Isomeria Plana, Geométrica, Espacial e Óptica


Isomeria é o nome dado a um fenômeno muito apre­ciado pelos químicos, encontrado apenas em compostos orgânicos. Esse fenômeno determina que a fórmula mo­lecular de um composto orgânico possa gerar mais de uma substância. Essa derivação pode ocorrer, na estrutu­ra plana ou espacial. Sendo assim, os isômeros formados podem apresentar propriedades químicas e físicas completamente diferentes entre si. Observe a seguinte fór­mula estrutural.

Isomeria

As isomerias dividem-se em:
•         isomeria plana ou constitucional, que pode ser de cadeia, de posição, de compensação ou metameria, de função e de tautomeria.
•         Isomeria espacial ou configuracional, que pode ser geométrica ou óptica.
• Isomeria de cadeia – compostos pertencentes à mesma função química, que possuem a mesma fórmula molecular, mas diferem quanto ao tipo

Isomeria plana ou constitucional

Os isômeros planos são identificados por suas fór­mulas estruturais planas e distinguem-se pela posição de certos grupos ou insaturações, pelo tipo de cadeia que apresentam ou pela função a que pertencem.

• Isomeria de posição – isômeros que diferem en­tre si pela posição de um radical, pela posição da insaturação ou pela posição do grupo funcional.
• Isomeria de compensação ou metameria – isô­meros que diferem pela posição do heteroátomo na cadeia carbónica. Analise o exemplo.
• Isomeria de função – ocorre entre isômeros que diferem entre si pela função química. Os principais casos de isômeros de função ocor­rem entre as funções: Álcool-éter, Álcool aromático-fenol, Aldeído-cetona, Ácido carboxílico-éster.
Isomeria dinâmica ou tautomeria – este é um caso particular de isomeria de função em que os isômeros coexistem em equilíbrio dinâmico em solução. Acontece na presença de enol e aldeído ou enol e cetona.

Isomeria espacial ou configuracional

A isomeria espacial, também chamada estereoisomeria, pode ocorrer em compostos orgânicos, cujos isôme­ros apresentam a mesma fórmula molecular, mas as liga­ções entre os átomos estão dispostas de maneira diferen­te no espaço, e divide-se em geométrica e óptica.

Isomeria geométrica ou cistrans

Pela análise da estrutura do etano e do eteno, pode-se observar que o etano permite um giro completo de seus ligantes no espaço, já o eteno tem seu movimento limitado pela presença da dupla ligação.

• Cis – são isômeros que apresentam os ligantes mais complexos no mesmo plano.
•     Trans – são isômeros que apresentam os ligan­tes mais complexos em planos diferentes.

Atenção!
Compostos alicíclicos também apresentam iso­meria cis-trans. Para ocorrer esta isomeria, devem existir dois radicais ligados a carbonos distintos no ciclo.

Os átomos de hidrogênio dos carbonos híbridos sp2 podem ser substituídos por radicais diversos. Isso define duas possibilidades de estruturas espaciais para a molé­cula formada, das quais derivam propriedades físicas di­ferentes e por vezes propriedades químicas diferentes também (ácido fumárico e ácido maleico). Esses com­postos são chamados de isômeros geométricos ou cis-trans.
Para que haja esse tipo de isomeria, os compostos devem ter ligantes diferentes presos a cada carbono da dupla ligação.
condição necessária: a ^ b

Isomeria espacial ou configuracional

A isomeria espacial, também chamada estereoisomeria, pode ocorrer em compostos orgânicos, em que seus isômeros apresentam a mesma fórmula molecular, mas as ligações entre os átomos estão dispostas de maneira diferente no espaço. A isomeria espacial, como se sabe, divide-se em geométrica e óptica.
Compostos opticamente ativos são aqueles cuja ima­gem especular não é superponível ao objeto e que apre­sentam capacidade de desviar o plano da luz polarizada. Observe os exemplos a seguir.

O composto acima apresenta atividade óptica, pois sua imagem especular não é superponível ao objeto. Já o composto a seguir não apresenta atividade óptica, pois sua imagem especular é superponível ao objeto. Essa luz sofre desvio, por meio da ação do centro de assimetria molecular, determinando dois isômeros opti­camente ativos.

A mistura equimolecular dos isômeros dextrógiro e levógiro forma um terceiro isômero óptico, inativo, ou seja, não tem a propriedade de desviar o plano da luz polarizada. Este isômero opticamente inativo é chamado de racêmico.

Para que um composto apresente isomeria óptica, ele deve apresentar assimetria molecular. A assimetria é muitas vezes verificada pela presença de carbono quiral – aquele que apresenta quatro ligantes diferentes. Ob­serve o esquema a seguir.

Isomeria óptica  X  luz polarizada

A isomeria óptica estuda o desvio da luz polarizada, quando esta atravessa uma solução que contém uma molécula assimétrica.

Veja que x * y * a * b. Esse carbono é denominado assimétrico ou quiral, sendo assim, o composto desvia o plano da luz polarizada.
Determinação dos isômeros ativos e inativos de uma molécula opticamente ativa:
Ativos = 2n
Inativos = 2n – l
O valor de n depende do número de carbonos qui-rais, destacados por meio de um asterisco (*).

É importante saber que o tamanho da cadeia e o tipo de radical preso a ela podem determinar a acidez de um composto orgânico. A presença de radicais eletroatraentes (eletronegati-vos) na cadeia orgânica cria a indução de cargas, au­mentando a facilidade de liberação do íon H+ da carbo­xila do ácido.

Acidez e basicidade de compostos orgânicos

Acidez de compostos orgânicos

A acidez de orgânicos está relacionada à capacidade de certos grupos funcionais cederem H+. Quanto maior a facilidade em ceder o íon H+, maior a acidez do compos­to. A facilidade em ceder íons H+ é medida por meio da constante de acidez (Ka) do composto. A seguir verifica-se o valor da constante de acidez dos compostos orgâni­cos com caráter ácido mais pronunciado e observa-se que a ordem crescente de acidez é: álcool < água < fenol < ácido carboxílico.

O cloro atua como indutor de cargas, atraindo elé­trons para si, fazendo com que a ligação entre oxigênio e hidrogênio da hidroxila fique enfraquecida, facilitando a liberação do H+.

Já o radical metila, colocado na mesma posição do cloro, atua como eletrorrepelente, ou seja, joga seus elétrons no sentido da carboxila, deixando assim a ligação entre oxigênio e hidrogênio fortalecida, o que dificulta a liberação de íons H+, reduzindo o caráter ácido do com­posto.
A seguir são apresentados os principais grupos eletroatraentes (aumentam o caráter ácido do composto) e eletrorrepelentes (reduzem o caráter ácido do composto).

Basicidade de compostos orgânicos

A basicidade de compostos orgânicos está associada à capacidade de ceder elétrons (base de Lewis). Entre os compostos orgânicos, os éteres e aminas são os maiores destaques nesse quesito.

Aminas são compostos originados pela substituição de átomos de hidrogênio da amónia por radicais orgâni­cos e são classificadas em primárias, secundárias e terci-árias, como descreve o esquema a seguir.

Entre as aminas, a ordem crescente de basicidade é dada por: amina aromática < amónia < amina primária < amina terciária < amina secundária. Essa sequência é observada por meio dos valores das constantes de basicidade (Kb) das aminas, que des­crevem a facilidade desses compostos em ceder elétrons. Como a basicidade é verificada pela facilidade em ce­der elétrons, é justo pensar que, quanto maior a cadeia orgânica presa ao nitrogênio da amina, maior seu caráter básico.