COLGIO UNIVERSITRIO PADRE DE MAN

Gti-i Qumica Orgnica

Alcanos e Cicloalcanos: continuao1) As estabilidades relativas dos cicloalcanos: Tenso de anelOs calores de combusto mostram que o cicloexano o mais estvel dos cicloalcanos e que o ciclopropano e o ciclobutano so muito menos estveis. Esta estabilidade conseqncia direta das suas estruturas cclicas e por esta razo se diz que as suas molculas possuem uma tenso de anel.

a) Calores de combusto: a variao de entalpia na oxidao completa do composto. Para os hidrocarbonetos ismeros , a combusto completa de 1 mol de cada um deles exigir a mesma quantidade de oxignio e formar o mesmo nmero de moles de dixido de carbono e de gua. Podemos, por isso, usar os calores de combusto para medir as estabilidades relativas dos ismeros. b) Calores de combusto dos cicloalcanos: Os cicloalcanos constituem uma srie homloga; cada membro da srie difere do que precede pela adio de um grupo constante CH2-.

O cicloexano tem o calor de combusto mais baixo do grupo CH2. Esta quantidade no difere da correspondente aos alcanos no ramificados que, por no terem anis, no tm tenso de anel. Podemos admitir, portanto, que o cicloexano no tem tenso de anel e que pode servir de padro para a comparao dos outros cicloalcanos. Podemos calcular a tenso de anel de outros cicloalcanos multiplicando 157,4 kcal/mol por n e depois subtraindo o resultado do calor de combusto do cicloalcano. A combusto do ciclopropano envolve a maior quantidade de calor por grupo CH2. Ento, as molculas do ciclopropano devem ter a maior tenso de anel. Em virtude de as molculas do ciclopropano desprenderem na combusto maior quantidade de energia trmica por grupo CH2, devem conter a maior quantidade de energia potencial por grupo CH2. Desta forma, o que denominamos tenso do anel uma forma de energia potencial que a molcula contm. Quanto mais tenso de anel a molcula possua, mais elevada a sua energia potencial e menos estvel sero o composto. A combusto do ciclobutano desprende a segunda maior quantidade de calor por grupo CH2 e, portanto, o ciclobutano tem a segunda maior tenso de anel.

2) A origem da Tenso de Anel no Ciclopropano: Tenso Angular e Tenso de ToroOs tomos de carbono nos alcanos so hibridizados em sp3. O ngulo normal da ligao tetradrica nos tomos hibridizados em sp3 109,50C. No ciclopropano (molcula que tem a forma de um tringulo eqiltero), os ngulos internos devem medir 600C e por isto devem afastar-se do valor ideal por uma diferena muito grande.Esta compresso dos ngulos internos das ligaes provoca uma tenso angular. A tenso angular existe no anel do ciclopropano em virtude de os orbitais sp3 dos tomos de carbono no terem a possibilidade de superporem-se com a mesma eficincia da superposio nos alcanos. As ligaes carbono-carbono no ciclopropano dizem-se, muitas vezes, distorcidas. A superposio dos orbitais , no caso, menos efetiva. As ligaes carbono-carbono no ciclopropano so mais fracas e, por isto, a molcula tem energia potencial mais elevada.2) Conformaes do cicloexano: A conformao mais estvel a de cadeira. Nesta estrutura os ngulos das ligaes carbono-carbono so todos iguais a 109,50 e por isso no tem tenso angular. Quando se olha ao longo de qualquer ligao carbono-carbono, os tomos parecem estar perfeitamente alternados. Alm disto, os tomos de hidrognio dos vrtices opostos do anel do cicloexano esto com a separao mxima possvel. A conformao em bote no tem tenso angular, mas tem tenso de toro. Quando se olha o modelo de conformao em bote ao longo dos eixos das ligaes carbono-carbono laterais, verificar-se que os hidrognios destes tomos de carbono esto eclipsados. Alm disto, dois dos tomos de hidrognio, em C1 e em C4, esto suficientemente prximos um do outro para provocar repulses. Isso faz com que a conformao em bote tenha energia mais elevada que a conformao em cadeira. A conformao em bote bastante flexvel. Adquirindo uma nova forma, a conformao torcida, ela pode aliviar parte da tenso de toro e, ao mesmo tempo, reduzir as interaes de mastro. Assim, a conformao torcida tem energia mais baixa que a conformao em bote. A estabilidade adquirida pela flexo, porm insuficiente para tornar a conformao torcida do cicloexano mais estvel que a conformao em cadeira.

As barreiras de energia entre as conformaes em cadeira, em bote e torcida, no cicloexano, so bastantes baixas para que seja possvel a separao entre elas na temperatura ambiente. Em virtude da sua maior estabilidade, mais de 99% das molculas esto num certo instante, na conformao cadeira.