Viso Geral das Reaes Orgnicas e MecanismosQUMICA ORGNICA
FUNDAMENTAL 2005/2
Viso geral das reaes orgnicas e mecanismos Mecanismo de reao -
descrio dos eventos que ocorrem no nvel molecular, quando os
reagentes se transformam nos produtos. a reao qumica descreve o que
ocorre, enquanto o mecanismo descreve como ocorre.H2C=CH2 + HBr
H3CCH2Br
H C H C
H H
H Br
H H C C H
H H
Br
-
H H C C H
H
H
Br
Clivagem da ligao covalente
Clivagem homoltica - Homlise
A B
A
+
B
Radicais
Clivagem heteroltica - Heterlise
A B
A+ + B ons
Classificao das reaes orgnicasReaes polaresA + B A BH O H C H HH
A
H O H H C
H + H A-
Reaes via radicais livresRad + C C
A + BRad C C
A B
Reaes pericclicasO + OCH3 CH3O O O OCH3
Dieno
Dienfilo
Estado de Transio
Classes de reaes orgnicasADIO + B pA-B SUBSTITUTIO + C-D p A-C +
B-D
A
COHHNO3 H2SO4
OH O 2N NO 2
cido pcrico NO 2ELIMINAO A p B + CHO
REARRANJOS
H Cl H ClEtONa Etanol
H3C
HH3O+
CH3 H3C H H O H
ClO
H3C
H H H
calor
Testosterona
Principais intermedirios de reaoCarbnion Geometria Piramidal -
sp3
$
Carboction Geometria Trigonal - sp2
$
Radical Geometria varivel entre trigonal (sp2) e piramidal
(sp3)
Carbeno Geometria Trigonal - sp2 Geometria Linear - sp
Tripleto Singleto
Stios de reao em molculas orgnicasO
Stios cidos e bsicos
C OH
+
Na OH+
+
-
O
C O Na+ ++
-
H2O
NH2
+
H O HCl H
NH3Cl +
-
H2O
Ligaes polares
H H3C
H Cl
+
Na OH
+
-
H H H3C OH
+
Na Cl
+
-
Ligaes mltiplasC
C
C
C
C
C
H
+
C
C H
Combinao de vrios stios
Base de Lewis O H Stio polar
C H H H Ligao mltipla cido de Lewis
Parmetros termodinmicos e cinticos das reaes qumicasEQUILBRIO
QUMICO - Em que sentido a reao se processa?aA + bB cC + dD
[Produtos] Keq = = [Reagentes] [C]c[D]d [A]a[B]b
Constante de Equilbrio (Keq) p indicar o sentido energeticamente
favorecido da reaoKeq > 1 Keq < 1 [C]c[D]d > [A]a[B]b >
[A]a[B]b [C]c[D]d (sentido direto) (sentido inverso)
Para que uma reao tenha Keq favorvel, o nvel de energia dos
produtos deve ser mais baixo do que o nvel de energia dos
reagentes. A combinao Keq e (Go utilizada para avaliar se uma
determinada reao favorecida
ENERGIA LIVRE DE GIBBS ((GS) - A que se deve a (( variao de
energia livre?(Go = (Ho T(So, onde: (Go = Energia Livre Padro de
Gibbs (Ho = Variao de Entalpia padro (calor de reao) (S o = Variao
de Entropia (grau de desordem) T = Temperatura (K)(Ho < ZERO -
reao exotrmica ou exergnica (Ho > ZERO - reao endotrmica ou
endergnica (So > ZERO - maior grau de liberdade (A p B + C) (So
< ZERO - menor grau de liberdade (A + B p C) (Go < ZERO -
reao espontnea [(Ho (-) e (So (+) ou (Ho (+) e (So (+) de valor
elevado] (Go > ZERO - reao no espontnea [(Ho (+) e (So (-) ou
(Ho (-) e (So (-) de valor elevado] Muitas vezes a (So desprezvel,
portanto, (Go $ (Ho
VELOCIDADE DE REAO - A reao rpida ou lenta? De forma geral,
vrios caminhos de reao podem competir entre si e a distribuio dos
produtos da reao podem no ser determinada por uma posio de
equilbrio ou pela grandeza da energia, mas pela reao que ocorre
mais rapidamente.
A
+
B
p
C
V = d[C]/dt = - d[A]/dt = - d[B]/dt = K[A][B]
Teoria das colises e do estado de transioPela teoria das colises
a velocidade de uma reao ser determinada por trs fatores: Freqncia
das colises - A velocidade de uma reao diretamente proporcional
freqncia de colises, que por sua vez depende da concentrao e da
temperatura. Probabilidade das colises (orientao) - A partir das
orientaes possveis a coliso efetiva ser proveniente dos choques com
orientao adequada. Energia das colises- Estado de Transio () e
Energia de Ativao (Eat).
Estado de Transio () e Energia de Ativao (Eat)
Grfico tridimensional da energia
Anlise da velocidade das reaes pela Eat
Eat de uma reao espontnea
Eat de uma reao no espontnea
Diagramas hipotticos de reaes
Qualquer reao que envolva quebra de ligaes necessita de Eat. A
Eat de uma etapa de reao em que h quebra de ligaes e no h formao de
ligaes igual ao (H. A Eat de uma etapa de reao em que h formao de
ligaes e no h quebra de ligaes igual ao a zero. Fatores que tendem
a estabilizar o ET diminuem a Eat e viceversa. Qualquer fator
diminua Eat aumenta a velocidade da reao (catalisadores).
Reaes competitivas
O papel do catalisador
Efeito da temperatura na velocidade das reaesK = Ae-Eat/RTK =
constante de velocidade A = fator de Arrhenius (freqncia das
colises e fator probabilidade, independe dos requisitos de
energia). e = 2,718 (base de log. Naturais) Eat = Energia de
AtivaoR = 1,986 cal/kmol (const. dos gases)
Reaes em vrias etapas
