Tipos de Isomeria e Oxido-redução


Isomeria

Fenômeno pelo qual dois ou mais compostos apresentam a mesma fórmula molecular, sendo suas fórmulas estruturais diferentes. Aos compostos que apresentam isomeria dá-se o nome de isômeros. Os isômeros em geral apresentam propriedades físicas diferentes e as propriedades químicas podem ou não diferir.

Tipos de Isomeria

Exemplos:
CH3-CH2-CH2-OH      CH3-CH2-0-CH3
l – Propanol         Metóxi-etano
Fórmula molecular: C3H8O
CH2 – CH2 —*      CH2 – CH2 Ciclo-butano

Isomeria de posição

Isômeros de posição são isômeros que pertencem a uma mesma função química e mesmo tipo de cadeia carbônica, mas diferem pela posição de um grupo funcional, radical ou insaturação ao longo da cadeia principal.
Então, temos:
•            funções químicas iguais.
•            cadeias carbónicas iguais.
•            posição de um grupo funcional, radical ou insaturação diferentes.

Isomeria dinâmica ou tautomeria

Tautômeros isômeros dinâmicos são isômeros pertencentes a funções orgânicas diferentes e coexistem numa solução em equilíbrio dinâmico. Principais casos de tautomeria:

•      Tautomeria aldo-enólica: é a tautomeria que ocorre entre um aldeído e um enol.
• Tautomeria ceto-enólica: é a tautomeria que ocorre entre uma cetona e um enol.

Isomeria de compensação ou metameria

Isômeros de compensação são isômeros que pertencem a uma mesma função química e apresentam cadeias heterogéneas, diferindo entre si pela localização do heteroátomo. Então, temos:
•            funções químicas iguais.
•            cadeias heterogêneas.
•            posição diferente do heteroátomo.
Exemplo:
C4H100
CH3 – CH2 – O – CH2 – CH3 Etóxi-etano
CH3 – O – CH2 – CH2 – CH3 Metóxi-propano
CH3 – C – H Etanal
CH2 = CH – OH Etenol (álcool vinílico)

Quando o aldeído acético é colocado na água, algumas moléculas de aldeído sofrem transformação em enol, conforme a equação acima. O etanal e o etenol são isômeros, pois ambos têm a formula molecular C2H4O, pertencem a funções diferentes e entram em equilíbrio dinâmico numa solução. O etanal e o etenol são tautômeros. O propanal também, quando em solução, pode apresentar tautômero:

Isômeros de função ou isômeros

Isômeros de função ou isômeros funcionais são aqueles que pertencem a funções orgânicas diferentes. Então, temos:
•      funções orgânicas diferentes.

Isomeria espacial

Isômeros espaciais são aqueles que são diferenciados somente pelas fórmulas estruturais espaciais. Ocorrem dois tipos de isomeria espacial:
I  – Isomeria geométrica.
II  – Isomeria ótica.

Isomeria geométrica em compostos alifáticos

Ocorre isomeria geométrica quando um composto orgânico satisfazer duas condições:
1a condição: ter dupla ligação entre átomos de carbono.
2a condição: ter ligantes diferentes em cada carbono da dupla ligação.

Comparando-se os isômeros geométricos do ácido butenodióico notamos que eles apresentam as mesmas propriedades químicas, isto é, reagem com outras substâncias de forma semelhante. No entanto, ocorre uma exceção nestas propriedades. Na reação de desidratação, estes ácidos têm comportamentos diferentes, que permitem, inclusive, diferenciá-los.

Para maior facilidade de representação gráfica, podemos representar os isômeros geométricos através das chamadas fórmulas de projeção. Os carbonos da dupla ligação são representados na vertical e os ligantes vão se posicionar à direita ou à esquerda da dupla.

Os isômeros geométricos apresentam propriedades físicas diferentes. Compare, por exemplo, algumas constantes físicas dos ácidos maleico e fumárico. O cis-buteno-2 tem ponto de ebulição de 4°C e o trans de 1°C. Um caso importante de isomeria geométrica acontece com o ácido butenodióico. mSeus isômeros geométricos recebem nomes particulares. O ácido cis-butenodióico é chamado de ácido maleico enquanto o ácido trans-butenodióico recebe o nome de ácido fumárico. Concluindo, diremos que os isômeros geométricos apresentam propriedades químicas semelhantes e diferentes propriedades físicas.

Isomeria geométrica em compostos aíicíclicos

Ocorre quando o composto apresenta no mínimo dois carbonos do ciclo com ligantes diferentes.

Oxidação

A palavra oxidação nasceu do fenômeno químico “combinar-se com o oxigênio”. Seja o átomo de cálcio combinando-se com o átomo de oxigênio: Ca   +   O   ->   CaO. Como houve uma combinação com o oxigênio, dizemos: o cálcio oxidou-se. Com a descoberta da estrutura eletrônica, verificou-se que quando um elemento se combina com o oxigênio, esse elemento acaba perdendo elétrons para o oxigênio.

Quando um átomo se oxida, existe outro que se reduz, portanto óxido-redução é uma reação de transferência de elétrons. Importante: SEMPRE QUE HOUVER OXIDAÇÃO, EXISTIRÁ REDUÇÃO E VICE-VERSA.

O que se observou no item anterior é que uma reação de oxido-redução é uma transferência de elétrons. Realmente, um átomo cede elétrons ao outro, porque este quer receber os elétrons. Aquele que quer receber os elétrons, é quem provoca a oxidação. Então, o receptor de elétrons é chamado de agente OXIDANTE. Da mesma forma podemos falar em agente redutor. Você já pode perceber que o cálcio perdeu 2 elétrons para o oxigênio. Dizemos que o cálcio oxidou-se e o oxigênio reduziu-se.

Podemos dizer então que:

OXIDAR-SE é perder elétrons ou aumentar o número .de oxidação.
REDUZIR-SE é ganhar elétons ou diminuir o número de oxidação.

Aquele que se oxida é o REDUTOR. Aquele que se reduz é o OXIDANTE.

O método de óxido-redução fundamenta-se em:

Número total de elétrons cedidos
Número total de elétrons recebidos

Mas nem sempre a substância pode ser colocada no quadro. Deve-se fazer a seguinte pergunta:
a)     Para o ramal red: O elemento deste ramal é o Cr. Pergunte: tem algum cromo fora do ramal red? NÃO: então, tanto o K2Cr207 como o CrBr3, podem ser colocados no quadro.
b)    Para o ramal oxi: O elemento deste ramal é o Br.
c) Tem algum Br fora do ramal oxi? SIM: então apenas um dos candidatos SERVIRÁ. Qual é o Nox do Br fora do ramal oxi? É -l, então, o candidato que tem Br = -l NÃO PODE ser colocado no quadro.

Descobrir todos os elementos que sofrem oxidação ou redução, isto é, mudaram de Nox. Observando a equação consegue-se “desconfiar” de certos elementos, pois aqueles que variam o Nox quase sempre mudam de posição. Não precisamos “desconfiar” do K, pois ele sempre está ao lado esquerdo. Mas deve-se reparar que o Cr, passou de posição central para a esquerda.

Uma vez colocadas as substâncias nos quadros, deve-se multiplicar-se o A pela atomicidade do elemento que está no quadro. A seguir, dá-se uma INVERSÃO dos resultados obtidos e, simplifica-se quando possível. Teremos os coeficientes das substâncias colocadas nos quadros.

As regras para o ajustamento de coeficientes pelo método oxi-redução são:
a) descobrir todas as mudanças de números de oxidação.
b) traçar os ramais oxi e red, e calcular as variações A.
c) escolher uma substância do ramal oxi e uma substância do ramal red para colocá-las nos quadros. É necessário que os Nox dos elementos colocados nos quadros não repitam em nenhum lugar na equação. São Nox exclusivos para cada elemento.
d) multiplicar o A de cada elemento pela respectiva atomicidade que se encontra dentro do quadro. Dar a inversão dos resultados para se determinar os coeficientes.