12- A energia de dissociação (homolítica) do metano 368 kJ / mol, do metil-propano e do tolueno são respectivamente 438 , 390 e . Explique o porquê destas diferenças.

Passo 1

Beleza, então o enunciado pede pra explicar por que as energias de dissociação homolítica do enlace C–H são diferentes em:
  • Metano (CH₃–H): 438 kJ/mol
  • Metil-propano (ou tert-butano, (CH₃)₃C–H): 390 kJ/mol
  • Tolueno ((C₆H₅)CH₂–H): 368 kJ/mol
Matéria: Ligações químicas e estabilidade de radicais (teoria de ligação homolítica, energias de dissociação, efeitos de hiperconjugação e ressonância).
O que vamos precisar:
  1. Entender o que é energia de dissociação homolítica (BDE).
  2. Saber que BDE menor significa radical mais estável.
  3. Conhecer os efeitos de estabilização de radicais por hiperconjugação e ressonância.

Passo 2

Primeiro, o que é energia de dissociação homolítica?
Quando a gente quebra um enlace A–B de forma homolítica, cada átomo leva um elétron:
A–B → A• + B•
A energia necessária pra isso é chamada de Bond Dissociation Energy (BDE). Quanto mais estável for o radical (A• ou B•), menos energia a gente precisa meter pra quebrar o enlace.

Passo 3

Agora, como avaliamos a estabilidade de um radical?
  1. Hiperconjugação: quando um radical R–C• tem vizinhos com hidrogênios ou grupos doadores, os orbitais σ(C–H) podem “doar” densidade eletrônica pro orbital semi-ocupado do radical. Isso estabiliza. Quanto mais grupos doadores (–CH₃), mais hiperconjugação e mais estabilidade.
  2. Ressonância: se o radical pode espalhar seu elétron não pareado por um sistema π (anel aromático, dupla ligação etc.), isso deixa o radical muito mais estável.

Passo 4

Aplicando aos casos:
  • Radical metil (CH₃•): não tem vizinhos com Hiperconjugação significativa nem ressonância. É o menos estável.
  • Radical terc-butílico ((CH₃)₃C•): tem três grupos –CH₃ ao redor. Cada grupo dá hiperconjugação, então ele é bem mais estável que o metil.
  • Radical benzílico ((C₆H₅)CH₂•): o elétron não pareado pode se delocalizar no anel aromático (fenil). Isso é ressonância, e estabiliza MUITO o radical.
Ordem de estabilidade dos radicais:
CH₃• < (CH₃)₃C• < C₆H₅–CH₂•

Passo 5

Como a BDE é inversamente proporcional à estabilidade do radical formado, vem:
maior estabilidade → menor BDE.
Logo, os valores refletem:
Metano (mais instável → precisa de 438 kJ/mol)
tert-Butano (mais estável via hiperconjugação → 390 kJ/mol)
Tolueno (mais estável via ressonância → 368 kJ/mol)

Resposta

As diferenças nas energias de dissociação homolítica ocorrem porque o radical formado em cada caso tem estabilidade diferente: o radical metil é o menos estável (BDE maior), o terc-butílico ganha estabilidade extra por hiperconjugação (BDE intermediário) e o benzílico é o mais estável graças à ressonância no anel aromático (BDE mais baixo).

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