Ciências da Natureza e suas
Tecnologias - Química
Ensino Médio, 3ª Série
Cisão de ligação, Reagentes orgânicos
e efeito de grupos substituintes
QUÍMICA, 3º Ano do Ensino Médio
Cisão de ligação, Reagentes orgânicos e efeito de grupos
substituintes
NESTA AULA...
Você vai entender como acontecem as quebras de
ligação nas reações orgânicas e seus tipos.
Vai relacionar os conhecimentos sobre radicais
livres na medicina, na alimentação e no cotidiano.
Vai entender como as substituições em compostos
aromáticos dependem de alguns grupos e suas
propriedades.
QUÍMICA, 3º Ano do Ensino Médio
Cisão de ligação, Reagentes orgânicos e efeito de grupos
substituintes
Reações moleculares
O processo de quebrar algumas ligações das
moléculas dos reagentes a fim de gerar novos
produtos ocorre de duas formas:
a) de forma rápida (se a quebra for fácil);
b) de forma demorada (se a quebra for difícil e em
condições específicas).
As ligações mais comuns presentes em compostos
orgânicos são do tipo covalente.
QUÍMICA, 3º Ano do Ensino Médio
Cisão de ligação, Reagentes orgânicos e efeito de grupos
substituintes
Características das ligações
Algumas características que influenciam na quebra
de ligações:
1) comprimento da ligação (cada tipo tem sua
distância bem definida);
Tipo de
ligação
Comprimento (em
angstrom)
Simples
1,54
Dupla
1,34
Tripla
1,20
Ligação C – H
1,08
QUÍMICA, 3º Ano do Ensino Médio
Cisão de ligação, Reagentes orgânicos e efeito de grupos
substituintes
Características das ligações
2) ângulo entre duas ligações (sp³, sp² e sp);
C
180º
Imagem: Sven / Creative Commons
Attribution-Share Alike 3.0 Unported
sp³
Imagem: Amelliug / Creative Commons
Attribution-Share Alike 3.0 Unported
sp2
sp
QUÍMICA, 3º Ano do Ensino Médio
Cisão de ligação, Reagentes orgânicos e efeito de grupos
substituintes
Características das ligações
3) energia de ligação (quanto menor a energia,
mais fácil quebrar a ligação);
Ligação Energia de rede (kJ/mol) Comprimenro da ligação (nm)
C–C
370
0,150
C=C
680
0,13
CΞC
890
0,12
C–H
435
0,11
C–N
305
0,15
C–O
360
0,14
C=O
535
0,12
C–F
450
0,14
C – Cl
340
0,18
O–H
500
1,10
O–O
220
1,15
O – Si
375
0,16
N–O
250
0,12
N–H
430
0,10
F–F
160
0,14
H–H
435
0,074
(1)
QUÍMICA, 3º Ano do Ensino Médio
Cisão de ligação, Reagentes orgânicos e efeito de grupos
substituintes
Características das ligações
4) a polaridade (que, a partir da eletronegatividade,
prevê como a ligação quebrará).
Exemplo:
Que produtos teremos na reação
δ+
A parte positiva da
molécula deverá reagir
com o íon negativo da
outra substância e vice-versa
δ-
H3C–Cl + Na+ + OH-  ?
H3Cl + NaOH  H3C–OH + NaCl
QUÍMICA, 3º Ano do Ensino Médio
Cisão de ligação, Reagentes orgânicos e efeito de grupos
substituintes
Tipos de cisões das ligações
Cisão homolítica ou homólise: ocorre quando o par
eletrônico é quebrado por igual.
Exemplo:
A
*
x
B

CH3–CH3
A

+
*
2
*
x
CH3
B
QUÍMICA, 3º Ano do Ensino Médio
Cisão de ligação, Reagentes orgânicos e efeito de grupos
substituintes
Cada partícula formada após a quebra homolítica é
chamada de RADICAL LIVRE e é eletricamente
neutra.
Os radicais livres são instáveis e muito reativos.
A cisão homolítica ocorre em ligações apolares e
sob altas temperaturas ou com presença de luz UV.
QUÍMICA, 3º Ano do Ensino Médio
Cisão de ligação, Reagentes orgânicos e efeito de grupos
substituintes
Radicais livres e Medicina
O corpo envelhece e os radicais
têm
parte
nisso.
Mas
a
presença de radicais livres em
excesso pode danificar células
saudáveis e causar doenças
como
inflamações,
doenças
degenerativas e até câncer. (2)
Imagem: Rasterized / Creative Commons
Attribution 2.0 Generic
O corpo produz radicais livres a partir da
respiração e controla a quantidade desses radicais
utilizando enzimas protetoras produzidas por nosso
metabolismo.
QUÍMICA, 3º Ano do Ensino Médio
Cisão de ligação, Reagentes orgânicos e efeito de grupos
substituintes
Perigos do bronzeamento artificial
Para manter o bronzeado em dia,
muitos homens e mulheres optam por
utilizar o chamado bronzeamento
artificial, que é uma superexposição a
raios UVA e UVB por meio de uma
câmara.
Imagem: Evil Erin / Creative Commons
Attribution 2.0 Generic
Essa exposição pode causar uma
liberação não controlada de radicais
livres
e
gerar
envelhecimento
precoce
das
células
da
pele,
queimaduras e até câncer.
É fundamental procurar clínicas de
estética legalizadas e em condições
de higiene adequadas.
Imagem: Janneman / Creative Commons
Attribution-Share Alike 3.0 Unported
QUÍMICA, 3º Ano do Ensino Médio
Cisão de ligação, Reagentes orgânicos e efeito de grupos
substituintes
Antioxidantes
Alguns alimentos combatem os radicais livres no nosso corpo,
ligando-se a eles; são os chamados antioxidantes.
Os principais antioxidantes são o licopeno, os flavonoides, os
ácidos graxos, o betacaroteno e algumas vitaminas.
Os alimentos que contêm essas substâncias são frutas cítricas,
cenoura, tomate, linhaça, oleaginosas e chá verde.
Imagem: Ondef9day / Creative Commons
Attribution 3.0 Unported
Imagem: Kanko / Creative Commons
Attribution 2.0 Generic
Imagem: Kander / Domínio Público
QUÍMICA, 3º Ano do Ensino Médio
Cisão de ligação, Reagentes orgânicos e efeito de grupos
substituintes
Tipos de cisões das ligações
Cisão heterolítica ou heterólise: ocorre quando o
par eletrônico é quebrado de forma desigual.
Exemplo:
A
*
x
B

A+
+
*
x
B-
Nessa reação, A tornou-se um cátion e B tornou-se
um ânion.
QUÍMICA, 3º Ano do Ensino Médio
Cisão de ligação, Reagentes orgânicos e efeito de grupos
substituintes
Para reações em que compostos orgânicos sofrem
cisão heterolítica, o íon positivo de carbono é
chamado de CARBOCÁTION e o íon negativo de
CARBÂNION.
C+ Z
C:Z
Heterólise
Carbocátion
+
C :- Z
(3)
Carbânion
QUÍMICA, 3º Ano do Ensino Médio
Cisão de ligação, Reagentes orgânicos e efeito de grupos
substituintes
Em reações orgânicas, é preciso determinar dois
termos importantes que estarão presentes a partir
de agora:
SUBSTRATO (S): espécie química orgânica que
vai ser atacada.
REAGENTE:
espécie
química
orgânica
inorgânica que vai atacar o substrato.
ou
QUÍMICA, 3º Ano do Ensino Médio
Cisão de ligação, Reagentes orgânicos e efeito de grupos
substituintes
Se as reações orgânicas são divididas em reações
de radicais livres e reações iônicas, podemos dizer
que, nas reações de radicais livres que reagem
com a molécula orgânica, ela é um radical livre.
Exemplo:
.
.CH
Radical livre
Cl
.
Cl2  2Cl
+
.
CH4 
3
+ HCl
O radical (Cl ) ataca o substrato (CH4).
QUÍMICA, 3º Ano do Ensino Médio
Cisão de ligação, Reagentes orgânicos e efeito de grupos
substituintes
Nas reações iônicas, existem dois tipos de reagentes:
Reagentes ELETRÓFILOS (E): espécie química que
aceita um par de elétrons para formar uma nova
ligação.
Reagentes NUCLEÓFILOS (:Nu): espécie química que
doa um par de elétrons para formar uma nova ligação.
S:
S
+
+
E

S : E (reação eletrófila)
:Nu

S : Nu (reação nucleófila)
QUÍMICA, 3º Ano do Ensino Médio
Cisão de ligação, Reagentes orgânicos e efeito de grupos
substituintes
Exemplos de reagentes eletrófilos e nucleófilos:
Reagentes eletrófilos
NO2+
Reagentes nucleófilos
OH-
SO3H+
ZnCl2
AlCl3
ORSRH2O:
FeCl3
Íons de carbônio
:NH3
Íons de carbânion
QUÍMICA, 3º Ano do Ensino Médio
Cisão de ligação, Reagentes orgânicos e efeito de grupos
substituintes
Para exercitar, identifique
abaixo é eletrofílico:
a) NH3
b) HCN
c) H3O+
d) ROH
e) H2O
qual dos reagentes
Agora, identifique qual dos reagentes abaixo é
nucleófilo:
a) BF3
b) H3O+
c) AlCl3
d) Cl2
e) H2O
QUÍMICA, 3º Ano do Ensino Médio
Cisão de ligação, Reagentes orgânicos e efeito de grupos
substituintes
EFEITO DE GRUPOS SUBSTITUINTES
Existem grupos que facilitam e
orientam para as posições
orto e para e existem grupos
que dificultam e orientam a
entrada para a posição meta.
Imagem: Isilanes / Domínio Público
Em compostos aromáticos, a velocidade da reação
e o produto que se obtém são influenciados se já
existem um radical ou grupo ligado ao anel.
QUÍMICA, 3º Ano do Ensino Médio
Cisão de ligação, Reagentes orgânicos e efeito de grupos
substituintes
O primeiro grupo é chamado ATIVANTES e ORTO-PARA-DIRIGENTES (ordem decrescente de intensidade).
–NH2
>
–OH
>
–O–R > –NHCO–R
–R (alquila)
>
fenila
>
E o segundo grupo são DESATIVANTES e META-DIRIGENTES (ordem decrescente de intensidade).
–NO2 > –NR3 > –CN > –COOH > –COOR > –SO3H
> –COH > –COR
QUÍMICA, 3º Ano do Ensino Médio
Cisão de ligação, Reagentes orgânicos e efeito de grupos
substituintes
EXERCÍCIOS
Da nitração (HNO3(concentrado)+ H2SO4 (concentrado), a 30°C) de
um certo derivado do benzeno equacionada por:
A
+
+ NO 2 
NO2
Fazem-se as seguintes afirmações:
I. O grupo A é orto-para-dirigente.
II. O grupo A é meta-dirigente.
III. Ocorre reação de substituição eletrófila.
IV. Ocorre reação de adição nucleófila.
V. Ocorre reação de eliminação.
São corretas apenas as afirmações:
a) II e IV.
b) I e III.
c) II e V. d) I e IV.
A
e) II e III.
QUÍMICA, 3º Ano do Ensino Médio
Cisão de ligação, Reagentes orgânicos e efeito de grupos
substituintes
EXERCÍCIOS
(PUC-SP) Das ligações abaixo, qual terá maior tendência a
sofrer ruptura heterolítica?
a) CH3–H
b) CH3–NO2
c) CH3–F
d) CH3–CH3
e) CH3–NH2
QUÍMICA, 3º Ano do Ensino Médio
Cisão de ligação, Reagentes orgânicos e efeito de grupos
substituintes
PARA LER
Interessante reportagem na Revista Superinteressante de
março de 2006 sobre os cuidados com a pele e a relação com
os radicais livres e os raios UVA e UVB.
Disponível no link:http://super.abril.com.br/saude/cuide-sua-
pele-446374.shtml
Leia e discuta com seus colegas!
Referências
Slide Referência
06
(1) Ligação Química
(2) Radicais livres: conceitos, doenças
10 relacionadas, sistema de defesa e estresse
oxidativo
14
(3) Unirio. Apostila de Química Orgânica
Site consultado
Data acesso
http://www.portalsaofrancisco.com.br/alfa/ligaca 15/07/2012
o-quimica/ligacao-quimica-16.php
15/07/2012
http://www.scielo.br/pdf/ramb/v43n1/2075.pdf
http://www.unirio.br/laqam/organica/aula_1.pdf 14/07/2012
Tabela de Imagens
n° do
slide
5a
5b
10
11a
11b
12a
12b
direito da imagem como está ao lado da
foto
Sven / Creative Commons Attribution-Share http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Sp3Alike 3.0 Unported
Orbital.svg
Amelliug / Creative Commons Attribution- http://commons.wikimedia.org/wiki/File:3sp2.svg
Share Alike 3.0 Unported
Kashif Mardani / Creative Commons
http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Old_wom
Attribution 2.0 Generic
an_of_Swat.jpg
Evil Erin / Creative Commons Attribution 2.0 http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Tanning_b
Generic
ed_in_use.jpg
Janneman / Creative Commons Attribution- http://commons.wikimedia.org/wiki/File:715pxShare Alike 3.0 Unported
Sunbedoff_large.jpg
Ondef9day / Creative Commons Attribution http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Fruits.png
3.0 Unported
Kanko / Creative Commons Attribution 2.0 http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Morning_
Generic
cup_of_green_tea.jpg
12c Kander / Domínio Público
20
link do site onde se consegiu a informação
Isilanes / Domínio Público
Data do
Acesso
23/08/2012
23/08/2012
23/08/2012
23/08/2012
23/08/2012
23/08/2012
23/08/2012
http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Carrots.JP 23/08/2012
G
http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Ortho23/08/2012
meta-para.svg