- a) Mostre que tipo de espécies podem se formar quando acontece uma cisão heterolítica na ligação C-Cl em
.
b) faça o mesmo quando acontece uma clivagem homolítica na ligação C-Cl.
b) faça o mesmo quando acontece uma clivagem homolítica na ligação C-Cl.
Passo 1
O enunciado pede duas coisas distintas sobre a ligação C–Cl do composto
:
- (a) Identificar que tipo de espécies surgem se a ligação sofre uma cisão heterolítica.
- (b) Identificar que tipo de espécies surgem se a ligação sofre uma clivagem homolítica.
Informação dada: a molécula inicial é
(terc‑butil cloreto). Não há mais dados numéricos; a pergunta é conceitual sobre os produtos da quebra da ligação C–Cl.
Passo 2
O que é cisão heterolítica (explicação didática)?
- Definição simples: numa cisão heterolítica, o par de elétrons da ligação fica com um dos átomos — ou seja, os dois elétrons da ligação vão para um dos fragmentos. Resultado: formam‑se íons (uma carga positiva e uma negativa).
- Como escrever isso para o nosso caso: se os dois elétrons da ligação C–Cl forem para o cloro, a equação da quebra é
- Interpretação da seta de elétrons (curved arrow): a seta sai da ligação C–Cl apontando para o cloro, indicando que o par eletrônico da ligação termina no cloro.
Passo 3
Por que o resultado mais provável da heterólise é
? (aula rápida de estabilidade)
- Eletronegatividade: o cloro (
) é mais eletronegativo que o carbono ( ). Em termos práticos, isso significa que, quando a ligação se rompe de forma heterolítica, é energeticamente mais fácil para o par de elétrons ficar no átomo mais eletronegativo (o cloro), formando . - Estabilidade do carbocátion terciário: o íon
é um carbocátion terciário. Terc‑carbocátions são relativamente estáveis porque os grupos metila vizinhos doam densidade eletrônica por efeito indutivo positivo ( ) e, importantíssimo, por hiperconjugação. - Hiperconjugação (explicação simples): é a estabilização que ocorre quando ligações
adjacentes podem “compartilhar” (parcialmente) densidade com o centro positivo — cada ligação C–H ao lado do carbocátion fornece uma pequena estabilização. Quanto mais grupos alquila e mais hidrogênios adjacentes, maior a hiperconjugação.
- Hiperconjugação (explicação simples): é a estabilização que ocorre quando ligações
- Solvatação e tamanho do ânion:
é bem estabilizado em meios polares (solvatação) e, por ser relativamente grande, dispersa bem a carga negativa. Isso torna a formação de favorável.
Passo 4
Existe a alternativa teórica inversa na heterólise? (não pule etapas)
- Sim: em princípio a heterólise poderia ocorrer fazendo com que os dois elétrons fiquem no carbono, gerando
- Por que isso é muito improvável aqui:
-
é altamente desestabilizado: cloro, sendo eletronegativo, não gosta de perder elétrons a ponto de ficar com carga positiva. -
(carbanião terciário) também é relativamente instável: grupos alquila tendem a desestabilizar carga negativa no carbono por efeito indutivo (+I); carbanions preferem estar em carbonos menos substituídos ou serem estabilizados por efeitos de ressonância/eletronegatividade de átomos vizinhos.
-
- Conclusão: a formação de
é a via heterolítica mais plausível; a via inversa é teoricamente possível, mas energeticamente muito desfavorecida.
Passo 5
O que é clivagem homolítica (explicação didática) e como se aplica ao nosso caso?
- Definição simples: na clivagem homolítica, a ligação se quebra de modo que cada átomo fica com um elétron da ligação — ou seja, os dois elétrons são divididos igualmente. Resultado: formam‑se radical livre (espécies com elétron desemparelhado).
- Escrever a reação no nosso caso:
- Notação: o ponto
indica o elétron desemparelhado (radical). - Estabilidade dos radicais: o radical terciário
é relativamente estável comparado a radicais secundários ou primários, de novo por hiperconjugação — as mesmas interações que estabilizam carbocátions ajudam, embora a ordem de estabilidade entre carbocátions e radicais seja diferente. - Quando ocorre homólise: normalmente por fornecimento de energia (luz, calor) ou por iniciadores que geram radicais; é comum em reações de substituição radicalar (por ex., cloração radicalar de alcanos).
Passo 6
Resumo prático para a prova (como reconhecer e escrever rapidamente)
- Heterólise: escreva dois íons. Para C–Cl em
o produto mais esperado é . Justifique rapidamente: cloro é mais eletronegativo e estabiliza carga negativa; carbocátion terciário é relativamente estável por hiperconjugação e efeito indutivo. - Homólise: escreva dois radicais. Para o mesmo composto escreve-se
. Justifique: cada átomo fica com um elétron da ligação; ocorre sob luz/ calor/ iniciadores e gera radicais.
Resposta
(a)
e
(predominante; a via oposta
é muito desfavorecida).
(b) e
.
(b)