12- A energia de dissociação (homolítica) do metano
, 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:
O que vamos precisar:
- Entender o que é energia de dissociação homolítica (BDE).
- Saber que BDE menor significa radical mais estável.
- 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.
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?
- 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.
- 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•
CH₃• < (CH₃)₃C• < C₆H₅–CH₂•
Passo 5
Como a BDE é inversamente proporcional à estabilidade do radical formado, vem:
maior estabilidade → menor BDE.
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)
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).