4- Nomeie a transição eletrônica possível quando a luz UV é absorvida por - a) HCHO b) Metano c)
d) Acetona e) Etanol. Explique os seguintes termos usados em espectroscopia UV: a) Cromóforo e b) Auxocromo com exemplos adequados.
Passo 1
O enunciado pede duas coisas: (1) para cada uma das molécula abaixo, nomear qual(is) transição(ões) eletrônica(s) é(são) possível(is) quando a molécula absorve luz ultravioleta, e (2) explicar dois termos usados em espectroscopia UV: (a) cromóforo e (b) auxocromo, com exemplos. As moléculas dadas são:
(formaldeído), metano (
),
(clorometano), acetona (
) e etanol (
).
Informações relevantes que o enunciado dá (implícitas): queremos identificar quais tipos de transição eletrônica (por exemplo ,
,
,
, etc.) cada molécula pode apresentar ao absorver UV, e também definir cromóforo e auxocromo com exemplos. Não há figura nem números de comprimento de onda fornecidos; portanto vamos usar conceitos gerais e característicos para cada caso.
Informações relevantes que o enunciado dá (implícitas): queremos identificar quais tipos de transição eletrônica (por exemplo
Passo 2
Breve aula sobre tipos de transições eletrônicas (o que são e como identificá‑las). Vou explicar cada tipo em linguagem simples e com exemplos, para você entender como decidir qual transição ocorre numa molécula.
-
O que é uma transição eletrônica?
Quando uma molécula absorve fótons UV, elétrons passam de orbitais ocupados (mais ligados, de menor energia) para orbitais anti‑ligantes desocupados (menos ligados, de maior energia). Chamamos isso de transição eletrônica. O nome da transição indica de onde o elétron sai e para onde vai. -
Tipos comuns e o que significam:
-
: elétron sai de uma ligação simples (p.ex. C–H, C–C) e vai para o orbital anti‑ligante . Essas transições exigem muita energia (logo ocorrem em UV de alta energia / comprimentos de onda muito curtos). São frequentes em hidrocarbonetos saturados. -
: elétron sai de uma ligação dupla (p.ex. C=C, C=O tem componente ) e vai para o anti‑ligante . Menos energia que ; aparecem em sistemas insaturados e conjugados. -
: elétron parte de um par eletrônico não ligante ( ), típico de átomos com pares isolados (O, N, Cl, etc.), e vai para um orbital . Essas transições geralmente têm energia menor que e são relativamente fracas (baixa intensidade) porque são parcialmente “proibidas” por regras de seleção (fraca absorção). -
: elétron sai de um par não ligante para um orbital . Costuma ter energia intermediária e intensidade variável.
-
-
Ordem de energia aproximada (do maior para o menor, ou seja, do UV mais energético para o menos energético):
(mais energético) > > ≈ (menos energético).
Observação: valores exatos dependem da molécula; o importante para prova é saber quais orbitais existem na molécula e, portanto, quais transições são possíveis. Também convém saber que transiçõescostumam ser intensas (banda forte), enquanto costumam ser fracas.
Passo 3
Como identificar, passo a passo, quais transições uma molécula pode ter: método prático que você usa na prova.
- Olhe a fórmula/estrutura e pergunte: a molécula tem ligações π (duplas/triplas)? tem heteroátomos com pares não ligantes (
)? tem apenas ligações σ? - Se tiver ligações π →
é possível. - Se tiver heteroátomos com pares (O, N, halogênios) →
ou podem ocorrer. - Se só tiver σ (hidrocarboneto saturado simples) → apenas
(muito energético, normalmente fora da faixa do UV próximo). - Lembre também da intensidade:
forte, fraca; isso ajuda a justificar respostas.
Agora aplicamos esse método a cada molécula pedida.
Passo 4
Análise detalhada de
(formaldeído).
- Estrutura e orbitais relevantes: formaldeído tem um grupo carbonila C=O. Isso traz duas coisas importantes: uma ligação
(do C=O) e pares não ligantes ( ) no átomo de oxigênio. - Transições possíveis:
-
: elétron da ligação π (C=O) vai para o orbital . É uma transição de maior intensidade (banda mais forte) e energia relativamente alta (circunstancialmente em UV de menor comprimento de onda que ). -
: elétron do par isolado em O vai para o orbital da carbonila. Essa transição está em menor energia (logo em comprimentos de onda maiores que ) e costuma ser fraca (baixa intensidade).
-
- Observação didática: na prática experimental de compostos carbonílicos espera‑se ver uma banda fraca atribuída a
e uma banda mais forte e em UV mais energético atribuída a .
Passo 5
Análise detalhada do metano,
.
- Estrutura e orbitais: metano só tem ligações simples C–H; não há ligações π nem pares não ligantes em heteroátomos. Então os orbitais ocupados relevantes são orbitais de ligação
. - Transição possível: apenas
. - Observação didática:
exige muita energia (ultravioleta muito energético, geralmente em comprimentos de onda bem curtos), portanto metano não apresenta bandas em UV próximo comum em muitos espectrofotômetros (fica em faixa de UV de alta energia / VUV). Em provas, dizer “apenas ” é suficiente e justificável.
Passo 6
Análise detalhada de
(clorometano).
- Estrutura e orbitais: tem ligações σ (C–H, C–Cl) e o átomo de cloro traz pares não ligantes
(eletrões não ligantes em Cl). Não há π. - Transições possíveis:
-
: elétron não ligante em Cl pode ser excitado para um orbital (por exemplo antibonding C–Cl). Essa é uma transição possível e tipicamente de energia relativamente alta, mas menor que um puro. -
: também possível (a partir das ligações σ), porém de muito alta energia (VUV).
-
- Observação didática: então a transição mais característica quando se fala de um haleto saturado simples como
é a (devido ao par isolado do halogênio); a existe mas fica em faixa de energia maior.
Passo 7
Análise detalhada da acetona,
.
- Estrutura e orbitais: acetona é uma cetona, contém o grupo carbonila C=O — logo há ligação π da carbonila e pares
no oxigênio, tal como em formaldeído, mas com efeitos eletrônicos do entorno metil. - Transições possíveis:
-
: do sistema C=O, transição mais energética e geralmente intensa (banda forte em UV faro). -
: do par não ligante do oxigênio para o da carbonila; é menos intenso (banda fraca) e está em menor energia (logo em comprimento de onda maior) que a .
-
- Observação adicional: em cetonas alifáticas (como acetona) a banda
aparece tipicamente no UV próximo (faixa ~250–300 nm, dependendo do solvente), e em UV mais energético (~170–200 nm). Para a prova não é necessário decorar números exatos, mas saber a existência e a intensidade relativa.
Passo 8
Análise detalhada do etanol,
.
- Estrutura e orbitais: etanol tem ligações σ (C–C, C–H, O–H) e um átomo de oxigênio com pares não ligantes
. Não há ligações π conjugadas. - Transições possíveis:
-
: elétrons não ligantes no oxigênio podem ser excitados para orbitais (por exemplo antibonding O–H ou C–O). Essa é a transição mais típica envolvendo o par . -
: também possível, mas de muito maior energia (VUV).
-
- Observação didática: como etanol não tem sistema π conjugado, suas bandas de UV estão geralmente em energias altas (comprimentos de onda curtos) e não mostram as bandas intensas características de
. Na prática experimental simples, etanol não é bom cromóforo para UV-vis próximo.
Passo 9
Agora a parte conceitual: definição didática e exemplos.
-
Definição de cromóforo:
Um cromóforo é um grupo estrutural numa molécula que absorve luz na região UV‑vis — ou seja, é a parte “responsável” pela cor/absorção. Tecnicamente, o cromóforo contém elétrons que podem ser excitados entre orbitais (p.ex. elétronsem ligações duplas, ou pares em heteroátomos) e produz transições como ou . Exemplos claros: o grupo carbonila C=O é um cromóforo (pois dá origem a e ); o anel benzênico (sistema π) também é cromóforo ( ). Em resumo: cromóforo = parte da molécula que tem orbitais que participam da absorção. -
Definição de auxocromo:
Um auxocromo é um substituinte que, por si só, pode não produzir forte absorção, mas quando está ligado a um cromóforo altera as propriedades de absorção desse cromóforo — por exemplo desloca a banda para comprimentos de onda maiores (efeito bathocrómico) ou aumenta/decrease a intensidade da banda (hipercrômico/hipocrômico). Auxocromos comuns são grupos com pares isolados como, , ; eles doam elétrons ou interagem com o sistema π do cromóforo e mudam e intensidade. Exemplos práticos: benzeno tem uma certa ; anisole ( , ou seja benzene com como auxocromo) mostra deslocamento para maior comprimento de onda (bathocromismo) e aumento de intensidade relativamente ao benzene puro. Outro exemplo: nitrofenol (combinando grupos que atuam como cromóforo/auxocromo) mostra mudanças grandes em comparado ao anel simples.
Passo 10
Dicas rápidas para a prova (resumo prático e emocional, tipo “amigo ajudando”):
- Olhe a estrutura: tem dupla (π)? tem O/N/halogênio com par
? só σ? Isso já te dá a resposta. - Diga também se a banda é forte (π→π*) ou fraca (n→π*); isso é frequentemente pedido.
- Não entre em números exatos se a questão não pedir; basta nomear a transição e justificar com a presença/ausência de π ou
. - Respira fundo: isso é só reconhecimento de grupos e aplicação das definições que vimos.
Resposta
a)
:
(forte) e
(fraca).
b) (metano):
(apenas, muito energético, em VUV).
c) :
(do par de Cl, característica) e também
(muito energético).
d) (acetona):
(forte) e
(fraca).
e) (etanol):
(do oxigênio) e
(muito energético).
Cromóforo: grupo da molécula que absorve luz (ex.: C=O, anel aromático — responsáveis por ,
).
Auxocromo: grupo que, ligado ao cromóforo, altera a posição/intensidade da banda (ex.: ,
,
em anéis aromáticos que causam bathocromismo/hipercrômico).
b)
c)
d)
e)
Cromóforo: grupo da molécula que absorve luz (ex.: C=O, anel aromático — responsáveis por
Auxocromo: grupo que, ligado ao cromóforo, altera a posição/intensidade da banda (ex.: