Ciências da Natureza e suas Tecnologias - Química Ensino Médio, 3ª Série Cisão de ligação, Reagentes orgânicos e efeito de grupos substituintes

Ciências da Natureza e suas Tecnologias - Química

Ensino Médio, 3ª SérieCisão de ligação, Reagentes orgânicos

e efeito de grupos substituintes

QUÍMICA, 3º Ano do Ensino MédioCisão de ligação, Reagentes orgânicos e efeito de grupos substituintes

NESTA AULA...

Você vai entender como acontecem as quebras de ligação nas reações orgânicas e seus tipos.

Vai relacionar os conhecimentos sobre radicais livres na medicina, na alimentação e no cotidiano.

Vai entender como as substituições em compostos aromáticos dependem de alguns grupos e suas propriedades.

Reações moleculares

O processo de quebrar algumas ligações das moléculas dos reagentes a fim de gerar novos produtos ocorre de duas formas:

a) de forma rápida (se a quebra for fácil);b) de forma demorada (se a quebra for difícil e em condições específicas).

As ligações mais comuns presentes em compostos orgânicos são do tipo covalente.


Características das ligações

Algumas características que influenciam na quebra de ligações:

1) comprimento da ligação (cada tipo tem sua distância bem definida);

Tipo de ligação

Comprimento (em angstrom)

Simples 1,54

Dupla 1,34

Tripla 1,20

Ligação C – H 1,08



2) ângulo entre duas ligações (sp³, sp² e sp);

C180º

sp³ sp2

sp


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Características das ligações3) energia de ligação (quanto menor a energia, mais fácil quebrar a ligação);

(1)


Ligação Energia de rede (kJ/mol) Comprimenro da ligação (nm)

C – C 370 0,150

C = C 680 0,13

C Ξ C 890 0,12

C – H 435 0,11

C – N 305 0,15

C – O 360 0,14

C = O 535 0,12

C – F 450 0,14

C – Cl 340 0,18

O – H 500 1,10

O – O 220 1,15

O – Si 375 0,16

N – O 250 0,12

N – H 430 0,10

F – F 160 0,14

H – H 435 0,074


4) a polaridade (que, a partir da eletronegatividade, prevê como a ligação quebrará).

Exemplo:

Que produtos teremos na reação

H3C–Cl + Na+ + OH- ?

H3Cl + NaOH H3C–OH + NaCl

A parte positiva da molécula deverá reagir com o íon negativo da

outra substância e vice- -versa

δ+ δ-


Tipos de cisões das ligações

Cisão homolítica ou homólise: ocorre quando o par eletrônico é quebrado por igual.

Exemplo:

A B A + B

CH3–CH3 2 CH3

*x

* x

*


Cada partícula formada após a quebra homolítica é chamada de RADICAL LIVRE e é eletricamente neutra.

Os radicais livres são instáveis e muito reativos.

A cisão homolítica ocorre em ligações apolares e sob altas temperaturas ou com presença de luz UV.


Radicais livres e MedicinaO corpo produz radicais livres a partir da respiração e controla a quantidade desses radicais utilizando enzimas protetoras produzidas por nosso metabolismo.

O corpo envelhece e os radicais têm parte nisso. Mas a presença de radicais livres em excesso pode danificar células saudáveis e causar doenças como inflamações, doenças degenerativas e até câncer. (2)


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Perigos do bronzeamento artificial

Para manter o bronzeado em dia, muitos homens e mulheres optam por utilizar o chamado bronzeamento artificial, que é uma superexposição a raios UVA e UVB por meio de uma câmara.

Essa exposição pode causar uma liberação não controlada de radicais livres e gerar envelhecimento precoce das células da pele, queimaduras e até câncer.

É fundamental procurar clínicas de estética legalizadas e em condições de higiene adequadas.


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Antioxidantes

Alguns alimentos combatem os radicais livres no nosso corpo, ligando-se a eles; são os chamados antioxidantes.

Os principais antioxidantes são o licopeno, os flavonoides, os ácidos graxos, o betacaroteno e algumas vitaminas.

Os alimentos que contêm essas substâncias são frutas cítricas, cenoura, tomate, linhaça, oleaginosas e chá verde.


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Tipos de cisões das ligações

Cisão heterolítica ou heterólise: ocorre quando o par eletrônico é quebrado de forma desigual.

Exemplo:

A B A+ + B-

Nessa reação, A tornou-se um cátion e B tornou-se um ânion.

*x

*x


Para reações em que compostos orgânicos sofrem cisão heterolítica, o íon positivo de carbono é chamado de CARBOCÁTION e o íon negativo de CARBÂNION.

(3)


C:Z

-ZC +

C :-+Z

Heterólise

Carbânion

Carbocátion

Em reações orgânicas, é preciso determinar dois termos importantes que estarão presentes a partir de agora:

SUBSTRATO (S): espécie química orgânica que vai ser atacada.

REAGENTE: espécie química orgânica ou inorgânica que vai atacar o substrato.


Se as reações orgânicas são divididas em reações de radicais livres e reações iônicas, podemos dizer que, nas reações de radicais livres que reagem com a molécula orgânica, ela é um radical livre.

Exemplo:

Cl2 2Cl

Cl + CH4 CH3 + HCl

O radical (Cl ) ataca o substrato (CH4).

.. .

Radical livre

.


Nas reações iônicas, existem dois tipos de reagentes:

Reagentes ELETRÓFILOS (E): espécie química que aceita um par de elétrons para formar uma nova ligação.

Reagentes NUCLEÓFILOS (:Nu): espécie química que doa um par de elétrons para formar uma nova ligação.

S: + E S : E (reação eletrófila)

S + :Nu S : Nu (reação nucleófila)


Reagentes eletrófilos Reagentes nucleófilosNO2

+ OH-

SO3H+ OR-

ZnCl2 SR-

AlCl3 H2O:

FeCl3 :NH3

Íons de carbônio Íons de carbânion

Exemplos de reagentes eletrófilos e nucleófilos:


Para exercitar, identifique qual dos reagentes abaixo é eletrofílico:a)NH3

b)HCNc)H3O+

d)ROHe)H2O

Agora, identifique qual dos reagentes abaixo é nucleófilo:a)BF3

b)H3O+

c)AlCl3d)Cl2e)H2O


EFEITO DE GRUPOS SUBSTITUINTES

Em compostos aromáticos, a velocidade da reação e o produto que se obtém são influenciados se já existem um radical ou grupo ligado ao anel.

Existem grupos que facilitam e orientam para as posições orto e para e existem grupos que dificultam e orientam a entrada para a posição meta.


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O primeiro grupo é chamado ATIVANTES e ORTO-PARA--DIRIGENTES (ordem decrescente de intensidade).

–NH2 > –OH > –O–R > –NHCO–R > fenila > –R (alquila)

E o segundo grupo são DESATIVANTES e META- -DIRIGENTES (ordem decrescente de intensidade).

–NO2 > –NR3 > –CN > –COOH > –COOR > –SO3H > –COH > –COR


EXERCÍCIOSDa nitração (HNO3(concentrado)+ H2SO4 (concentrado), a 30°C) de um certo derivado do benzeno equacionada por:

Fazem-se as seguintes afirmações: I. O grupo A é orto-para-dirigente. II. O grupo A é meta-dirigente. III. Ocorre reação de substituição eletrófila. IV. Ocorre reação de adição nucleófila. V. Ocorre reação de eliminação.

São corretas apenas as afirmações: a) II e IV. b) I e III. c) II e V. d) I e IV. e) II e III.


A A

NO2

+ NO+

2

(PUC-SP) Das ligações abaixo, qual terá maior tendência a sofrer ruptura heterolítica?

a) CH3–H b) CH3–NO2

c) CH3–Fd) CH3–CH3

e) CH3–NH2


EXERCÍCIOS

PARA LER

Interessante reportagem na Revista Superinteressante de março de 2006 sobre os cuidados com a pele e a relação com os radicais livres e os raios UVA e UVB.

Disponível no link:http://super.abril.com.br/saude/cuide-sua-pele-446374.shtml

Leia e discuta com seus colegas!


http://super.abril.com.br/saude/cuide-sua-pele-446374.shtml

http://super.abril.com.br/saude/cuide-sua-pele-446374.shtml

ReferênciasSlide Referência Site consultado Data acesso

06(1) Ligação Química

http://www.portalsaofrancisco.com.br/alfa/ligacao-quimica/ligacao-quimica-16.php

15/07/2012

10(2) Radicais livres: conceitos, doenças relacionadas, sistema de defesa e estresse oxidativo http://www.scielo.br/pdf/ramb/v43n1/2075.pdf

15/07/2012

14(3) Unirio. Apostila de Química Orgânica

http://www.unirio.br/laqam/organica/aula_1.pdf 14/07/2012

Tabela de Imagensn° do slide

direito da imagem como está ao lado da foto

link do site onde se consegiu a informação Data do Acesso

5a Sven / Creative Commons Attribution-Share

Alike 3.0 Unportedhttp://commons.wikimedia.org/wiki/File:Sp3-Orbital.svg

23/08/2012

5b Amelliug / Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported

http://commons.wikimedia.org/wiki/File:3sp2.svg 23/08/2012

10 Kashif Mardani / Creative Commons Attribution 2.0 Generic

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23/08/2012

11a Evil Erin / Creative Commons Attribution 2.0 Generic

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23/08/2012

11b Janneman / Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported

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23/08/2012

12a Ondef9day / Creative Commons Attribution 3.0 Unported

http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Fruits.png 23/08/2012

12b Kanko / Creative Commons Attribution 2.0 Generic

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23/08/2012

12c Kander / Domínio Público http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Carrots.JPG

23/08/2012

20 Isilanes / Domínio Público http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Ortho-meta-para.svg

23/08/2012

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