- Discuta sobre a relação entre força de ligação e reatividade de uma espécie química. Exemplifique os seus comentários.
Passo 1
O enunciado pede para discutir como a força de ligação (ou energia de dissociação de ligação) influencia a reatividade de uma espécie química. Vamos usar conceitos de termodinâmica (energia de ligação) e cinética química (barreiras de ativação) e depois ilustrar com exemplos de haletos de alquila e de halogênios diatômicos.
Passo 2
Primeiro, definimos a energia de dissociação de ligação
: é a energia necessária para romper homoliticamente uma ligação A–B no estado gasoso. Quanto maior
, mais forte é a ligação e mais energia é exigida para iniciar a reação. Em termos de cinética, uma ligação mais forte eleva a barreira de ativação
, reduzindo a constante de velocidade
, segundo a equação de Arrhenius:
Portanto, menor
costuma significar maior reatividade, pois é mais fácil romper a ligação inicial que leva ao complexo ativado.
Passo 3
Exemplo em reações de substituição nucleofílica (SN
ou SN
) de haletos de alquila R–X. As energias de dissociação aproximadas (BDE, bond dissociation energy) são:
Como
é a ligação mais fraca, os haletos de alquila iodados reagem muito mais rápido em SN
e SN
que os brometos, cloretos e fluoretos. Por exemplo, em SN
, a formação do carbocátion R
ocorre mais facilmente quando X
I, pois é preciso menos energia para soltar
do carbono.
Passo 4
Outro exemplo é a homólise de halogênios diatômicos
em reações de halogenação radicalar de alcanos. As energias de ligação são aproximadamente:
Como
é a ligação mais fraca, em princípio seria fácil gerar radicais I
, mas a reação de halogenação com
é pouco favorável termodinamicamente. Já
e
têm BDE moderada e conduzem bem à halogenação de alcanos. A reatividade depende, portanto, não só da facilidade de romper
, mas também do balanço energético da abstração de H e da formação de H–X.
Passo 5
Em resumo, a força de ligação (energia de dissociação) é um dos principais fatores que define a reatividade: ligações mais fracas tornam mais fácil atravessar a barreira de ativação e geram intermediários (radicais ou íons) com menor custo energético. Entretanto, efeitos eletrônicos (estabilidade de intermediários), estéreos e termodinâmicos também influenciam o comportamento global da reação.
Resposta
A reatividade de uma espécie química aumenta quando a ligação que deve ser rompida tem menor energia de dissociação, pois isso reduz a barreira de ativação e acelera a reação. Exemplos:
– Haletos de alquila: R–I reagem muito mais rápido que R–Br, R–Cl ou R–F porque .
– Halogênios diatômicos: ligações mais frágeis facilitam a geração de radicais, mas a reatividade final depende também do balanço energético das etapas subsequentes.
– Haletos de alquila: R–I reagem muito mais rápido que R–Br, R–Cl ou R–F porque
– Halogênios diatômicos: ligações mais frágeis