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Page 1: Quimica organica

QUÍMICA ORGÂNCIA I

Unidade I: Teoria Estrutural

Profa. Ví[email protected]

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Atomismo gregoOs gregos antigos foram os primeiros a postular que a matéria era constituída de elementos indivisíveis.Demócrito X Aristóteles Demócrito (400 a.C.) defendia que a matéria NÃO poderia ser dividida indefinidamente.Aristóteles (350 a.C.) julgava a matéria como sendo contínua e formada pela combinação dos 4 elementos: terra, fogo, água e ar.Aristóteles estava ERRADO, contudo sua teoria persistiu por cerca de 2.000 anos. 

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Atomismo científico

John Dalton: 1800 d.C. Æ 1º modelo científico (baseado em dados

experimentais) Toda matéria é composta de átomos. Átomos de um mesmo elemento são idênticos. Átomos de elementos diferentes combinam-se em

razões constantes para formar compostos. Átomos são rearranjados nas reações. Essas idéias foram importantes para as definições

abaixo:

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Lei de Conservação das Massas:“Átomos não podem ser criados ou

destruídos”

Lei da Composição Constante:“Os elementos combinam-se em razões

fixas” 

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A descoberta da estrutura atômica (raios catódicos)

Raios catódicos (elétrons)?

Um tubo de raios catódicos (CRT) é um recipiente

profundo (ampola) com um eletrodo em cada extremidade.

Uma alta voltagem é aplicada entre os eletrodos, fazendo

com que partículas negativas se desloquem do catodo (-)

para o anodo (+).

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A descoberta da estrutura atômica (Radioatividade)

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Considere o seguinte experimento:Uma substância radioativa é colocada em um anteparo contendo um pequeno orifício de tal forma que um feixe de

radiação seja emitido pelo orifício.

A radiação passa entre duas chapas eletricamente carregadas e é detectada.

3 (três) pontos são observados no detector: um ponto desviado no sentido da chapa positiva, um ponto que não é afetado pelo campo elétrico, um ponto desviado no sentido da chapa negativa

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A descoberta da estrutura atômica

Modelo de Thompson:Pela separação da radiação,

conclui-se que o átomo

consistia de entidades

neutras (sem carga) e de

entidades carregadas (tanto

negativa quanto

positivamente).

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Thompson propôs que todas as espécies carregadas estavam presentes na superfície do átomo (ainda considerado esférico).Modelo do pudim de passas

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Experimento de Rutherford:

Uma fonte de partículas α

foi colocada na saída de

um detector circular.

As partículas α foram

lançadas através de uma

fina película de ouro, com o

seguinte resultado:

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A maioria das partículas passou diretamente através da

chapa, sem desviar.

Algumas foram desviadas com grandes ângulos.Modelo de Rutherford Para que a maioria das partículas α passasse através de um

pedaço da lâmina sem sofrer desvio, a maior parte do átomo

deveria consistir de uma carga negativa difusa de massa

baixa (o elétron).

Para explicar o pequeno número de desvios e em grau

elevado das partículas α, o centro do átomo deveria ser bem

denso e de uma carga positiva.

 

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Desta forma, o átomo seria

esférico com a carga

positiva localizada no centro

(ou núcleo) e a carga

negativa estaria difusa em

torno dele.

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Considerações de Bohr

Neils Bohr se valeu de seus

famosos postulados para

“contornar” as falhas do modelo

de Rutherford:1ºPostulado: Os elétrons

descrevem órbitas circulares

estacionárias ao redor do núcleo,

sem emitirem nem absorverem

energia.

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2º Postulado: Fornecendo energia

(elétrica, térmica, ...) a um átomo,

um ou mais elétrons a absorvem e

saltam para níveis mais afastados do

núcleo. Ocorrendo uma transição

eletrônica.

O retorno ao nível inicial é

acompanhado pela liberação de

energia na forma de ondas

eltromagnéticas como luz visível e

ultravioleta.

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Identificação dos átomos

Número atômico (Z)

é o número de prótons existentes no núcleo de um

átomo.

Número de massa(A)

é a soma do número de prótons (Z) e de nêutrons

(N) existentes num átomo.

Portanto:A = Z+ N

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Elemento químico

É o conjunto de todos os átomos com o mesmo

número atômico (Z).

Notação geral: A

Z X OU Z X A Número de massa

Número atômico

Íons:

Quando átomos (ou moléculas) perdem elétrons,

tornam-se íons com carga positiva (cátions). Na Na+ + e-

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Quando ocorre ganho de elétrons, formam-se íons com carga negativa

(ânions).

Cl + e- Cl-

A quantidade de elétrons perdida ou ganha depende da posição na T.P.

Considere os seguintes exemplos:

1737Cl

1737Cl -

O núcleo não se altera.

Portanto A e Z também não.

A alteração ocorre na

eletrosfera

Acrescentando um elétron

20 nêutrons17 prótons

17 elétrons

20 nêutrons17 prótons

18elétrons

Símbolo que indica que um átomo neutro ganhou1 e-

Excesso de uma carga -

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2311Na 23

11Na + Átomo neutro

O núcleo não se altera Portanto A e Z também não.

Retirando um elétronSímbolo que indica que um átomo neutro perdeu 1 e-

12nêutrons11prótons

11elétrons A alteração ocorre na eletrosfera

12nêutrons11prótons

10elétrons

Excesso de uma carga           +

Isótopos, Isóbaros e IsótonosIsótopos são átomos com mesmo número de prótons

(Z) e diferente número de massa (A).

1H1 1H2

1H3

8O16

8 O17

8O18

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Isóbaros são átomos de diferentes números de prótons (elementos diferentes), mas que possuem o mesmo número de massa (A).

19K40 20Ca40

Isótonos são átomos de difentes números de prótons(elementos diferentes), diferentes numero de massa e, porém com mesmo número de nêutrons.

17Cl37 20Ca40

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Exercícios:1) O número de prótons, nêutrons e elétrons representados por 56Ba138 +2 é, respectivamente:a) 56,82 e 56b) 56,82 e 54c) 56,82 e 58

2) Quantos prótons, nêutrons e elétrons apresenta o átomo que é representado por 55

25Mn?

3) O número atômico do elemento X é 30.Os íons X+2 e Y-3 são isoeletrônicos. Escolha a opção correta para o número atômico de Y.a) 33 b) 31 c)3 d)28 e)25

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Mecânica Quântica eorbitais atômicos

Schrödinger propôs uma equação que contém os termos

onda e partícula.A equação de Schrödinger necessita de 3 números quânticos:

1. principal, n: é o mesmo n de Bohr (nível). À medida que n aumenta, o

orbital torna-se maior e o elétron passa mais tempo mais distante do

núcleo.

2. azimutal, ℓ: depende do valor de n, varia de 0 até n -1.

Normalmente usamos letras (s, p, d e f ) para designar os orbitais com ℓ=

0, 1, 2 e 3, respectivamente.

3. magnético, mℓ: depende de ℓ, com valores inteiros entre -ℓ e

+ℓ,fornecendo a orientação do orbital no espaço.

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Distribuição eletrônica em átomos neutros

1s2

2s2      2p6

3s2       3p6      3d10

4s2        4p6      4d10        4f14                                    1s2

5s2         5p6      5d10       5f14                   Nível                     

6s2          6p6      6d10                                                    subnível

7s2

Legenda

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Exemplificando:

11Na 1s2 2s2 2p6 3s2

17Cl 1s2 2s2 2p6 3s2 3p5

Distribuição eletrônica em íons

Ao acrescentar ou retirar elétrons de um átomo

para elaborar a configuração eletrônica de um íon,

devemos realizar essa operação com a camada

de valência, que é a camada mais afastada do

núcleo.

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Ex: 11Na 11Na+

        17Cl                                  17Cl-         

Retirando 1 elétron 

Acrescentando 1 elétron 

1s2 2s2 2p6

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6

Orbitais eletrônicoss

P

d

f

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Os orbitais são preenchidos em ordem crescente de nível

(n).

Regra de Hund: para orbitais degenerados (?), os

elétrons preenchem cada orbital isoladamente antes de

qualquer orbital receber um segundo elétron.

Princípio da exclusão de Pauli: 2 elétrons com o mesmo

número magnético de spin (ms) não podem ocupar o

mesmo orbital.

Ex: 11Na  1s2 2s2 2p6  3s1

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Ligações Químicas

EstabilidadeGases nobres

Ligação Ligação iônica Metal +Não -metalLigação covalente Não-metal+Não-metalLigação metálica Metal+Não-metal

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Ligação Iônica

União de íons Metal Não-metal 1, 2, 3 e- na C.V 5,6,7 e- na C.V Doar elétrons Receber elétrons Íon + (Cátion) Íon – (Ânion)

Ex:11Na 1s2 2s2 2p6 3s1 metal doar 1 e-

8O 1s2 2s2 2p4 não-metal receber 2 e-

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• Na+

• Na0 O

          Íons formados Fórmula do composto 2 [Na]+ [O]2- Na2O

Regra Prática

Cc+ Aa- CaAc

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Ligação CovalenteCompartilhamento de íonsNão-metal + Não -metal + Hidrogênio 4,5,6 ou 7 e- na C.V 1 e- na C.V

Fórmula eletrônica Fórmula estrutural Fórmula

de Lewis molecular

Ex:H O H H - O - H H2O

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  EX: H H H-H                   H2

       

       O O O═O O2

       N       N                        N ═ N                     N2


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