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.
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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
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Características das ligações
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)
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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
Características das ligações
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-
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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
*
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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.
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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
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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)
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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.
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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
.
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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)
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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:
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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
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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
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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.
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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
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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!
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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
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