MATÉRIA DO MÓDULO 13: MODELO ORBITAL DA LIGAÇÃO COVALENTE1. Superposição de ortitais ( overlap ) Na ligação covalente, ocorre compartilhamento de pares de elétrons. Usando-se orbitais, ocorre uma sobreposição (overlap) deles.Exemplificaremos, tomando a molécula do hidrogênio.

H (Z = 1) 1s H •• H

Se dois átomos de hidrogênio estiverem próximos, o elétron de um átomo será atraído pelo núcleo do outro. Os dois orbitais atômicos se superpõem, formando um orbital molecular que contém dois elétrons com spinsopostos.

2. Família do oxigênioO(8), S(16), Se(34), Te(52).Apresentam 6 elétrons na camada de valência.O : 2, 6 S : 2, 8, 6Como os dois elétrons não-emparelhados estão em orbitais p (perpendiculares), as moléculas serão angulares (forma de V). Os núcleos dos três átomos não estão em linha reta.Exemplo: água (H2O).

O ângulo previsto na água é 90°, mas o ângulo real é 104,5°, devido à repulsão entre os núcleos de hidrogênio.

3. Família do nitrogênioN(7), P(15), As(33), Sb(51).Apresentam 5 elétrons na camada de valência:

A ligação na molécula H2 forma-se pela superposição dos dois orbitais 1s.Os três elétrons não-emparelhados estão em orbitais p. Como estes são perpendiculares, as moléculas são espaciais (pirâmide trigonal).

Exemplo: amônia (NH3).

O núcleo do nitrogênio está no vértice da pirâmide, sendo a base formada pelos três núcleos de hidrogênio.

O ângulo previsto na molécula de amônia é 90°. O ângulo real é aproximadamente 107°, devido à

repulsão entre os núcleos de hidrogênio.

MATÉRIA DO MÓDULO 14 LIGAÇÕES SIGMA E PI1. Superposição de Orbitais (Overlap)Na ligação covalente, o par eletrônico é formado pela superposição dos orbitais (overlap) dos átomos. Quando os dois orbitais se interpenetram em um mesmo eixo, a ligação é chamada sigma (σ).Exemplos

Quando dois orbitais p se interpenetram lateralmente (eixos paralelos), a ligação é denominada pi (π).

Representação esquemática:

2. Ligação Simples: A B, A B É uma ligação sigma.Exemplos

3. Ligação Dupla A B, A BUma ligação é sigma e a outra é pi.

4. Ligação Tripla: A B, A BUma ligação é sigma e duas ligações são pi.

MATÉRIA DOS MÓDULOS 13 E 14:ISOMERIA PLANA E GEOMÉTRICA1. Isomeria: compostos diferentes com a mesma fórmula molecularIsomeria é o fenômeno pelo qual dois ou mais compostos diferentes apresentam a mesma fórmula molecular (mesmo número de átomos) e fórmulas estruturais diferentes.ExemplosH3C ¾ C ¾ OH  e  H3C ¾ O ¾ CH3

H2                                           

álcool                          éter  Fórmula molecular: C2H6O

CH3CH2OH

CH3OCH3

Observe que as substâncias apresentam os mesmos átomos, mas ligados de modo diferente. São chamados de isômeros estruturais. Devido a esse fato, os isômeros são compostos diferentes, isto é, apresentam propriedades diferentes. Por exemplo, o etanol é um líquido que apresenta ponto de ebulição igual a 78°C. O éter dimetílico é um gás nas condições ambientes, apresentando ponto de ebulição muito baixo (–24°C).Temos dois casos principais de isomeria: Isomeria plana Isomeria espacial2. Isomeria plana ou estruturalÉ o caso de isomeria em que a diferença existente entre os isômeros pode ser notada no próprio plano. Os átomos são os mesmos, mas as ligações são diferentes, daí o nome de isomeria estrutural.Temos vários casos de isomeria plana.3. Isomeria de função ou funcionalOs isômeros pertencem a funções químicas diferentes.ExemplosI) Aldeídos e cetonas

C3H6O

             propanal                propanoma             (aldeído)                  (cetona)

II) Ácidos carboxílicos e ésteresC3H6O2

    ácido propanoico         acetato de metila      (ácido carboxílico)                  (éster)             

III) Alcoóis e éteresC3H8O

H3C ¾  C ¾  C ¾  OH e H3C ¾  O ¾  C ¾  CH3

  H2     H2                                                H2

propan-1-ol                      metoxietano(álcool)                                 (éter)   

4. Isomeria de cadeiaOs isômeros pertencem à mesma função química, apresentando, porém, tipo diferente de cadeia.ExemplosI)

C4H10

                                        H ½ H3C ¾  C ¾  C ¾  OH e H3C ¾  O ¾  CH3

  H2     H2                                     ½ CH3

butano 2-metilpropanohidrocarboneto hidrocarboneto cadeia normal cadeia ramificada

II)C3H6

5. Isomeria de posiçãoOs isômeros pertencem à mesma função, têm o mesmo tipo de cadeia, mas diferem pela posição de uma ramificação, de um grupo funcional ou de uma insaturação.I)

C3H8O H ½ H3C ¾ C ¾ C ¾ OH e H3C ¾ O ¾ CH3

H2 H2 ½ CH3

propan-1-ol propan-2-ol álcool álcool cadeia aberta, normal ... cadeia aberta normal ... ¾ OH no carbono 1 ¾ OH no carbono 1

II)C4H8

H                                          ½ H2C    C ¾  C ¾  CH3 e H3C ¾  C ¾  C ¾  CH3

          H2                                       ½ ½ H H but-1-eno but-2-eno hidrocarboneto hidrocarboneto cadeia aberta, normal cadeia aberta normal ... dupla entre C1 e C2 dupla entre C2 e C3

6. Isomeria de compensação ou metameriaOs isômeros pertencem à mesma função, têm o mesmo tipo de cadeia e diferem na posição relativa do heteroátomo.

H3C ¾  O ¾  C ¾ C ¾ CH3     e     H3C ¾  C ¾  O ¾  C ¾ CH3

             H2 H2 H2 H2 metoxipeopano etoxietano

Observação:Todas as funções que apresentam cadeia heterogênea (éter, éster, amina) podem apresentar este tipo de isomeria.

7. TautomeriaÉ um caso especial de isomeria funcional. Os isômeros coexistem em solução aquosa e diferem pela posição de um átomo de hidrogênio na molécula. Ocorre com aldeídos e cetonas que têm hidrogênio em carbono vizinho à carbonila.Exemplos

Em um frasco contendo acetona, há moléculas de propanoma e de 2-propenol em equilíbrio.

1. Isomeria espacial ou estereoisomeriaÉ o caso de isomeria em que a diferença existente entre os isômeros só será notada na fórmula espacial dos compostos (do grego stereós = sólido).Temos dois casos principais:a) Isomeria geométrica.b) Isomeria óptica.2. Isomeria geométrica ou cis-transPode ocorrer em dois tipos de compostos: de cadeia aberta e de cadeia fechada.3. Isomeria geométrica em compostos de cadeia abertaNeste caso, o composto deve apresentar pelo menos uma dupla-ligação entre átomos de carbono e dois ligantes diferentes em cada carbono da dupla.

Exemplos:H3C ¾ C   C ¾ CH3

½ ½    H       H   

H ¾ C  C ¾ H½ ½Cl     Cl

H3C ¾ C  C ¾ C ¾ CH3

½ ½ H     CH3

2-buteno 1,2-dicloroeteno 3-metil-2-pentenoNão apresentam isomeria geométrica:H2C   C ¾  C ¾  CH3

½ H2    H            

Cl ¾  C   C ¾  H ½ ½   H       H

1-buteno cloroeteno

4. Isomeria geométrica em compostos de cadeia fechadaNeste caso, o composto deve apresentar pelo menos dois átomos de carbono do ciclo com dois ligantes diferentes.

Exemplos:

1,2-diclorociclopropano 1,2-dimetilciclobutanoNão apresentam isomeria geométrica:

clorociclopropano ciclopentanoNa isomeria geométrica, podemos identificar dois tipos de isômeros:

5. Isômero cis: no mesmo ladoEspacialmente nos mostra os grupos de maior massa molecular do mesmo lado do plano estabelecido pela dupla ligação.

Massa moleculara > massa molecularb; massa moleculara > massa moleculard

6. Isômero trans: em lados opostosEspacialmente nos mostra os grupos de maior massa molecular em lados opostos do plano estabelecido pela dupla ligação.

Existem três compostos isômeros com a fórmula C2H2Cl2:

1) 1,1-dicloroeteno 2) cis-1,2-dicloroeteno 3) trans-1,2-dicloroetenoExemplos:

ácido cis-butenodioico ácido trans-butenodioico

cis-1,2-dicloroeteno trans-1,2-dicloroetenoNos compostos cíclicos, o plano de referência é o próprio plano do ciclo:

cis-1,2-dimetilciclopropano

trans-1,2-dimetilciclopropano