Baixe quÃmica orgânica (efeito da estrutura nas propriedades fÃsicas) e outras Notas de estudo em PDF para Química, somente na Docsity! Universidade Federal do Pará Instituto de Ciências Exatas e Naturais Faculdade de Química Estrutura e Reatividade dos Compostos Orgânicos AULA 02 Profa. MSc. Ana Julia de Aquino Silveira 2-Efeito das estruturas nas propriedades físicas. Polaridade das ligações e das moléculas Momento dipolar Forças intermoleculares e propriedades físicas 21- Polaridade das ligações e das moléculas. As ligações químicas são consideradas forças internas por serem utilizadas na conexão dos átomos para a formação das moléculas. As forças internas covalentes acontecem quando dois átomos iguais ou diferentes compartilham um par de elétrons Na conexão de átomos iguais, o para de elétrons compartilhado se localiza em uma região orbitalar que não permite a separação de cargas entre os átomos, e a ligação covalente é denominada de apolar . A ligação covalente apolar esta presente nas estruturas do CI— Cle do Br—Br. LIGAÇÕES APOLARES/ MOLÉCULAS APOLARES Conexões de átomos de eletronegatividade aproximadamente iguais. CH.CH; Na conexão de átomos diferentes, o par de elétrons compartilhado se localiza em uma região orbitalar que permite a separação de cargas. A separação de cargas na ligação covalente polar depende da diferença de eletronegatividade entre os átomos envolvidos. LIGAÇÕES POLARES/ MOLÉCULAS POLARES Conexões de átomos de eletronegatividade diferentes CH;cI EnC=2,5 EnCl=3,0 PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com Observe a eletronegatividade de alguns elementos na tabela abaixo. F>0>Cl=N>Br>C=S=I>P=H>Pb>Mg>lLi 40 35 30 30 28 25 25 25 2121 18 12 10 Eletronegatividade crescente Eletropositividade crescente Com os valores dessa tabela, podemos prever a polaridade de uma ligação química, que será tanto maior quanto maior a diferença de eletronegatividade entre os seus átomos. Quanto maior essa diferença maior será a separação de cargas e o caráter iônico da ligação. Esta separação de cargas favorece a formação de um dipolo elétrico, si . que se direciona do pólo positivo para o negativo. Cada liga polar presente na molécula irá contribuir para a polaridade da molécula. O momento de dipolo da molécula é calculado pela seguinte equação matemática: UH=Qxad Para esta equação, EL representa o momento de dipolo em unidades de Debye, Q a carga em unidades eletrostática de carga e d a distancia em Aº (10º cm). Quando a molécula apresentar valor de = O, será considerada apolar e para valor de H-£0 será designada de polar. Observe as moléculas a seguir. HO 9 PDF created with pdfFactory Pro trial version www pdffactory.com 2.2.2-Forças de Van der Waals. As várias interações moleculares atrativas e repulsivas são conhecidas como forças de Van der Waals e se 1813 ter proposto a existência de uma força atrativa geral entre todas as moléculas, para explicar o desvio dos 2 gases reais face a lei do gás ideal. Esta força atrativa corresponde ao termo â/V” na equação de estado. P=(RT/V-b) - ay? As moléculas formadas através de ligações covalentes apolares são denominadas de moléculas apolares, apresentam momento de dipolo nulo e são conectadas entre si por forças externas denominadas de forças intermoleculares de Van der Waals do tipo London, também chamadas de dispersões de London ou ainda interação dipolo induzido - dipolo induzido. Essas forças relativamente fracas mantêm as moléculas de alcano unidas através de um dipolo induzido que se forma em decorrência do movimento de elétrons, que provocam em um determinado instante, uma diferença de densidade eletrônica na molécula favorecendo a formação de um dipolo temporário. Um dipolo temporário em uma molécula pode induzir um dipolo temporário em uma próxima molécula, desta forma, o lado negativo de uma molécula é atraído eletrostaticamente para o lado positivo de outra molécula. dispersão GeHas As forças intermoleculares estão relacionadas com as estruturas e com as propriedades físicas, verifique as estruturas dos alcanos isômeros de cadeia ramificada, perceba que estes apresentam ponto de ebulição menor que o correspondente de cadeia não ramificada. As ramificações diminuem a força de interação dipolo induzido - dipolo induzido. Observe os isômeros do pentano. Ha Hoc. CHa He. HC. cH NM '3 Ho CHa HED CH Nem Hina HC, CHg pentano (pe= 36,1ºC) CH; 4d a, CHa HCl CHs CHg ch CHa nad Ha neopentano(pe=9,5ºC) isopentano (pe = 279%) As moléculas formadas por ligações covalentes polares, dependendo de sua geometria, favorecem a formação de moléculas polares, tais moléculas terão momento de dipolo diferente de zero. Se duas moléculas polares se aproximam, os contatos iniciais ocorrem através de forças eletrostáticas .Moléculas polares fazem contato umas com as outras por forças externas denominadas de forças de Van der Waals do tipo Keeson ou ainda interação dipolo — dipolo .As forças intermoleculares podem ser atrativas se os dipolos favorecerem a atração eletrostática ou repulsivas se os mesmos permitirem a repulsão eletrostátic: Veja a formação da força intermolecular de Keeson atrativa entre moléculas elétrico. Observe que a conexão atrativa acontece no momento em que, a parte eletropositiva de uma estrutura se aproxima da parte eletronegativa da outra estrutura, enquanto que partes com cargas similares vão se repelir. portadoras de dipolo PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com CDC DED Interação intermolecular dipolo-dipolo Observe como se apresenta a força intermolecular dipolo-dipolo no cloreto de metila. Gui Enio Cao Interação intermolecular dipolo-dipolo Força extema intermolecular atrativa H H s lr lis c— CI, q ci ca E H H Força intema intramolecular 2.22-Ligação hidrogênio A ligação hidrogênio ocorre em estruturas que possuem uma ligação covalente polar formada entre o hidrogênio e átomos eletronegativos como flúor oxigênio c nitrogênio. A ligaçã intermolecular presente na conexão de moléculas de água, álcool, aminas e ácid outra molécula que possuir em sua estrutura o hidrogênio ligado ao N,O e F. Observe a ligação hidrogênio entre moléculas de água. hidrogênio é a força carboxílicos e qualquer Força externa intermolecular ligação hidrogênio Observe que a molécula de água é potencialmente capaz de formar quatro ligações hidrogênio. 1 SN I O mt 0 mt PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com A forma das biomoléculas são determinadas principalmente por ligação hidrogênio. O DNA, material genético de plantas e células animal tem sua forma em dupla espiral por causa da ligação hidrogênio entre pares de moléculas. Outra importante propriedade das ligações hidrogênio , é que clas são mais fortes quando os dois grupos que interagem estão orientados para produzir a atração eletrostática máxima , que acontece quando a ligação hidrogênio efetuada entre o oxigênio e o hidrogênio é linear com o átomo aceptor de elétrons e neste caso a estabilidade é máxima . Quando o oxigênio aceptor não esta no vetor elétrico da ligação hidrogênio O -- H, forma-se uma ligação hidrogênio mais fraca. Mais forte Mais fraca Ligação hidrogênio não linear ao Ligação hidrogênio linear com átomo aceptor o átomo aceptor As moléculas que interagem por ligação hidrogênio apresentam maior ponto de ebulição quando comparadas a compostos orgânicos de peso molecular semelhante e são solúveis em água. Observe a ligação hidrogênio nas moléculas de aminas alifáticas 1 7 NH H N(CH5)h cH, Pe I> Pe II> Pe ll cio te tio de (CHs)3N Não forma ligação hidrogênio A amina primária leva a formação de três ligações hidrogênios, por este motivo terá maior ponto de ebulição. Na amina cíclica a seguir, observamos que a que levará a um maior ponto de ebulição é a portadora de hidrogênio ligado diretamente ao nitrogênio. I cHs n O o H CH; Pel>Pel As moléculas onde atuam as forças de Van der Waals do tipo London , que são consideradas forças intermoleculares fracas, são insolúveis em água e apresentam baixo ponto de ebulição. PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com