H - Professor Luiz Cláudio A. Barbosa
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H - Professor Luiz Cláudio A. Barbosa
QUI 207 - QUÍMICA ORGÂNICA IF 4(43-0) I 1° SEMESTRE DE 2013 Luiz Cláudio de Almeida Barbosa Departamento de Química – Sala 223 E-mail: [email protected] Pagina na Web: www.luizclaudiobarbosa.com.br slide 1 © 2010 Pearson Prentice Hall. Todos os direitos reservados. slide 2 © 2010 Pearson Prentice Hall. Todos os direitos reservados. Capítulo 1 Estrutura e Propriedades de Moléculas Orgânicas slide 3 © 2010 Pearson Prentice Hall. Todos os direitos reservados. Estrutura e Propriedades de Moléculas Orgânicas slide 4 © 2010 Pearson Prentice Hall. Todos os direitos reservados. Compostos de carbono e ligações químicas As ligações nas moléculas orgânicas; Os íons covalentes e as cargas formais; As estruturas de Lewis; Ligações covalentes polares; Repulsão de pares de elétrons no nível de valências; Moléculas polares e não polares; Ligação covalente carbono-carbono; Fórmulas moleculares e empíricas; Isômeros e Representação de fórmulas estruturais; Teoria da Ligação de Valência (hibridação de orbitais) e da Ressonância; Grupos funcionais; Relação entre propriedades físicas e estrutura molecular de compostos orgânicos. Estrutura e Propriedades de Moléculas Orgânicas ORBITAIS ATÔMICOS Figura 1.1 – Representações dos Orbitais s (A) e p (B). slide 6 © 2010 Pearson Prentice Hall. Todos os direitos reservados. Estrutura e Propriedades de Moléculas Orgânicas PRINCÍPIO DE AUFBAU slide 7 © 2010 Pearson Prentice Hall. Todos os direitos reservados. • Chemical Bonds: The Octet Rule – Octet Rule • Atoms form bonds to produce the electron configuration of a noble gas (because the electronic configuration of noble gases is particularly stable) • For most atoms of interest this means achieving a valence shell configuration of 8 electrons corresponding to that of the nearest noble gas • Atoms close to helium achieve a valence shell configuration of 2 electrons • Atoms can form either ionic or covalent bonds to satisfy the octet rule Chapter 1 8 – Electronegativity • Electronegativity is the ability of an atom to attract electrons • It increases from left to right and from bottom to top in the periodic table (noble gases excluded) – Fluorine is the most electronegative atom and can stabilize excess electron density the best Chapter 1 9 – Ionic Bonds • When ionic bonds are formed atoms gain or lose electrons to achieve the electronic configuration of the nearest noble gas – In the process the atoms become ionic • The resulting oppositely charged ions attract and form ionic bonds • This generally happens between atoms of widely different electronegativities • Example – Lithium loses an electron (to have the configuration of helium) and becomes positively charged – Fluoride gains an electron (to have the configuration of neon) and becomes negatively charged – The positively charged lithium and the negatively charged fluoride form a strong ionic bond (actually in a crystalline lattice) Chapter 1 10 Estrutura e Propriedades de Moléculas Orgânicas LIGAÇÕES QUÍMICAS • LIGAÇÃO IÔNICA • LIGAÇÃO COVALENTE Estruturas de pontos (de Lewis) Estruturas de traços (de Kekulé) slide 11 © 2010 Pearson Prentice Hall. Todos os direitos reservados. Covalent Bonds Covalent bonds occur between atoms of similar electronegativity (close to each other in the periodic table) Atoms achieve octets by sharing of valence electrons Molecules result from this covalent bonding Valence electrons can be indicated by dots (electron-dot formula or Lewis structures) but this is time-consuming The usual way to indicate the two electrons in a bond is to use a line (one line = two electrons) Tetravalente Veja outros exemplos a seguir Chapter 1 12 Estrutura e Propriedades de Moléculas Orgânicas A TETRAVALÊNCIA DO CARBONO H H C H H 4 simples slide 13 H H C C H H 2 simples e 1 dupla H * # * C C C H H C C H H H # 2 duplas * 2 simples e 1 dupla 1 simples e 1 tríplice H C N 1 simples e 1 tríplice © 2010 Pearson Prentice Hall. Todos os direitos reservados. Estrutura e Propriedades de Moléculas Orgânicas REPRESENTAÇÃO DE ESTRUTURAS DE LEWIS 1) Uma ligação simples é representada por uma linha entre dois elementos químicos. 2) Um par de elétrons não-ligantes é representado por dois pontos. 3) Números positivos e negativos são colocados juntos a átomos para representar cargas formais que esses possuem. Carga formal = slide 14 Nº de elétrons de valência do átomo livre Nº de elétrons não-ligantes do átomo no composto - 1 2 Nº de elétrons das ligações que o átomo realiza © 2010 Pearson Prentice Hall. Todos os direitos reservados. Example Write the Lewis structure for the chlorate ion (ClO3-) The total number of valence electrons including the electron for the negative charge is calculated Three pairs of electrons are used to bond the chlorine to the oxygens The remaining 20 electrons are added to give each atom an octet Chapter 1 15 The carbonate ion with 24 valence electrons and two negative charges must incorporate a double bond to satisfy the octet rule for every atom The organic molecules ethene (C2H4) and ethyne (C2H2) must also use multiple bonds to satisfy the octet rule for each atom Chapter 1 16 Exceptions to the Octet Rule The octet rule applies only to atoms in the second row of the periodic table (C, O, N, F) which are limited to valence electrons in the 2s and 2p orbitals In second row elements fewer electrons are possible Example: BF3 In higher rows other orbitals are accessible and more than 8 electrons around an atom are possible Example: PCl5 and SF6 Chapter 1 17 Formal charge A formal charge is a positive or negative charge on an individual atom The sum of formal charges on individual atoms is the total charge of the molecule or ion The formal charge is calculated by subtracting the assigned electrons on the atom in the molecule from the electrons in the neutral atom Electrons in bonds are evenly split between the two atoms; one to each atom Lone pair electrons belong to the atom itself Chapter 1 18 Examples Ammonium ion (NH4)+ Nitrate ion (NO3)- Chapter 1 19 An atom will always have the same formal charge depending on how many bonds and lone pairs it has regardless of which particular molecule it is in For example a singly bonded oxygen with 3 lone pairs will always have a negative charge and an oxygen with three bonds and one lone pair will always have a positive charge Knowing these forms of each atom is invaluable in drawing Lewis structures correctly and rapidly (See table next page) Chapter 1 20 A Summary of Formal Charges Chapter 1 21 Estrutura e Propriedades de Moléculas Orgânicas CARGA FORMAL Carga formal = slide 22 Nº de elétrons de valência do átomo livre Nº de elétrons não-ligantes do átomo no composto - 1 2 Nº de elétrons das ligações que o átomo realiza © 2010 Pearson Prentice Hall. Todos os direitos reservados. • Formal charge • A formal charge is a positive or negative charge on an individual atom • The sum of formal charges on individual atoms is the total charge of the molecule or ion • The formal charge is calculated by subtracting the assigned electrons on the atom in the molecule from the electrons in the neutral atom • Electrons in bonds are evenly split between the two atoms; one to each atom • Lone pair electrons belong to the atom itself Chapter 1 23 Estrutura e Propriedades de Moléculas Orgânicas HIBRIDAÇÃO DOS ORBITAIS E FORMA TRIDIMENSIONAL DAS MOLÉCULAS - Orbitais híbridos sp3 slide 24 © 2010 Pearson Prentice Hall. Todos os direitos reservados. Estrutura e Propriedades de Moléculas Orgânicas Orbitais híbridos sp3 slide 25 © 2010 Pearson Prentice Hall. Todos os direitos reservados. Estrutura e Propriedades de Moléculas Orgânicas Orbitais híbridos sp3 slide 26 © 2010 Pearson Prentice Hall. Todos os direitos reservados. Estrutura e Propriedades de Moléculas Orgânicas Orbitais híbridos sp3 dos átomos de O e N slide 27 © 2010 Pearson Prentice Hall. Todos os direitos reservados. Estrutura e Propriedades de Moléculas Orgânicas Orbitais híbridos sp2 H H C 116,6º C H H 121,7º H H H C O H sp2 sp2 C N H sp2 sp2 slide 28 © 2010 Pearson Prentice Hall. Todos os direitos reservados. Estrutura e Propriedades de Moléculas Orgânicas Orbitais híbridos sp2 slide 29 © 2010 Pearson Prentice Hall. Todos os direitos reservados. Estrutura e Propriedades de Moléculas Orgânicas Orbitais híbridos sp slide 30 © 2010 Pearson Prentice Hall. Todos os direitos reservados. Estrutura e Propriedades de Moléculas Orgânicas Orbitais híbridos sp H sp2 C H slide 31 H C sp C sp2 H H C sp N sp © 2010 Pearson Prentice Hall. Todos os direitos reservados. Estrutura e Propriedades de Moléculas Orgânicas FÓRMULAS ESTRUTURAIS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS HHHHHHH H H C C C C C C C C H HHHHHHH H H H H H H H H H H C C C C C C C C H H H H H H H H H Fórmula de pontos ou de Lewis Fórmula de traços ou de Kekulé CH3CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH3 Fórmula condensada slide 32 Fórmula de linhas © 2010 Pearson Prentice Hall. Todos os direitos reservados. Estrutura e Propriedades de Moléculas Orgânicas FÓRMULAS ESTRUTURAIS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS H H C H H C H H H C C OH H H C H H H H H H C C C C C Br H H H H H H C C H C H C H H C C H H ou OH ou Br H slide 33 ou © 2010 Pearson Prentice Hall. Todos os direitos reservados. Estrutura e Propriedades de Moléculas Orgânicas ISOMERIA CONSTITUCIONAL CH3CH2CH2CH3 CH3CH2OH CH3 CH3CHCH3 e e CH3-O-CH3 Compostos com fórmula C4H10O: OH OH slide 34 OH O O © 2010 Pearson Prentice Hall. Todos os direitos reservados. Estrutura e Propriedades de Moléculas Orgânicas ESTRUTURAS DE RESSONÂNCIA Íon acetato: O H3C O O H3C C H3C C C O O A O C B Íon carbonato: slide 35 O O C O O O O C O O C O O O C O © 2010 Pearson Prentice Hall. Todos os direitos reservados. Resonance Often a single Lewis structure does not accurately represent the true structure of a molecule The real carbonate ion is not represented by any of the structures 1,2 or 3 Experimentally carbonate is known not to have two carbonoxygen single bonds and one double bond; all bonds are equal in length and the charge is spread equally over all three oxygens Chapter 1 36 The real carbonate ion can be represented by a drawing in which partial double bonds to the oxygens are shown and partial negative charge exists on each oxygen The real structure is a resonance hybrid or mixture of all three Lewis structures Double headed arrows are used to show that the three Lewis structures are resonance contributors to the true structure The use of equilibrium arrows is incorrect since the three structures do not equilibrate; the true structure is a hybrid (average) of all three Lewis structures Chapter 1 37 One resonance contributor is converted to another by the use of curved arrows which show the movement of electrons The use of these arrows serves as a bookkeeping device to assure all structures differ only in position of electrons A calculated electrostatic potential map of carbonate clearly shows the electron density is spread equally among the three oxygens Areas which are red are more negatively charged; areas of blue have relatively less electron density Chapter 1 38 Rules for Resonance: Individual resonance structures exist only on paper The real molecule is a hybrid (average) of all contributing forms Resonance forms are indicated by the use of double-headed arrows Only electrons are allowed to move between resonance structures The position of nuclei must remain the same Only electrons in multiple bonds and nonbonding electrons can be moved Example: 3 is not a resonance form because an atom has moved All structures must be proper Lewis structures Chapter 1 39 The energy of the actual molecule is lower than the energy of any single contributing form The lowering of energy is called resonance stabilization Equivalent resonance forms make equal contributions to the structure of the real molecule Structures with equivalent resonance forms tend to be greatly stabilized Example: The two resonance forms of benzene contribute equally and greatly stabilize it Unequal resonance structures contribute based on their relative stabilities More stable resonance forms contribute more to the structure of the real molecule Chapter 1 40 Rules to Assign Relative Importance of Resonance Forms A resonance form with more covalent bonds is more important than one with less Example: 6 is more stable and more important because it has more total covalent bonds Resonance forms in which all atoms have a complete valence shell of electrons are more important Example: 10 is more important because all atoms (except hydrogen) have complete octets Chapter 1 41 Resonance forms with separation of charge are less important Separation of charge cost energy and results in a less stable resonance contributor Example: 12 is less important because it has charge separation Forms with negative charge on highly electronegative atoms are more important Those with positive charge on less electronegative atoms are also more important Chapter 1 42 Example The nitrate ion is known to have all three nitrogen-oxygen bond lengths the same and the negative charge spread over all three atoms equally Resonance theory can be used to produce three equivalent resonance forms Curved arrows show the movement of electrons between forms When these forms are hybridized (averaged) the true structure of the nitrate ion is obtained Chapter 1 43 Estrutura e Propriedades de Moléculas Orgânicas CONSIDERAÇÕES SOBRE ESTRUTURAS DE RESSONÂNCIA: •As estruturas que possuem o maior número de átomos com o octeto completo contribuem mais para o híbrido de ressonância. •Os pares de elétrons são sempre deslocados preferencialmente na direção dos átomos mais eletronegativos. •No caso de estruturas que possuem cargas opostas separadas, a contribuição mais importante é dada pelas fórmulas em que a distância entre essas cargas é a menor possível. slide 44 © 2010 Pearson Prentice Hall. Todos os direitos reservados. Estrutura e Propriedades de Moléculas Orgânicas CONSIDERAÇÕES SOBRE ESTRUTURAS DE RESSONÂNCIA: •No caso de alguns elementos como enxofre e fósforo, estruturas de ressonância em que esses átomos apresentam mais de oito elétrons na camada de valência podem ser escritas. •No caso de íons e radicais, quanto maior o número de estruturas de ressonâncias, mais estável eles serão. slide 45 © 2010 Pearson Prentice Hall. Todos os direitos reservados. Resumo de grupos importantes de compostos orgânicos Chapter 2 46 Chapter 2 47 Estrutura e Propriedades de Moléculas Orgânicas POLARIDADE DAS LIGAÇÕES COVALENTES E DAS MOLÉCULAS H : .Cl. : H Cl H - Cl m = 4,42 X 10-30 Cm m=exd em que: e = carga parcial, em Coulomb, d = distância, em metros, que separa as cargas, m = momento de dipolo slide 48 © 2010 Pearson Prentice Hall. Todos os direitos reservados. Estrutura e Propriedades de Moléculas Orgânicas POLARIDADE DAS LIGAÇÕES COVALENTES E DAS MOLÉCULAS H H Cl Cl C C C H Cl H m = 0C m m = 0C m H Cl Cl N H H Cl N Cl H H H m = 6,20 x 10-30 C m Cl H O H ou m = 4,87 X 10-30 C m slide 49 m = 0,80 X10-30 C m m = 6,14 X 10-30 C m © 2010 Pearson Prentice Hall. Todos os direitos reservados. – Isômeros cis-trans apresentam momentos de dipolos diferentes. No trans 1,2-dichloroethene os dipolos das ligações C-Cl se cancelam (0 Debye) No isômero cis os dipolos das ligações C-Cl se somam. Chapter 2 50 Estrutura e Propriedades de Moléculas Orgânicas PROPRIEDADES FÍSICAS E FORÇAS INTERMOLECULARES slide 51 © 2010 Pearson Prentice Hall. Todos os direitos reservados. Estrutura e Propriedades de Moléculas Orgânicas INTERAÇÃO ÍON-DIPOLO H H H O H H O H H O H H H Na+ O O O H H H Cl H H H slide 52 O H O H O © 2010 Pearson Prentice Hall. Todos os direitos reservados. Estrutura e Propriedades de Moléculas Orgânicas INTERAÇÃO DIPOLO-DIPOLO ou Orientações possíveis para moléculas polares C H H cis-1,2-dicloroetano slide 53 C m=0 C H Cl Cl Cl H m=0 C Cl trans-1,2-dicloroetano © 2010 Pearson Prentice Hall. Todos os direitos reservados. Estrutura e Propriedades de Moléculas Orgânicas INTERAÇÃO DIPOLO INSTANTÂNEO-DIPOLO INDUZIDO choque Dipolo instatâneo slide 54 Interação dipolo instantâneodipolo induzido © 2010 Pearson Prentice Hall. Todos os direitos reservados. Estrutura e Propriedades de Moléculas Orgânicas TEMPERATURA DE EBULIÇÃO DE ALCANOS DE MESMA MASSA MOLECULAR H3C CH2 CH2 CH2 CH3 Pentano Te= 36 ºC slide 55 H3C CH2 CH2 CH3 CH3 2-metilbutano Te= 28 ºC CH3 H3C C CH3 CH3 2,2-dimetipropano Te= 9,5 ºC © 2010 Pearson Prentice Hall. Todos os direitos reservados. Estrutura e Propriedades de Moléculas Orgânicas LIGAÇÃO DE HIDROGÊNIO - INTERMOLECULAR H ....... H O H O H H N H ....... H H N H H H3C O ....... H H O H3C - INTRAMOLECULAR O H .... O .... H O O H O H O Não ocorre formação de ligação de hidrogênio intramolecular slide 56 © 2010 Pearson Prentice Hall. Todos os direitos reservados. Estrutura e Propriedades de Moléculas Orgânicas TEMPERATURA DE EBULIÇÃO VS FORÇAS INTERMOLECULARES slide 57 © 2010 Pearson Prentice Hall. Todos os direitos reservados. Polarizability predicts the magnitude of van der Waals Interactions Polarizability is the ability of the electrons on an atom to respond to a changing electric field Atoms with very loosely held electrons are more polarizable Iodine atoms are more polarizable than fluorine atoms because the outer shell electrons are more loosely held Atoms with unshared electrons are more polarizable (a halogen is more polarizable than an alkyl of similar size) All things being equal larger and heavier molecules have higher boiling points Larger molecules need more energy to escape the surface of the liquid Larger organic molecules tend to have more surface area in contact with each other and so have stronger van der Waals interactions Methane (CH4) has a boiling point of -162oC whereas ethane (C2H6) has a boiling point of Chapter 2 58 88.2oC Estrutura e Propriedades de Moléculas Orgânicas TEMPERATURA DE EBULIÇÃO VS FORÇAS INTERMOLECULARES H3C O slide 59 C O H3C O CH3 O C CH3 H3C ....... H O C C O CH3 H....... O © 2010 Pearson Prentice Hall. Todos os direitos reservados. SOLUBILIDADE Água dissolve compostos iônicos As interações íon-dipolo superam a energia de rede (ligação iônica no sólido) Chapter 2 60 Estrutura e Propriedades de Moléculas Orgânicas SOLUBILIDADE CH3CH2 O ....... H H O ....... H O CH2CH3 .... .. . H H H O Representação das interações entre moléculas de água e etanol slide 61 © 2010 Pearson Prentice Hall. Todos os direitos reservados. Ácidos e Bases • Antiguidade: propriedade organolépticas eram importantes. • ácido vem do latin acere = azedo (vinagre, leite coalhado, suco de limão) • Hoje o sabor azedo vem de ácidos carboxílicos: ácido acético, ácido Dlático, ácido cítrico. •1600: Helmont obteve o ácido sulfúrico por aquecimento de sulfato ferroso, seguido de destilação e por queima do enxofre. •1772: Priestley descobriu o ácido clorídrico pela reação do ácido sulfúrico com cloreto de sódio. A dissolução desse gás em água formou solução ácida chamada de ácido muriático (muria=salmoura) •1663: Boyle observou que ácido mudavam a tintura azul litmus em vermelha. Deu origem aos indicadores. •1777: Lavoisier acidez era causada por oxigênio na molécula (gerador de ácido). Oxis=azedo, genes=nascido slide 62 © 2010 Pearson Prentice Hall. Todos os direitos reservados. Conceitos de ácido e base Conceito Ácido Base Arrenhius (1887) Em solução aquosa há excesso de H+ em relação a OH- Em solução aquosa há excesso de OH- em relação a H+ Bronsted-Lowry (1923) Substância capaz de doar 1 ou + H+ em uma reação química Substância capaz de aceitar 1 ou + H+ em uma reação química Lewis (1923) Uma espécie capaz de aceitar um par de elétrons durante uma reação química Uma espécie que possui um ou + par de elétrons não ligantes disponível para compartilhar com outra espécie durante uma reação química slide 63 © 2010 Pearson Prentice Hall. Todos os direitos reservados. Estrutura e Propriedades de Moléculas Orgânicas ÁCIDOS E BASES 1) Ácidos e Bases de Brönsted-Lowry B Base Johannes Nicolaus Brönsted (1897 1947) slide 64 + H A B H Ácido Ácido conjugado + A Base conjugada Thomas Martin Lowry (1874–1936) © 2010 Pearson Prentice Hall. Todos os direitos reservados. Estrutura e Propriedades de Moléculas Orgânicas ÁCIDOS E BASES 1) Ácidos e Bases de Brönsted-Lowry HCl (aq) HCN (aq) NH3 (aq) slide 65 + + + H2O (l) H2O (l) H OH (l) H3O+ (l) + Cl (aq) H3O+ (l) + CN (aq) NH4+ (aq) + HO (aq) © 2010 Pearson Prentice Hall. Todos os direitos reservados. Estrutura e Propriedades de Moléculas Orgânicas ÁCIDOS E BASES Anfóteros: substâncias que se comportam como ácido e base. O O N O H slide 66 + O H O S O H O O O N O H H + O O S O H O © 2010 Pearson Prentice Hall. Todos os direitos reservados. Estrutura e Propriedades de Moléculas Orgânicas AS FORÇAS DE ÁCIDOS E BASES H2O (l) Base + HA (aq) H3O+(aq) Ácido Ácido conjugado Ka = K[H2O] = [H3O+][A-] + A (aq) Base conjugada [H3O+][A-] K= [H2O][HA] pKa = - logKa [HA] [H2O] = 55,5 mol L-1 slide 67 © 2010 Pearson Prentice Hall. Todos os direitos reservados. Estrutura e Propriedades de Moléculas Orgânicas slide 68 © 2010 Pearson Prentice Hall. Todos os direitos reservados. Ácidos e Bases O H3C C O H Ácido carboxílico H3C O H Álcool O H3C C N H H Amida H3C N H H Amina O H3C C O Íon carboxilato H3C N H slide 69 Íon amideto O H Fenol H H3C C H Carbânion derivado de alcano H3C O Alcóxido O HC C © 2010 Pearson Prentice Hall. TodosÍon os direitos reservados. acetileto Fenóxido Estrutura e Propriedades de Moléculas Orgânicas 2) Ácidos e Bases de Lewis Doador deeBase de Lewis H H N H H2CH3C H2CH3C HO slide 70 Receptor de eÁcido de Lewis F F B F Cl O Cl H+ (Eq. 1) Cl O Al Cl H2CH3C Cl (Eq. 2) H OH (Eq. 3) H2CH3C Al Cl H F H N B F H F Gilbert Newton Lewis (1875–1946) © 2010 Pearson Prentice Hall. Todos os direitos reservados. Ácidos e Bases Efeito de hibridação Efeito Indutivo Efeito de Ressonância slide 71 © 2010 Pearson Prentice Hall. Todos os direitos reservados. Ácidos Carboxílicos e derivados ACIDEZ DE ÁCIDOS CARBOXÍLICOS RCOOH + H2O RCOO- + H3O+ São ácidos mais fortes que os álcoois e fenóis COONa COOH CH3COOH slide 72 + NaHCO3 (aq) + NaOH(aq) + CO2 CH3COONa + + H2O H2O © 2010 Pearson Prentice Hall. Todos os direitos reservados. Ácidos Carboxílicos e derivados slide 73 © 2010 Pearson Prentice Hall. Todos os direitos reservados. Fenóis ACIDEZ DOS FENÓIS OH CH3CH2OH ONa + NaOH + NaOH + H2O CH3CH2O Na + H2O ACIDEZ: medida pela constante de ionização (Ka): Ka acidez pKa = - log Ka pKa acidez relacionada à estabilidade da base conjugada: Íon alcóxido (RO-) carga localizada Íon fenóxido carga deslocalizada ressonância slide 74 74 © 2010 Pearson Prentice Hall. Todos os direitos reservados. Fenóis ACIDEZ DOS FENÓIS O O O slide 75 O O 75 © 2010 Pearson Prentice Hall. Todos os direitos reservados. Fenóis Grupos retiradores de elétrons: aumento da acidez, especialmente se estiverem nas posições o, p. Grupos doadores de elétrons: diminuição da acidez O O O O O O O O slide 76 O O O O 76 © 2010 Pearson Prentice Hall. Todos os direitos reservados. Fenóis pKa de alguns fenóis a 25 C slide 77 Substância pKa Substância pKa ácido acético 4,75 p-iodofenol 9,20 2,4,6-trinitrofenol 0,38 o-bromofenol 8,42 2,4-dinitrofenol 4,00 m-bromofenol 8,87 p-nitrofenol 7,15 p-bromofenol 9,26 o-nitrofenol 7,22 o-fluorofenol 8,81 m-nitrofenol 8,39 m-fluorofenol 9,28 p-cianofenol 7,95 p-fluorofenol 9,81 o-clorofenol 8,48 fenol 9,89 m-clorofenol 9,02 o-metilfenol 10,29 p-clorofenol 9,38 m-metilfenol 10,09 o-iodofenol 8,46 p-metilfenol 10,26 m-iodofenol 8,88 etanol 16,00 77 © 2010 Pearson Prentice Hall. Todos os direitos reservados. Aminas BASICIDADE aminas são bases de Lewis: par de elétrons não ligantes no N. bases mais fortes que álcoois e éteres N é menos eletronegativo que O. Kb: constante de equilíbrio para dissociação de uma base B( aq) H 2 O( excesso) B H ( aq) OH ( aq) [ BH ][OH ] Kb [ B] pK b log K b slide 78 Kb pKb básico © 2010 Pearson Prentice Hall. Todos os direitos reservados. Aminas BASICIDADE Aminas alifáticas: mais básicas que a amônia maior densidade eletrônica sobre o N . Ordem de basicidade: efeito indutivo e solvatação Maior número de hidrogênios ligados ao nitrogênio maior a solvatação slide 79 © 2010 Pearson Prentice Hall. Todos os direitos reservados. Aminas H2O H2O ...... ...... R H H N H ...... O H R N R H ...... O H H R N R H H ...... O H ...... H H R H2O Ordem decrescente de estabilização por solvatação R2NH > RNH2 > R3N Amina secundária > primária > terciária (CH3)2NH > CH3NH2 > (CH3)3N > NH3 slide 80 © 2010 Pearson Prentice Hall. Todos os direitos reservados. Aminas BASICIDADE Aminas aromáticas: menos básicas que a amônia deslocalização do par de elétrons pelo anel aromático menos disponível slide 81 © 2010 Pearson Prentice Hall. Todos os direitos reservados. Aminas NH2 slide 82 NH2 NH2 NH2 NH2 © 2010 Pearson Prentice Hall. Todos os direitos reservados. Aminas BASICIDADE Grupos doadores de elétrons aumento da basicidade Grupos retiradores de elétrons diminuição da basicidade Amina slide 83 Kb p-CH3C6H4NH2 1,2 x 10-9 C6H5NH2 3,8 x 10-10 m-NO2C6H4NH2 2,9 x 10-12 p-NO2C6H4NH2 1,0 x 10-13 o-NO2C6H4NH2 6,0 x 10-15 © 2010 Pearson Prentice Hall. Todos os direitos reservados. Aminas REAÇÕES - Ácido-Base Reação das aminas com ácidos (orgânicos e inorgânicos): H NNNHH +++ NNN slide 84 +++ HNO HNO HNO 333 HCl HCl HCl HHH +++ --NNN H NO NO 333 HHNO +++ -Cl- - NNNHHHClCl © 2010 Pearson Prentice Hall. Todos os direitos reservados. Aminas Reação dos sais de aminas com bases: HHH NNN --HHHNO NO 3 3 3+ + +NaOH NO NaOH NaOH -- NaOH NNNHHHClClCl-+ + +NaOH NaOH HHH NNN NaNO ++H + +NaNO 2O 2O 333 +H H 2O + NaNO NNN + +H+H + +NaCl NaCl 2O 2O H 2O + NaCl Transformação de aminas em sais e regeneração das aminas PURIFICAÇÃO DE AMINAS slide 85 © 2010 Pearson Prentice Hall. Todos os direitos reservados. Aminas HO HO HO HO NH NH22 NH NH22 ++ ++ i) .. 22O i) Dissolver Dissolver em em Et Et O i) Dissolver em Et 22O .. aquoso i) Adicionar Dissolver em Et ii) HCl ..O ii) Adicionar Adicionar HCl HCl aquoso aquoso ii) .. ii) Adicionar HCl aquoso Fase orgânica Fase Fase orgânica Fase orgânica (Et Fase aquosa aquosa 2O) Fase orgânica Fase aquosa (Et O) 2O) Fase aquosa (Et 2 (Et2O) OH OH OH OH NH NH333Cl Cl NH NH3Cl Cl Adicionar Adicionar NaOH NaOH aquoso aquoso eee Et Et222O O Adicionar NaOH aquoso Et Adicionar NaOH aquoso e Et2O O .. .. Fase Fase Fase orgânica orgânica Fase aquosa aquosa Fase orgânica Fase Fase orgânica Faseaquosa aquosa NH2 NH22 NH NH2 slide 86 NaCl NaCl NaCl NaCl © 2010 Pearson Prentice Hall. Todos os direitos reservados.
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