. 2. Ligações QuímicasLigações IntermolecularesA ligação de hidrogênio A ligação de hidrogênio, também conhecida como ponte de hidrogênio, é um enlace químico em que o átomo de hidrogênio é atraído simultaneamente por átomos muito eletronegativos, atuando como uma ponte entre eles. As ligações de hidrogênio podem existir no estado sólido e líquido e em soluções. É condição essencial para a existência da ligação de hidrogênio a presença simultânea de um átomo de hidrogênio ácido e de um receptor básico. Hidrogênio ácido é aquele ligado a um átomo mais eletronegativo do que ele, de maneira que o seu elétrons sofra um afastamento parcial. Receptor básico é uma espécie química que possua um átomo ou grupo de átomos com alta densidade eletrônica, sendo que o ideal é a presença de pelo menos um par de elétrons livres. A ligação de hidrogênio pode ser de dois tipos: intramolecular - Nesse caso a configuração espacial da molécula é favorável à formação da ligação entre um grupo doador e um receptor de prótons dentro da própria molécula. Intermolecular - Envolve o grupo doador de prótons de uma molécula e o grupo receptor de prótons de outra molécula. 61
  62. 62. Propriedades Físicas e Químicas dos Compostos Orgânicos 62
  63. 63. 63
  64. 64. 64
  65. 65. 65
  66. 66. Introdução: Vamos recordar a obtenção da uréia através do aquecimentodo cianato de amônio, realizada em 1828, por Wöhler: NH2 Aquecimento NH4OCN O C cianato de amônio uréia NH2 Note que a fórmula molecular do cianeto de amônio e da uréia é CH4N2O. Então, podem existir substâncias diferentes com a mesma fórmula molecular? Para designar este fenômeno, o cientista Berzelius, maior autoridade científica da época, criou o termo isomeria (iso = igual; mero = número) 66
  67. 67. Esquema de Análise A s f ó r m u l a s m o le c u l a r e s d e d u a s s u b s t ã n c ia s (d e fe re n te s ) s ã o ig u a is ? S IM NÃO S ã o is ô m e r o s N ã o s ã o is o m e r o s A d if e r e n ç a e n t r e e s s a s s u b s t â n c ia s p o d e s e r p r e c e b id a n a f o r m u la e s t r u t u r a l p la n a ? S IM NÃO S ã o Is ô m e ro s S ã o is ô m e r o s P la n o s e s p a c ia is 67
  68. 68. Isomeria de Cadeia ou também isomeria de núcleo, é o fenômeno deocorrência de dois ou mais compostos de mesma fórmula molecular,pertencentes à mesma função e que diferem do tipo de cadeia carbônica. H3C CH3 H3C CH2 CH CH2 CH3 H3C butano metil-propano função: hidrocarboneto função: hidrocarboneto cadeia: aberta e normal cadeia: aberta e ramificada fórmula molecular: C 4H10 fórmula molecular: C 4H10 68
  69. 69. Isomeria de posição é o fenômeno de ocorrência de dois ou maiscompostos de mesma fórmula molecular, pertencentes à mesma funçãoe que diferem na posição de um grupo de átomos ou na posição de umainsaturação (dupla ou tripla ligação). H3C CH3 H3C CH2 CH CH2 OH OH 1 - propanol 2 - propanol função: álcool função: álcool cadeia: aberta saturada e normal cadeia: aberta saturada e normal fórmula molecular: C3H8O fórmula molecular: C3H8O 69
  70. 70. Isomeria de função ou isomeria funcional, é o fenômeno de ocorrênciade dois ou mais compostos de mesma fórmula molecular que pertencema funções diferentes. O O H3C C CH2 H H3C C CH3 propanal propanona função: aldeído função: cetona cadeia: aberta saturada e normal cadeia: aberta saturada e normal fórmula molecular: C 3H6O fórmula molecular: C 3H6O 70
  71. 71. Metameria ou isomeria de compensação H3C CH2 CH3 H3C O CH3 O CH2 CH2 CH2 metoxi-propano etoxi-etano função: éter função: éter cadeia: aberta e heterogênea cadeia: aberta e heterogênea fórmula molecular: C4H10O fórmula molecular: C4H10O A diferença entre os compostos está na posição do heteroátomo oxigênio; então, o metoxi-propano e o etoxi-etano são isômeros de posição. Esta isomeria tem nome diferenciado pois a diferença está no heteroátomo da cadeia. 71
  72. 72. Tautomeria H O H O H H C C C C H H H H aldeído (C2H4O) enol (C2H4O) Dissolvendo etanal em água, verificamos que parte desse aldeído se converte em enol, através da migração de um átomo de hidrogênio na molécula, estabelecendo um equilíbrio dinâmico entre aldeído e enol, chamado equilíbrio aldo-enólico. Esses isômeros de função, que coexistem em equilíbrio numa solução, transformando-se um no outro através de rearranjo molecular, recebem o nome de tautômeros. Este tipo de isomeria não ocorre apenas com aldeídos, mas também com outros compostos (equilíbrio ceto-enólico por exemplo). 72
  73. 73. Exercício: 01) Construa a fórmula estrutural e verifique o tipo de isomeria que ocorre entre os compostos abaixo: a) 2- buteno e ciclobutano b) 2-metil-pentano e 3-metil-pentano c) Butanal e butanona 73
  74. 74. Isomeria Geométrica: Consideremos que esses átomos podem dispor-seno espaço de duas maneiras diferentes, sem, no entanto mudar asligações entre eles. Ocorrem isômeros geométricos quando a fórmulaestrutural plana apresenta dois carbonos ligados por dupla ligação equando, para cada um desses carbonos, aparecem dois ligantesdiferentes entre sim, ou então quando a cadeia carbônica é cíclica e empelo menos dois carbonos do ciclo aparecem, para cada um deles, doisligantes diferentes entre si. H Cl Cl Cl C C C C Cl H H H trans - 1, 2-dicloro-eteno cis - 1 , 2-dicloro-eteno isomeros geométricosUsa-se “trans” para os radicais em planos de simetria diferentes e “cis”para radicais em planos de simetria iguais. 74
  75. 75. Isomeria E e Z: A representação cis e trans pode causar ambigüidade sefor aplicada a alcenos cujos átomos de carbono da dupla possuam emconjunto mais que dois ligantes diferentes. As letras vem do alemão, “E”vem de entgegen que significa opostos e a letra “Z” vem de zusammenque significa juntos.No sistema E-Z, examinamos os dois grupos ligados a cada átomo decarbono da dupla ligação e o colocamos em ordem de prioridade.Terá maior prioridade o ligante cujo átomo imediatamente ligado aocarbono da dupla tiver maior número atômico. 75
  76. 76. Exemplo: consideramos o alceno 3-metil-3-hepteno H3C CH2 CH2 CH2 CH3 C C x y H CH3No carbono x o ligante de maior prioridade é o n-propil, pois o carbonotem número atômico maior que o átomo de hidrogênio.No carbono y o ligante de maior prioridade é o etil, pois o carbono desseradical está ligado a outro carbono, já o radical metil está ligado a umhidrogênio.Então, o nome do composto é: Z-3-metil-3-hepteno. A configuração doE-3-metil-3-hepteno está abaixo: H CH2 CH3 C C x y CH3 H3C CH2 CH2 76
  77. 77. Isomeria Óptica: Esse tipo de isomeria só ocorre com moléculasassimétricas, isto é, moléculas que nunca conseguimos dividir de modoque os dois lados resultantes dessa divisão sejam iguais. A diferençafundamental entre os isômeros ópticos está na capacidade de desviar oplano de vibração de uma luz polarizada para a direita (sentido horário)ou para a esquerda (sentido anti-horário).Carbono Assimétrico: Um modo de verificarmos se a molécula dedeterminado composto orgânico é assimétrica e, portanto, se possuiatividade óptica é observar se essa molécula possui átomo de carbonoassimétrico.Átomo de carbono assimétrico é aquele que sofre hibridização sp3 epossui todos os 4 ligantes diferentes entre si. b a *C c d C* = carbono assimétrico a=b=c=d 77
  78. 78. A luz polarizada Uma lâmpada incandescente emite uma luz que é constituída deondas eletromagnéticas, que se propagam com vibrações em infinitos planos,formando, teoricamente, um movimento espiralado. Esse movimento éresultado da composição das diversas vibrações em vários planos. Se"filtrarmos" essas vibrações de modo que se tenha vibração em apenas umplano, teremos a chamada luz polarizada. Veja o esquema abaixo: 78
  79. 79. Os dispositivos capazes de "filtrar" os planos de propagação da luzsão denominados polarizadores. Existem muitas maneiras de polarizar a luz,uma delas é utilizar o prisma de Nicol - um cristal transparente de CaCO3denominado espato da Islândia, que possui a propriedade de produzir a duplarefração da luz. Para cada raio incidente saem dois raios refratados. Essesdois raios refratados são polarizados, porém, em planos diferentes. Para obtera luz em um único plano de vibração é preciso eliminar um desses raios. Paraisso o prisma é cortado segundo um plano diagonal e em seguida as partescortadas são coladas com uma resina transparente denominada bálsamo doCanadá. 79
  80. 80. Exemplo: Carbono assimétrico no 3-metil-hexano CH3 CH2 H3C *C CH2 CH2 CH3 H * carbono assimétrico etil = metil = n-propil = hidrogênioA relação do número de carbonos assimétricos com o número deisômeros opticamente ativos se dá pela regra de van’t Hoff. Número de carbonos ópticos ativos = 2n Sendo n=número de carbonos assimétricos na molécula 80
  81. 81. Exercícios:(Fuvest-SP) A substância com a fórmula abaixo é: O C H2C O C C H CH2 CH2 CH3 CH3 Ha) Um éter cíclico, cuja molécula tem dois carbonos assimétricosb) Uma cetona cíclica, cuja molécula tem um carbono assimétricoc) Uma cetona cíclica, cuja molécula tem dois carbonos assimétricosd) Um éster cíclico, cuja molécula tem um carbono assimétricoe) Um éster cíclico, cuja molécula tem dois carbonos assimétricos 81

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