INSTITUTO FEDERAL DO ESPRITO SANTO

ANA GABRIELA VEIGA SEPULCHRO

RENATHA SMMILY RAMOS DE SOUZA

O FENMENO DA RESSONNCIA E COMPOSTOS

AROMTICOS

VITRIA 2014

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ANA GABRIELA VEIGA SEPULCHRO

RENATHA SMMILY RAMOS DE SOUZA

O FENMENO DA RESSONNCIA E COMPOSTOS

AROMTICOS

Trabalho apresentado para avaliao do rendimento escolar

na disciplina de Qumica III, oferecida pelo Instituto Federal

do Esprito Santo para o Curso Tcnico em Eletrotcnica

Integrado ao Ensino Mdio.

Professor: Breno Lima Rodriguez

Turma: V03

VITRIA - 2014

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LISTA DE FIGURAS

Figura 1 - Proposta inicial de Kekul para a estrutura do benzeno ................................ 5

Figura 2 - Estruturas de ressonncia do benzeno e seu hbrido ............................. 5

Figura 3 - Diagrama de orbitais para compostos de camada de valncia aberta e

fechada .................................................................................................. 6

Figura 4 - Diagrama de energia - Energia de ressonncia do benzeno .................. 7

Figura 5 - Representao estabilizada dos orbitaispdo anel benznico ................ 8

Figura 6 - Estruturas de ressonncia de Benzeno e do hbrido de ressonncia ..... 9

Figura 7 - Hibridizao dos carbonos do Benzeno ................................................ 10

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SUMRIO

1. Introduo ......................................................................................................... 4

2. Aromaticidade ................................................................................................... 5

2.1. Critrios de Aromaticidade ..................................................................... 7

2.1.1. Critrios Energticos .............................................................................. 7

2.1.2. Critrios Geomtricos ............................................................................. 8

2.1.3. Critrios Magnticos ............................................................................... 8

3. Ressonncia ..................................................................................................... 9

4. Referncias Bibliogrficas .............................................................................. 11

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1. INTRODUO

A aromaticidade uma propriedade qumica apresentada por algumas

estruturas com comportamento qumico similar. O termo aromaticidade foi usado

pela primeira vez pelo qumico alemo August Wilhelm von Hoffman em 1855 ao

isolar substncias de odor agradvel de algumas plantas.

Embora tenha sido batizada com esse nome, a aromaticidade nem sempre

est relacionada com o odor dos compostos e, ainda que a grande maioria dos

compostos aromticos seja constituda de carbono, no se trata de uma propriedade

exclusiva de um grupo de hidrocarbonetos. Sua ocorrncia e critrios para

classificao sero discutidos ao longo do trabalho.

Dentre os compostos aromticos existentes, aprofundaremos os estudos no

benzeno, que teve vrias propostas para sua estrutura at que Friedrich August

Kekul props uma ideia que, a princpio se mostrou mais correta. Segundo ele, os

carbonos se ligariam de tal forma que formariam um anel, e essas ligaes

alternariam entre simples e duplas.

No benzeno, apesar das ligaes duplas e simples, sua estrutura simtrica,

sendo que as ligaes possuem o mesmo comprimento, tendo uma distncia

intermediria entre o esperado para a ligao simples e para a ligao dupla. Esse

fato se deve ao fenmeno da ressonncia, que ocorre em compostos aromticos e

ser explicado detalhadamente no decorrer deste trabalho.

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2. Aromaticidade

Historicamente, por volta de 1800, o odor das substncias foi considerado

como primeiro critrio qualitativo utilizado para classificar substncias como

aromticas ou no.

Por volta da metade do sculo XIX alguns qumicos considerados

estruturalistas comearam a sugerir algumas propostas para a estrutura de

benzeno como a de Loschmidt (1861), Ladenburg (1869), Claus (1866), Dewar

(1866), e ArmstrongBayer (1887), sendo algumas delas quase ao mesmo tempo

que a de Kekul (1865), que seria a mais prxima da real estrutura do benzeno

Kekul props inicialmente que as duas formas do tipo ciclo-hexatrieno

existiam na forma de equilbrio, ou seja, duas estruturas qumicas distintas e

presentes em quantidades iguais.

Kekul

Figura 1 - Proposta inicial de Kekul para a estrutura do benzeno

J no incio do sculo XX, entendeu-se que no existia nenhum equilbrio

entre as formas do benzeno e sim estruturas cannicas de ressonncia que

perfazem um hbrido.

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Figura 2 - Estruturas de ressonncia do benzeno e seu hbrido

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Em 1929 a estrutura do benzeno seria definitivamente comprovada pela

obteno da primeira estrutura de raios-X de um derivado, o hexametilbenzeno.

No ano de 1931 Hckel, utilizando a teoria de orbitais moleculares esclareceu

muitos pontos sobre as estruturas eletrnicas dos compostos orgnicos e de

aspectos como a aromaticidade. Hckel mostrou que hidrocarbonetos cclicos com

(4n+2) eltrons (sendo num nmero inteiro) possuam uma estabilidadeextrade

energia, isto porque seriam compostos de camada de valncia fechada (sem

eltrons desemparelhados) aromticos.

Figura 3 Diagrama de orbitais para compostos de camada de valncia aberta e fechada

A teoria de Hckel passou a explicar um grande nmero de fenmenos,

reaes e a fazer parte do prprio conceito da aromaticidade.

Exceo da regra de Huckel:

Foi verificado que alguns compostos, como os anulenos, possuam o nmero

adequado de eltrons , mas no as demais propriedades de um composto

aromtico (estabilidade, reatividade, propriedades magnticas tpicas e planaridade

da molcula). As explicaes foram baseadas na falta de planaridade dos anulenos,

provocada pelas repulses dos hidrognios internos destas estruturas. Esta falta de

planaridade impedia uma boa conjugao dosistema, justificando o carter no

aromtico dos anulenos.

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2.1. Critrios de Aromaticidade

2.1.1. Critrios Energticos

Os compostos aromticos possuem estabilizao energtica em comparao

com aqueles que no apresentam aromaticidade. A estabilizao energtica pode

ser separada em dois tipos: a estabilizao termodinmica, a qual nos remete s

energias de ressonncia, a estabilidade cintica, diretamente relacionada ao

comportamento reacional.

Uma ligao dupla do ciclo-hexano possui entalpia de hidrogenao de 25,6

kcal/mol, e um ciclo-hexa-1,3-dieno possui entalpia de hidrogenao de 54,1

kcal/mol. A entalpia de hidrogenao prevista para um ciclo-hexatrieno hipottico

seria de 85,8 kcal/mol, entretanto, o valor observado menosexotrmicodo que o

valor previsto, ou seja, de 49,8 kcal/mol. Portanto, o benzeno mais estvel em 36,0

kcal/mol do que um ciclo-hexatrieno hipottico.

Figura 4 - Diagrama de energia - Energia de ressonncia do benzeno

Essa estabilidade adicional conhecida como energia de ressonncia do

benzeno (energia de estabilizao aromtica).Eltrons compartilhados por somente

dois ncleos constituem ligaes qumicas localizadas, enquanto eltrons

compartilhados por mais de dois ncleos constituem ligaes deslocalizadas. Para

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avaliar a estabilidade termodinmica existente em compostos cujos eltrons se

encontram deslocalizados, ou seja, aromticos, pode ser analisada em termos de

energia de ressonncia (ER). Essa energia pode ser usada para comparar sistemas

relacionados, no sendo uma grandeza fsica mensurvel.

possvel calcular a energia de ressonncia a partir da diferena entre as

energias dos orbitais de fronteira. Foi observado que quanto maior a estabilizao

aromtica de um composto, maior a diferena entre os orbitais de fronteira.

2.1.2. Critrios Geomtricos

O conceito de aromaticidade leva em considerao os comprimentos das

ligaes em funo da deslocalizao de eltrons em estruturas cclicas.

A molcula aromtica deve ser cclica e plana, e deve possuir em cada tomo

do sistema aromtico um orbital p. Todos os orbitais p devem ser paralelos para que

haja superposio continua entre eles.

.

Figura 5 - Representao estabilizada dos orbitaispdo anel benznico

2.1.3. Critrios Magnticos

Os compostos aromticos, quando submetidos a um campo magntico

externo, apresentam correntes diamagnticas.

Pauling mostrou que cada um dos eltrons pzdos carbonos aromticos so

livres para se movimentarem entre carbonos adjacentes, quando se encontram sob

ao de campo magntico externo. Desse modo, o movimento eletrnico cclico

induz o aparecimento das chamadas correntes de anel, que afetam as propriedades

magnticas das molculas.

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3. RESSONNCIA

Ao desenhar estruturas de Lewis, s vezes encontramos tomos que nos do

mais de uma maneira de colocar ligaes duplas e pares isolados. Nesses casos, o

arranjo real dos eltrons em uma determinada molcula uma mdia ponderada de

todas as estruturas de Lewis vlidos que podem ser feitas com essa conectividade

atmica. A molcula "real", o que, na verdade, existe no mundo, dito ser um

hbrido de ressonncia de todas as suas estruturas contribuintes de Lewis. Cada

estrutura que contribui para o hbrido de ressonncia uma estrutura de

ressonncia, conforme pode ser observado na Figura 6.

O exemplo clssico de ressonncia benzeno, C6H6. Existem duas

estruturas de Lewis para o benzeno, que diferem apenas na sua colocao de

ligaes duplas. Se alguma dessas estruturas fosse correta, o benzeno consistiria

alternando ligaes simples longas e ligaes duplas curtas. No entanto, verificou-se

experimentalmente que todas as seis ligaes no anel so idnticas e o

comprimento dessas ligaes diferente do esperado, visto que o Benzeno deveria

possuir ligaes com dois tipos diferentes de comprimento. Porm, a ligao entre

carbonos dessa molcula de 1,39 , que se comparado ao comprimento da

ligao simples (1,54) menor, e comparando com a ligao dupla (1,34)

maior. Isso se explica pela deslocalizao dos eltrons nas ligaes duplas do

benzeno em toda sua estrutura, gerando esse comprimento intermedirio para as

ligaes C-C.

____________

Estruturas de Ressonncia Hbrido de Ressonncia

Figura 6 - Estruturas de ressonncia de Benzeno e do hbrido de ressonncia

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De acordo com o modelo orbital, os carbonos do benzeno esto hibridizados

na forma sp: duas ligaes com carbonos adjacentes e a outra com um tomo de

hidrognio; todas essas ligaes so sigma, estando no mesmo plano. O carbono

fica ainda com um orbital p no hibridizado, para formar ligao pi com o tomo

vizinho; ento compreende-se que esta ligao estabelecida indiferentemente

entre os tomos adjacentes, ou seja, estas ligaes pi no tm localizaes rgidas

(so deslocalizadas) podendo ocorrer em qualquer parte da molcula.

Figura 7 - Hibridizao dos carbonos do Benzeno

Ligaes Sigma ()

6 orbitais Pi () Sistema Pi

deslocalizado

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4. Referncias Bibliogrficas

PERUZZO, Francisco Miragaia; CANTO, Eduardo Leite. Qumica na abordagem do

cotidiano, volume 3. So Paulo: Moderna, 2006

FELTRE, Ricardo. Qumica Qumica Orgnica, volume 3. So Paulo: Moderna, 1995

Sites Visitados:

Qumica nova interativa, Aromaticidade - Evoluo Histrica do Conceito e Critrios

Quantitativos. Disponvel em:

Acesso em: 16/08/2014

Quimica orgnica: aromticos e reaes eletrofilicas aromticas. Disponvel em:

Acesso em: 16/08/2014

Resonance (chemistry). Disponvel em:

Acesso em: 16/08/2014

Organic chemistry: covalent bonding. Disponvel em:

Acesso

em: 16/08/2014

Benzeno. Disponvel em:

Acesso em: 16/08/2014