Arquivo da categoria: Conceitos Químicos

Descoberto novo tipo de ligação química no espaço

Redação do Site Inovação Tecnológica – 21/07/2012

Química das estrelas revela novo tipo de ligação química magnética

Um fenômeno que aqui na Terra significaria a quebra imediata de uma molécula, nas condições extremas do espaço serve para manter juntos dois átomos, formando uma “molécula magnética”. [Imagem: Lange et al./Science]

Reação química espacial

Cientistas descobriram a possibilidade de um novo tipo de ligação química, mantida por campos magnéticos extremamente fortes.

A reação não poderia ocorrer nas condições naturais da Terra e nem mesmo do Sistema Solar inteiro: ela só ocorre nas proximidades de estrelas de nêutrons ou anãs brancas.

Na Terra, os átomos se ligam por ligações covalentes, ou ligações de hidrogênio – quando eles compartilham elétrons – ou por ligações iônicas – quando a atração eletrostática faz com que íons de cargas opostas se juntem.

No novo tipo de ligação, que Kai Lange e seus colegas da Universidade de Oslo, na Noruega, chamaram de ligação paramagnética, é o magnetismo que mantém os átomos coesos.

Ligação magnética

Os campos magnéticos presentes naturalmente na Terra mal perturbam as forças eletromagnéticas que ligam os átomos em moléculas.

Mas nas anãs brancas, estrelas no fim de suas vidas, extremamente densas, os campos magnéticos podem atingir 100.000 Teslas. As estrelas de nêutrons, por sua vez, podem gerar campos magnéticos de 10.000.000 de Teslas.

Para comparação o recorde de campo magnético mais forte já gerado na Terra é de exatos 100,75 Teslas.

Naquela atração magnética extrema, os cientistas calculam – a conclusão veio de uma simulação em computador, logicamente – que átomos podem se juntar magneticamente, por meio da interação entre os spins de seus elétrons.

Nessas condições, átomos como o pouco reativo hélio, podem se juntar em pares. O mesmo ocorre com o hidrogênio. Os cientistas não fizeram cálculos para átomos mais complexos.

Ligação química paramagnética

Aqui na Terra, as ligações químicas normalmente emparelham elétrons com spins opostos. Mas, nessas estrelas supercompactas, o campo magnético intenso interage com o spin dos elétrons, fazendo-os funcionar como pequenos ímãs.

Com isto, os spins dos dois elétrons se alinham com o campo magnético, forçando um deles a se mover para uma posição conhecida como orbital de anti-ligação.

Aqui na Terra, isso representaria a quebra da ligação química, o que mostra que a “química das estrelas” pode ser bem mais complexa do que aquilo que a “química terrestre” conhece.

Como elétrons em orbitais de anti-ligação são “proibidos” nos dois tipos de ligação química conhecidos – covalente e iônica – os cientistas afirmam ter descoberto um novo tipo de ligação química, que eles batizaram de “ligação paramagnética perpendicular”.

Assim, os cálculos demonstram a existência de uma “química exótica” no espaço, o que pode ajudar a explicar estranhos comportamentos detectados nas condições extremas do Universo.

Bibliografia:
A Paramagnetic Bonding Mechanism for Diatomics in Strong Magnetic Fields
Kai K. Lange, E. I. Tellgren, M. R. Hoffmann, T. Helgaker
Science
Vol.: 337 no. 6092 pp. 327-331
DOI: 10.1126/science.1219703
Molecule Formation in Ultrahigh Magnetic Fields
Peter Schmelcher
Science
Vol.: 337 no. 6092 pp. 302-303
DOI: 10.1126/science.1224869

Explosivos !!!! BBBUUUUMMMM

A química dos explosivos!

Das clínicas para os campos de batalha. O explosivo preferido dos filmes de ação nasceu em um laboratório de química: a nitração de uma droga utilizada contra infecções urinárias trouxe duas substâncias que estão entre os explosivos mais potentes já preparados pelo homem.

Durante a Segunda Guerra Mundial, a hexametilenetetramina (HA), um composto comumente empregado em casos de infecções urinárias, serviu como reagente de partida para a preparação de dois explosivos: o RDX e o HMX – ciclometilenotrinitramina e ciclotetrametilentetranitramina, respectivamente.

As siglas são uma apologia acrônima ao seu poder: Royal Demolition eXplosive, RDX, e Her Majesty’s eXplosive, HMX. O HMX é um dos explosivos com a maior velocidade de detonação conhecida: mais de 9 kilômtros por segundo, ou seja, quase 33 mil kilômetros por hora!

nitração do HA

Além de serem extremamente potentes, esta nova classe de explosivos possuem qualidades invejáveis aos demais: estabilidade, maleabilidade e resitência ao calor. Os explosivos podem ser moldados e aquecidos sem perigo de uma detonação indesejada. Mas basta um pulso elétrico para que tudo vá pelos ares: tanto o RDX como o HMX são capazes de derrubar paredes de concreto ou mesmo de aço. O dinamite militar é uma mistura de 75% RDX, 15% TNT e 10% de aditivos estabilizantes e plastificantes. A mistura plástica explosiva conhecido como C4 (o campeão de vendas entre os terroristas) é composta por 91% RDX e 9% de aditivos plastificantes. O poder de detonação do C4 é suficiente, por exemplo, para gerar ondas de compressão capazes de iniciar a fissão nuclear de uma bomba de urânio-235.

Em 1987, o laboratório do US Naval Air Warfare Center Weapons Division sintetizou uma outra nitroamina cíclica: a hexanitrohexaazaisowurtzitana, designada como CL-20. Assim como o HDX e RDX, o CL-20 é estável e maleável, mas cerca de 20% mais poderoso. Em um teste do exército americano, uma bala de 30mm foi detonada em um cartucho carregado com CL-20, e foi capaz de penetrar em 7 placas de 1 polegada de aço inox.

Alfred Nobel e a Nitroglicerina

A nitroglicerina é uma substância líquida, incolor e oleosa, mas também altamente instável e explosiva. Basta um simples toque para que ocorra uma detonação espontânea. Como a molécula contém átomos de oxigênio, hidrogênio e carbono, quando ela explode libera novas moléculas (como O2, N2, H2 e CO2), mais estáveis, e com uma grande energia cinética (há uma conversão entre a energia de ligação para energia cinética!). Esta substância também foi utilizada como vaso-dilatador, nos ataques cardíacos e anginas.

1,2,3-pentanotriol
glicerina
Nitroglicerina
nitroglicerina
TNT
trinitrotoluneno (TNT)

O nome nitroglicerina vem de sua estrutura: ela é derivada da molécula glicerina (uma molécula biológica comum. serve de base para os triglicerídeos) onde os grupos -OH são substituidos por -NO2. O poder dos explosivos deve-se ao fato de que o volume ocupado por um gás é muito maior do que o ocupado por um sólido ou por um líquido. Veja a água, por exemplo. Enquanto que 1 mol de água no estado líquido, a temperatura ambiente, ocupa um volume de apenas 0,018 litros, esta mesma quantidade de água, no estado gasoso, ocuparia um espaço de mais de 20 litros! E, quanto maior for a temperatura, maior será o volume do gás.

nitroglicerina explodindo!!!
                                        reação de decomposição da nitroglicerina sólida

É justamente a velocidade de sua reação de decomposição que faz com a nitroglicerina seja tão explosiva: a rápida expansão dos gases quentes produzidos provoca uma onda de choque supersônica. Pela estequeometria da reação acima, 4 moles de nitroglicerina (cerca de 900 gramas) são capazes de gerar 35 moles de gases quentes (quase 800 litros de gases, nas CNTP). Uma vantagem da nitroglicerina em relação aos outros explosivos, como o TNT (trinitrotolueno), é que, ao contrário deste, nenhuma forma sólida de carbono é formada, produzindo uma explosão sem fumaça – propriedade muito útil para a artilharia. Assim, após o disparo, o soldado não ficaria com a visão obscurecida por uma cortina de fumaça.

A nitroglicerina tem, entretanto, uma grande desvantagem: é muito, mas muito mesmo, instável. É praticamente impossível manusear ou transportar a substância. Muitas pessoas perderam a vida tentando, até o problema ter sido resolvido pelo químico suéco Alfred Nobel.
Alfred NobelNobel estivera trabalhando em Stockholm, por vários anos, com a nitroglicerina, que era preparada pela mistura de glicerol é os ácidos sulfúrico e nítrico. Foram vários os acidentes explosivos no laboratório, incluindo um em que seu irmão, Emil Nobel e outras pessoas morreram. As autoridades de Stockholm proibiram, então, experimentos com nitroglicerina nos limites da cidade. Nobel mudou o seu laboratório para Lake Malaren e, em 1864, encontrou a solução. Nobel experimentou misturar nitroglicerina com vários aditivos, numa tentativa de torná-la estável. Ele logo descobriu que a mistura da nitroglicerina com um certo tipo de argila, chamado kieselguhr, era muito eficaz: tornava o líquido instável em uma pasta sólida estável e maleável. No ano seguinte, em 1867, ele patenteou a mistura com o nome “Dynamite“. Atualmente, a dinamite é feita com nitroglicerina, nitrato de amônio e nitrato de sódio (2 outros explosivos), polpa de madeira e um pouco de carbonato de cálcio para neutralisar os excessos de ácidos que podem estar presentes.

Os propósito da dinamite era, segundo Nobel, auxiliar na construção civil. Mas na primeira guerra mundial, foi logo adotada como uma arma extremamente mortal. Logo após o fim da guerra, um jornal publicou, erroneamente, o obituário de Alfred Nobel, sem este ter realmente morrido. Nobel percebeu que seria lembrado como o homem que criou o explosivo e causou tantas mortes. Para limpar sua consciência e seu nome, criou um instituto, que anualmente distribui prêmios para trabalhos relevantes em medicina, ciência e paz.


                                                        cubano

Ainda mais explosivo !

Uma molécula intrigante é o cubano. Sua fórmula molecular é C8H8: um hidrocarboneto cúbico com ângulos de ligação de 90o, desviando consideravelmetne do ângulo para carbonos com hibridização sp3: 109,5o. Embora “surrealista“, a molécula é estável, e vendida por várias empresas (a um custuo bem alto!). Estas ligações “tensionadas” são extremamente energéticas. Por isto seria muito grande o poder explosivo de um octanitrocubano (um cubano completamente nitrado): possuindo as instáveis ligações nitro mais a energia torsional presente no cubano! Seria, provavelmente, o mais potente explosivo do mercado. Aguardem… tanto os penta- como os hexanitrocubanos já foram sintetizados!

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Revista eletrônica do Departamento de Química – UFSC







FLORIANÓPOLIS | QuímicaUFSC | QMCWEB: Ano 4

Energia Livre de Gibbs e entropia

A energia livre recebeu este nome em função de ter sido deduzida pelo cientista Josiah Willard Gibbs, nos Estados Unidos no século XIX, cientista este que foi responsável pelos fundamentos da termodinâmica e pela Físico-Química.

A energia livre de Gibbs (∆Gº), é uma grandeza termodinâmica definida como a diferença entre variação de entalpia (∆Hº) e a temperatura (T) vezes a variação de entropia (∆Sº) em uma reação. De acordo com a equação abaixo:

∆Gº=∆Hº – T∆Sº

onde:

∆Hº= é uma função de estado chamada de variação de entalpia que informa a variação de energia em pressão constante.

T= a temperatura é uma grandeza física intensiva que é influenciada ou sofre influência das variações energéticas durante a movimentação das partículas.

∆Sº= a variação de entropia é uma função de estado que informa a variação de energia em função do estado de liberdade das partículas.

A energia livre é simplesmente um método de medição do trabalho máximo realizado durante um processo. Essa função é uma das mais usadas na química e na bioquímica em virtude desta acompanhar a maioria dos processos reacionais, em virtude de a energia livre ser capaz de predizer se uma reação é espontânea, isto é, caso a temperatura e a pressão sejam constantes. Para que um processo ocorra espontaneamente ∆Gº deve ser negativa como, por exemplo, uma reação exotérmica que apresenta um alto valor negativo de entalpia, onde a entalpia é decisiva na determinação da energia livre, o que por sua vez é favorecido por um valor pequeno e positivo de T∆Sº. Se a ∆Gº=0 o sistema está em equilíbrio, tendência de toda reação química.

A variação de energia livre em Bioquímica

A ∆Gº negativa em bioquímica é rigorosamente seguida sob pena de uma reação não ocorrer caso o valor da grandeza seja positivo ou a liberação energética seja baixa. A vida nos organismos aeróbios existe simplesmente por que eles derivam a energia livre contida na glicose, por exemplo, através da oxidação onde a entalpia é negativa favorecendo um valor negativo de variação de energia livre, aumentando a entropia do ambiente quando estes liberam o CO2 e H2O de acordo com a reação:

Equilíbrio Químico e ΔG°

A variação de energia livre ΔG de um sistema representa a energia requerida para que seja realizado trabalho útil, em sua mudança de estado. No decorrer da reação observamos que a capacidade de realização de trabalho útil vai gradativamente diminuindo, com o consumo dos reagentes e formação de produto deste modo o sistema atinge o equilíbrio dinâmico, o que mostra que a ΔG tanto dos produtos quanto dos reagentes são iguais fornecendo ΔG=0. De acordo com o diagrama abaixo se conclui que:

ΔG= 0
Sistema atingiu equilíbrio dinâmico

ΔG= positiva
A reação ocorre em favor dos reagentes

ΔG= negativa
Segue para o estado de equilíbrio

Ou expressando por meio das equações:

Onde : R é a constante de Boltzman ou seja R= 0,082 L atm-1

T é temperatura em Kelvins(K) onde K= T em °C + 273,15

Eletroquímica e ΔG°

Quando ΔG° se aproxima de zero em uma célula eletroquímica, esta atingiu o equilíbrio. Onde, os reagentes e os produtos encontram-se na mesma quantidade e a bateria descarregou sua carga dizemos que este sistema encontra-se em equilíbrio. Diante disso um cientista chamado Nernest deduziu uma equação capaz de fornecer a força eletromotriz (fem) através da energia livre, “por que a energia livre é proporcional a fem que depende da concentração dos reagentes na célula.” Essa relação é mais bem expressa através das equações:

ΔG= ΔG° + RTlnK onde:

ΔG= -nFE e ΔG°=-nFEº substituindo,

-nfE=-nFEº+RT lnK dividindo os termos por –nF temos:

E=Eº- RT/nF lnK ( Equação de Nernest)

Calculando a energia livre de Gibbs

Calcule a variação de energia livre da formação da amônia a 25ºC e 1atm. Quando ∆Hº= -46,11KJ∙mol-1 e ∆Sº=-99,37 J∙K-1∙mol-1, de acordo com a reação:

Passo 1: Transformar a temperatura que está em Celsius para Kelvin e a variação de entropia de J∙K-1∙mol-1 para KJ∙K-1∙mol-1.

Passo 2: substituir na equação os dados:

Bibliografia:
MOORE, W.J. “Físico-Química, Trad. 4a. Ed. , Edgard Blücher, São Paulo, 1976.
RUSSEL, JOHN B. “Química Geral”. 2a. Ed., Makron Books, São Paulo, 1994.
P. W. Atkins, Físico-Química, Vol 1. LTC Editora, Rio de Janeiro 1999.

 

Dois novos elementos químicos receberam nomes e foram incorporados na tabela periódica

Sáb, 02 de Junho de 2012 07:20

Osmairo Valverde da redação de Brasília

A tabela periódica dá as boas-vindas para dois novos elementos: flevorium e livermorium.

A União Internacional de Química Pura e Aplicada aprovou oficialmente o nome dos dois elementos que estão localizados no número 114 e 116 da tabela. Estes dois elementos possuíam nomes temporários, ununquadium e ununhexium, respectivamente.

Ambos os elementos são produzidos pela ciência, sendo sintetizados pela primeira vez no Instituto Conjunto de Pesquisa Nuclear de Dubna, na Rússia, em 1998. As descobertas dos novos elementos sintéticos foram confirmadas através de trabalhos científicos no Lawrence Livermore National Laboratory, na Califórnia.

Os elementos foram criados através de esmagamento de íons cálcio (com 20 prótons) e cúrio (com 96 prótons). A combinação destes dois elementos forma o 116 (livermorium) que, após decaimento quase imediato, dá origem ao flevorium, com 114 prótons.

Para os entusiastas de Química, anotem aí: o flevorium terá símbolo Fl e o livermorium será Lv.

50 ANOS da QUEDA da INÉRCIA dos Gases NOBRES

Written by Editor Canal Fala Química Monday, 26 March 2012 08:30

Gases Nobres

Neste mês de março completa-se 50 anos de um feito que revolucionou a química. E que, certamente, modificou os livros-texto.

Ocorre que, na época, a teoria do octeto – que já existia desde o final do século XIX – parecia explicar tudo e era amplamente aceita. Explicava, entre outros, a inércia dos gases nobres: como possuem a camada de valência completa, não formam ligações. De fato, até então, nenhum composto com qualquer gás nobre havia sido identificado.

Isto até que o químico britânico Neil Bartlett, professor na Universidade da Califórnia em Berkeley (UCB), conseguiu uma façanha – em março de 1962.

Bartlett era um especialista em compostos com flúor e vinha estudando reações redox com o gás hexafluoreto de platina – PtF6. Ele observou que este gás era capaz de ionizar o gás oxigênio. Como os potências de ionização do O2 e Xe (1177 e 1170 kJ/mol, respectivamente) são parecidos, Bertlett tentou a reação com xenônio.

E, pela primeira vez na história da humanidade, um composto de gás nobre foi obtido: hexafluoroplatinato de xenônio, o Xe+[PtF6]-. Repare que o Xe é um cátion no composto de Bertlett.

Inicialmente, Bertlett achava que a reação era assim:

photo-3

Mais tarde, comprovou-se que o que de fato ocorria era:

photo-4

Hoje, após o desbravamento de Bertlett, já existem diversos compostos obtidos com Xe e Kr. E o título de gases inertes foi suprimido da nobreza dos gases nobres!

Prêmio Nobel de Química

Prêmio Nobel de Química 1901-1920

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Esta seção objetiva apresentar os químicos laureados com o Prêmio Nobel de 1901 a 1920.
As informações a respeito dos cientistas premiados foram obtidas do sítio
Wikipedia e do sítio oficial do Prêmio Nobel, em 16/03/2009, sendo o seu conteúdo responsabilidade daquela enciclopédia colaborativa virtual. O link no nome da cada cientista remete a um ambiente externo ao portal.
Os premiados entre 1901 e 1920 são:
1901
Jacobus Henricus van’t Hoff
Químico dos Países Baixos que levou a cabo estudos sobre afinidade química e sobre cinética das reações, mediante a aplicação de conceitos termodinâmicos ao estudo dos equilíbrios químicos, e determinou a relação entre a constante de equilíbrio e a temperatura absoluta (equação isocórica de Van’t Hoff).
1902
Hermann Emil Fischer
Químico alemão que desenvolveu trabalhos sobre a síntese dos açúcares.
1903
Svante August Arrhenius
Químico sueco que desenvolveu uma teoria sobre a dissociação eletrolítica.
1904
William Ramsay
Químico britânico que desenvolveu trabalhos sobre os gases e a determinação da posição que ocupam no sistema periódico.
1905
Johann Friedrich Wilhelm Adolf von Baeyer
Químico alemão que desenvolveu a síntese de índigo e a determinação da sua estrutura química.
1906
Henri Moissan
Químico francês que, entre suas contribuições científicas mais notáveis, realizou, em 1886, o isolamento do flúor na forma de um gás amarelo esverdeado, por eletrólise de uma solução de fluoreto de hidrogênio e potássio (KHF) em fluoreto de hidrogênio (HF).
1907
Eduard Buchner
Químico alemão que desenvolveu o processo de fermentação na ausência de células vivas.
1908
Ernest Rutherford
Físico e Químico inglês que investigou a desintegração dos elementos e a química das substâncias radioativas.
1909
Wilhelm Ostwald
Químico alemão nascido na Letônia, considerado o pai da físico-química. Recebeu o Nobel por seu trabalho sobre catálise.
1910
Otto Wallach
Químico alemão que desenvolveu seus trabalhos no campo dos compostos alicíclicos.
1911
Marie Sklodowska-Curie
Cientista francesa de origem polaca. Foi laureada com o Prêmio Nobel de Física de 1903 pelas suas descobertas no campo da radioatividade (que naquela altura era ainda um fenômeno pouco conhecido) e com o Prêmio Nobel de Química de 1911 pela descoberta dos elementos químicos rádio e polônio.
1912
Victor Grignard
Químico francês. Sua descoberta mais importante foi a dos compostos organomagnesianos, chamados de reativos de Grignard. Esta descoberta permitiu proporcionar na química orgânica um método novo de síntese denominado reação de Grignard.
1912
Paul Sabatier
Químico francês que compartilhou com Victor Grignard o Prêmio Nobel de Química. Sua descoberta mais importante foi a dos compostos organomagnesianos, chamados de reativos de Grignard.
1913
Alfred Werner
Químico alemão que contribuiu com o desenvolvimento da estereoquímica.
1914
Theodore William Richards
Químico norte-americano que desenvolveu seus trabalhos para a determinação dos pesos atômicos de mais de vinte e cinco elementos, com quatro cifras decimais.
1915
Richard Martin Willstätter
Químico alemão que promoveu pesquisas pioneiras sobre os pigmentos vegetais, especialmente a clorofila.
1916 não houve premiação.
1917 não houve premiação.
1918
Fritz Haber
Químico polonês que desenvolveu a síntese do amoníaco.
1919 não houve premiação.
1920
Walther Hermann Nernst
Físico-químico alemão que desenvolveu o chamado “teorema do calor”, segundo o qual a entropia de uma matéria tende a anular-se quando sua temperatura se aproxima do zero absoluto, constituindo a terceira lei da termodinâmica.

Os premiados entre 1921 e 1940 são:
1921
Frederick Soddy
Químico inglês que fez notáveis contribuições para o conhecimento das substâncias radiativas.
1922
Francis William Aston
Físico e químico britânico que determinou as massas atômicas de todos os elementos do sistema periódico.
1923
Fritz Pregl
Químico austríaco que planejou e desenvolveu métodos de microanálises orgânicas.
1924 não houve premiação.
1925
Richard Adolf Zsigmondy
Químico austríaco que promoveu investigações teóricas e experimentais da química dos coloides e idealização e realização do primeiro ultramicroscópio.
1926
Theodor Svedberg
Químico sueco que desenvolveu pesquisas sobre a física-química dos coloides.
1927
Heinrich Otto Wieland
Químico alemão que desenvolveu pesquisas sobre os ácidos biliares.
1928
Adolf Otto Reinhold Windaus
Químico alemão que promoveu estudos sobre a constituição das esterinas e suas relações com a vitamina D.
1929
Arthur Harden
Bioquímico inglês cujas pesquisas se referem aos processos químicos que ocorrem na fermentação dos carboidratos pelas células de leveduras. Descobriu um procedimento para acelerar a fermentação adicionando ao meio fosfatos inorgânicos.
1929
Hans Karl August Simon von Euler-Chelpin
Químico sueco que compartilhou o Nobel com Sir Arthur Harden, por suas investigações no campo da fermentação do açúcar e das enzimas responsáveis pelo processo.
1930
Hans Fischer
Químico e médico alemão que trabalhou, principalmente, na pesquisa dos pigmentos do sangue, da bile e também da clorofila das plantas, assim como na química das porfirinas e dos seus pigmentos derivados. Deu especial importância para síntese da bilirrubina e da hemina, um dos componentes da hemoglobina.
1931
Carl Bosch
Químico e industrial alemão que, depois da I Guerra Mundial, trabalhou nas sínteses do petróleo e do metanol, aplicando procedimentos químicos sob alta pressão.
1931
Friedrich Bergius
Químico e industrial alemão. Seu trabalho na pesquisa sobre a influência das altas pressões nas reações químicas, foi reconhecido em 1931 com a concessão do Prêmio Nobel de Química, que compartilhou com Carl Bosch.
1932
Irving Langmuir
Químico norte-americano que desenvolveu o seu trabalho em películas monomoleculares e em química de superfícies.
1933 não houve premiação.
1934
Harold Clayton Urey
Químico estadunidense que desenvolveu o método de obtenção do deutério (hidrogênio pesado) e o isolamento da água pesada (óxido de deutério, D2O).
1935
Frédéric Joliot
Físico francês que trabalhou toda a sua vida com sua mulher, Irène Joliot-Curie, no campo da física nuclear e da estrutura do átomo. Juntos demonstraram a existência do nêutron e descobriram a radioatividade artificial em 1934.
1935
Irène Joliot-Curie
Física francesa que trabalhou toda a sua vida com com seu marido, Frédéric Joliot, no campo da estrutura do átomo e da física nuclear. Demonstraram a existência do nêutron e descobriram, em 1934, a radiatividade artificial.
1936
Petrus Josephus Wilhelmus Debye
Físico-químico estadunidense, de origem dos Países Baixos, que contribuiu para o conhecimento das estruturas moleculares.
1937
Walter Norman Haworth
Químico britânico condecorado com o Prêmio Nobel de Química, compartilhado com Paul Karrer, por suas investigações sobre os hidratos de carbono e da vitamina C.
1937
Paul Karrer
Químico suíço, agraciado com o Prêmio Nobel de Química, que compartilhou com Walter Norman Haworth por suas investigações sobre os hidratos de carbono e da vitamina C.
1938
Richard Kuhn
Químico alemão que desenvolveu pesquisas sobre a constituição do caroteno, que lhe permitiu sintetizar a vitamina A.
1939
Adolf Friedrich Johann Butenandt
Bioquímico alemão condecorado em 1939 com o Prêmio Nobel de Química pela pesquisa dos hormônios sexuais humanos.
1939
Leopold Ruzick
Químico suíço condecorado em 1939 com o Prêmio Nobel de Química pela pesquisa dos hormônios sexuais humanos.
1940 não houve premiação.

Os premiados entre 1941 e 1960 são:
1941 não houve premiação.
1942 não houve premiação.
1943
George de Hevesy
Físico-químico húngaro que ajudou no desenvolvimento dos chamados “traçadores radioativos”.
1944
Otto Hahn
Químico alemão que durante a Segunda Guerra Mundial foi um participante do programa alemão para o desenvolvimento de uma arma nuclear sob a liderança de Werner Heisenberg
1945
Artturi Ilmari Virtanen
Químico da Finlândia que desenvolveu investigação e descoberta nas áreas da agricultura e da nutrição, especialmente pelo método de preservação da forragem (o método AIV), que melhorou a armazenagem de forragem verde, muito importante para os países nórdicos com invernos rigorosos. A investigação de Virtanen estendeu-se também ao estudo das bactérias que fixam o nitrogênio na raiz das plantas e aos métodos para melhor conservar a manteiga.
1946
James Batcheller Sumner
Químico dos Estados Unidos da América premiado com o Nobel de Química pela descoberta da cristalização das enzimas.
1946
John Howard Northrop
Químico dos Estados Unidos da América premiado com o Nobel de Química pelo seus estudos sobre enzimas.
1946
Wendell Meredith Stanley
Bioquímico e virologista norte-americano, pesquisador em proteínas.
1947
Sir Robert Robinson
Químico do Reino Unido premiado com o Nobel de Química por propor uma origem duplex para o petróleo. Concluiu que o petróleo pode ser uma substância primordial na qual bioprodutos foram posteriormente adicionados.
1948
Arne Wilhelm Kaurin Tiselius
Químico da Suécia desenvolveu trabalhos sobre a natureza do plasma sanguíneo.
1949
William Francis Giauque
Químico do Canadá que desenvolveu estudos em termodinâmica, especialmente por suas investigações sobre as propriedades de substâncias a baixas temperaturas.
1950
Otto Paul Hermann Diels
Químico da Alemanha pesquisou e desenvolveu a síntese do dieno, dividindo o Nobel com Kurt Alder.
1950
Kurt Alder
Químico da Alemanha pesquisou e desenvolveu a síntese do dieno, dividindo o Nobel com Otto Diels.
1951
Edwin Mattison McMillan
Químico dos Estados Unidos da América premiado com o Nobel de Química pelas pesquisas na química dos elementos transurânicos.
1951
Glenn Theodore Seaborg
Químico dos Estados Unidos da América premiado com o Nobel de Química pelas pesquisas na química dos elementos transurânicos.
1952
Archer John Porter Martin
Químico do Reino Unido criou a cromatografia da partícula, dividindo o Nobel com Richard Synge.
1952
Richard Laurence Millington Synge
Químico do Reino Unido criou a cromatografia da partícula, dividindo o Nobel com Archer Martin.
1953
Hermann Staudinger
Químico da Alemanha desenvolveu pesquisas no campo da química macromolecular.
1954
Linus Carl Pauling
Químico quântico e bioquímico dos Estados Unidos da América que recebeu o Prêmio Nobel da Química pelo seu trabalho relativo à natureza das ligações químicas.
1955
Vincent du Vigneaud
Químico dos Estados Unidos da América que promoveu investigação sobre os hormônios, aminoácidos, vitaminas e proteínas.
1956
Sir Cyril Norman Hinshelwood
Químico britânico que desenvolveu pesquisas sobre o mecanismo das reações químicas, dividindo o Nobel com Nikolay Semenov.
1956
Nikolay Nikolaevich Semenov
Químico soviético que desenvolveu pesquisas sobre o mecanismo das reações químicas, dividindo o Nobel com Cyril Hinshelwood.
1957
Lord Alexander R. Todd
Químico do Reino Unido que desenvolveu pesquisas sobre a estrutura e síntese de nucleotídeos, nucleosídeos e coenzimas.
1958
Frederick Sanger
Inglês formado em Ciências Naturais que determinou a estrutura molecular da Insulina.

1959Jaroslav Heyrovsky
Químico da República Checa, premiado pelo desenvolvimento da polarografia.
1960
Willard Frank Libby
Químico dos Estados Unidos da América que desenvolveu um método para o uso do Carbono-14 para a determinação da idade de materiais usado em arqueologia, geologia, geofísica e outros ramos da ciência.

Os premiados entre 1961 e 1980 são:

1961Melvin Calvin
Bioquímico americano responsável pela identificação do papel do carbono na fotossíntese.
1962
Max Ferdinand Perutz
Químico da Áustria premiado pelos estudos da estrutura globular das proteínas, dividindo o Nobel com John Kendrew.
1962
John Cowdery Kendrew
Químico do Reino Unido premiado pelos estudos da estrutura globular das proteínas, dividindo o Nobel com Max Perutz.
1963
Karl Ziegler
Químico da Alemanha premiado por suas descobertas no campo da química e tecnologia de polímeros, dividindo o Nobel com Giulio Natta.
1963
Giulio Natta
Químico da Itália premiado por suas descobertas no campo da química e tecnologia de polímeros, dividindo o Nobel com Karl Ziegler.
1964
Dorothy Crowfoot Hodgkin
Química do Reino Unido premiado por suas determinações, usando técnicas de raios-X, das estruturas de importantes substâncias bioquímicas.
1965
Robert Burns Woodward
Químico dos Estados Unidos da América premiado com o Nobel por suas brilhantes realizações na arte da química orgânica.
1966
Robert S. Mulliken
Químico dos Estados Unidos da América, um dos pioneiros no trabalho da Teoria da Orbital molecular; atualmente a tese mais aceita que explica as ligações covalentes.
1967
Manfred Eigen
Químico da Alemanha premiado por seus estudos de reações químicas extremamente rápidas, efeito do distúrbio do equilíbrio por meio de pulsos muito curtos de energia. Prêmio dividido por Norrish e Porter.
1967
Ronald George Wreyford Norrish
Químico do Reino Unido premiado por seus estudos de reações químicas extremamente rápidas, efeito do distúrbio do equilíbrio por meio de pulsos muito curtos de energia. Prêmio dividido por Eigen e Porter.
1967
George Porter
Químico do Reino Unido premiado por seus estudos de reações químicas extremamente rápidas, efeito do distúrbio do equilíbrio por meio de pulsos muito curtos de energia. Prêmio dividido por Norrish e Porter.
1968
Lars Onsager
Físico-químico norueguês, naturalizado norte-americano, que recebeu o Prêmio Nobel de Química por suas contribuições fundamentais à Termodinâmica de Processos Irreversíveis.
1969
Derek H. R. Barton
Químico do Reino Unido que realizou estudos sobre o conceito de conformação e sua aplicação em química, dividindo o prêmio com Odd Hassel.
1969
Odd Hassel
Químico da Noruega, realizou estudos sobre o conceito de conformação e sua aplicação em química, dividindo o prêmio com Derek Barlon.
1970
Luis F. Leloir
Pesquisador Argentino que descobriu nucleótidos de açúcar e o seu papel na biossíntese de carboidratos.
1971
Gerhard Herzberg
Químico da Alemanha premiado com o Nobel por sua contribuição para o conhecimento da estrutura electrônica e geometria das moléculas, particularmente dos radicais livres.
1972
Christian B. Anfinsen
Químico dos EUA premiado pelo seu trabalho sobre ribonuclease, especialmente no que se refere à conexão entre a sequência de aminoácidos e a conformação biologicamente ativa.
1972
Stanford Moore
Químico dos Estados Unidos da América premiado por sua contribuição para a compreensão da ligação entre a estrutura química e actividade catalítica do centro ativo da molécula ribonuclease, dividindo o Nobel com William Stein.
1972
William H. Stein
Químico dos Estados Unidos da América premiado por sua contribuição para a compreensão da ligação entre a estrutura química e actividade catalítica do centro ativo da molécula ribonuclease, dividindo o Nobel com Stanford Moore.
1973
Ernst Otto Fischer
Químico da Alemanha premiado por seu trabalho pioneiro, realizado de forma independente, sobre a química de organometálicos, chamados compostos sanduíche. Dividiu o prêmio com Geoffrey Wilkinson.
1973
Geoffrey Wilkinson
Químico do Reino Unido premiado por seu trabalho pioneiro, realizado de forma independente, sobre a química de organometálicos, chamados compostos sanduíche. Dividiu o prêmio com Ernst Fischer.
1974
Paul J. Flory
Químico dos Estados Unidos da América premiado por suas pesquisas, teóricas e experimentais, na físico-química das macromoléculas.
1975
John Warcup Cornforth
Químico australiano, laureado por seu trabalho sobre a estereoquímica das reações catalizadas por enzimas..
1975
Vladimir Prelog
Químico da Croácia premiado por sua investigação sobre a estereoquímica de moléculas orgânicas e reacções.
1976
William N. Lipscomb
Químico dos Estados Unidos da América premiado por seus estudos sobre a estrutura dos boranos iluminando problemas de colagem química.
1977
Ilya Prigogine
Nasceu em Moscou, Rússia; ganhador do Prêmio Nobel pelos seus estudos em termodinâmica de processos irreversíveis com a formulação da teoria das estruturas dissipativas.
1978
Peter D. Mitchell
Químico do Reino Unido premiado pela sua contribuição para o entendimento da transferência de energia biológica através da formulação da teoria quimiosmótica.
1979
Herbert C. Brown
Químico do Reino Unido premiado pelo desenvolvimento de pesquisas sobre o uso de compostos de boro e fósforo em importantes reagentes em síntese orgânica. Dividiu o prêmio com Georg Witting.
1979
Georg Wittig
Químico da Alemanha premiado pelo desenvolvimento de pesquisas sobre o uso de compostos de boro e fósforo em importantes reagentes em síntese orgânica. Dividiu o prêmio com Herbert Brown.
1980
Paul Berg
Químico estadunidense, ganhador do Prêmio Nobel em 1980 por desenvolver métodos para mapear as estruturas e funções do DNA.
1980
Walter Gilbert
Cientista dos Estados Unidos da América que contribuiu na determinação das sequências de bases dos ácidos nucleicos.
1980
Frederick Sanger
Nasceu em Rendcombe, Inglaterra, e, conjuntamente com Walter Gilbert, ganhou o prêmio em 1980 pelos estudos sobre o DNA.

1981Kenichi Fukui
Químico do Japão premiado com o Nobel de Química por suas teorias, desenvolvidas de forma independente, sobre o caminho das reações químicas.
1981
Roald Hoffmann
Químico da Polônia premiado com o Nobel de Química por suas teorias, desenvolvidas de forma independente, sobre o caminho das reações químicas.
1982
Aaron Klug
Químico da Lituânia premiado com o Nobel de Química pelo desenvolvimento da microscopia eletrônica cristalográfica e a elucidação estrutural de importantes complexos ácido-proteína nucleicos.
1983
Henry Taube
Químico canadense premiado pelo seu trabalho sobre os mecanismos de reações de transferência de elétrons, especialmente em metais complexos.
1984
Robert Bruce Merrifield
Químico dos Estados Unidos da América premiado pelo desenvolvimento de metodologia para síntese química em uma matriz sólida.
1985
Herbert A. Hauptman
Químico estadunidense que desenvolveu métodos diretos para a determinação das estruturas de cristal, dividindo o prêmio com Jeronme Karle.
1985
Jerome Karle
Cientista matemático norte-americano que, pela investigação de estruturas cristalinas moleculares de átomo leves, por análise dos correspondentes de difração de espectros raios-X, elétrons, nêutrons mediante métodos originais, recebeu o Prêmio Nobel de Química de 1985, compartilhado com Herbert A. Hauptman.
1986
Dudley R. Herschbach
Químico dos Estados Unidos da América premiado por suas contribuições sobre a dinâmica dos processos químicos elementares. Dividiu o Nobel com Polanyl e Lee.
1986
Yuan T. Lee
Químico de Taiwan premiado por suas contribuições sobre a dinâmica dos processos químicos elementares. Dividiu o Nobel com Polanyl e Herschbach.
1986
John C. Polanyi
Químico do Canadá premiado por suas contribuições sobre a dinâmica dos processos químicos elementares. Dividiu o Nobel com Herschbach e Lee.
1987
Donald J. Cram
Químico dos Estados Unidos da América premiado pelo desenvolvimento e utilização de moléculas com interações de estrutura específica de alta seletividade.
1987
Jean-Marie Lehn
Químico da França premiado pelo desenvolvimento e utilização de moléculas com interações de estrutura específica de alta seletividade.
1987
Charles J. Pedersen
Químico dos Estados Unidos da América premiado pelo desenvolvimento e utilização de moléculas com interações de estrutura específica de alta seletividade.
1988
Johann Deisenhofer
Químico da Alemanha premiado pela determinação da estrutura tridimensional do centro da reação de fotossíntese.
1988
Robert Huber
Químico da Alemanha premiado pela determinação da estrutura tridimensional do centro da reação de fotossíntese.
1988
Hartmut Michel
Químico da Alemanha premiado pela determinação da estrutura tridimensional do centro da reação de fotossíntese.
1989
Sidney Altman
Bioquímico canadense, ganhador do Prêmio Nobel dividido com Thomas Cech pelo descobrimento das propriedades catalíticas do ácido ribonucleico (ARN ou RNA).
1989
Thomas R. Cech
Estadunidense ganhador do Prêmio Nobel dividido com Sidney Altman pelo descobrimento das propriedades catalíticas do ácido ribonucleico (ARN ou RNA).
1990
Elias James Corey
Químico dos Estados Unidos da América premiado pelo desenvolvimento da teoria e da metodologia de síntese orgânica.
1991
Richard R. Ernst
Químico da Suíça premiado com o Nobel por suas contribuições sobre o desenvolvimento da metodologia de espectroscopia de ressonância magnética nuclear (RMN) de alta resolução.
1992
Rudolph A. Marcus
Químico do Canadá premiado pelas contribuições para a teoria das reações de transferência de elétrons em sistemas químicos.
1993
Kary B. Mullis
Químico dos Estados Unidos da América premiado por sua invenção do método reação em cadeia da polimerase (PCR).
1993
Michael Smith
Químico do Canadá premiado com o Nobel por sua contribuição fundamental para o estabelecimento de mutagênese baseada em oligonucleotídeo, e o seus estudos no desenvolvimento para estudos de proteína.
1994
George A.Olah
Químico da Hungria premiado por sua contribuição para a química do carbocátion.
1995
Paul J.Crutzen
Químico da Alemanha premiado com o Nobel por seus trabalhos em química atmosférica, especialmente no que diz respeito a formação e a decomposição de ozônio.
1995
Mario J.Molina
Químico mexicano, um dos primeiros cientistas a alertar sobre o perigo que representam para a camada de ozônio os clorofluorcarbonetos empregados em aerossóis tanto industriais quanto domésticos.
1995
F. Sherwood Rowland
Químico dos Estados Unidos da América premiado por seus trabalhos em química atmosférica, especialmente no que diz respeito à formação e à decomposição de ozônio.
1996
Robert Curl
Químico dos Estados Unidos da América premiado com o Nobel de Química em 1996 pela descoberta de uma nova forma de carbono, buckminsterfullereno.
1996 Sir
Harold Kroto
Químico do Reino Unido, provou que as estrelas de carbono podiam produzir as cadeias de carbono, mas também revelou um resultado surpreendente – a existência de moléculas do tipo C60.
1996
Richard Smalley
Químico estado-unidense ganhador do Nobel de Química pela descoberta de uma nova forma de carbono, buckminsterfullereno, juntamente com o também professor de química da Rice Robert Curl e com Harold Walter Kroto
1997
Paul D. Boyer
Químico dos Estados Unidos da América premiado pela elucidação do mecanismo enzimático subjacentes à síntese da adenosina trifosfato (ATP).
1997
John E. Walker
Químico do Reino Unido premiado pela elucidação do mecanismo enzimático subjacentes à síntese da adenosina trifosfato (ATP).
1997
Jens C. Skou
Químico da Dinamarca premiado com o Nobel pela primeira descoberta do íon-transporte de enzimas, Na +, K + – ATPase.
1998
Walter Kohn
Químico da Áustria premiado com o Nobel pelo desenvolvimento da teoria densidade-funcional.
1998
John A. Pople
Químico inglês laureado com o Prêmio Nobel de Química em 1998 pelo desenvolvimento de métodos computacionais em química quântica.
1999
Ahmed H. Zewail
Químico nacionalizado norte-americano que constituiu a base de um novo ramo da química, a chamada femtoquímica, cujo desenvolvimento permite entender melhor as reações do metabolismo dos seres vivos, por esta pesquisa foi-lhe outorgado o prêmio Nobel.
2000
Alan J Heeger
Físico norte-americano a quem a Academia Sueca outorgou o Prêmio Nobel de Química por sua contribuição ao conhecimento e desenvolvimento da ciência dos polímeros orgânicos condutores de eletricidade.
2000
Alan G MacDiarmid
Químico norte-americano, de origem neozelandesa, que foi laureado com o Prêmio Nobel por sua contribuição ao desenvolvimento da ciência e aplicações dos polímeros orgânicos com capacidade para conduzir a corrente elétrica.
2000
Hideki Shirakawa
Químico japonês que em reconhecimento a sua descoberta sobre as propriedades eletrocondutoras de alguns derivados do poliacetileno recebeu o Prêmio Nobel.

Os premiados entre 2001 e 2011 são:

2001William S. Knowles
Químico americano premiado com Nobel pelo trabalho sobre as reações de hidrogenação quirais catalisadas.
2001
Ryoji Noyori
Químico do Japão premiado com o Nobel pelo trabalho sobre as reações de hidrogenação quirais catalisadas.
2001
K. Barry Sharpless
Nasceu na Filadélfia, Pensilvânia – Estados Unidos, e recebeu o Prêmio Nobel por haver conseguido catalisar moléculas quirais por oxidação.
2002
John B. Fenn
Químico norte-americano que desenvolveu métodos de identificação e análise estrutural de macromoléculas biológicas, contribuindo para o melhor entendimento de processos vitais.
2002
Koichi Tanaka
Engenheiro japonês que recebeu o Prêmio Nobel pelo desenvolvimento de métodos científicos de identificação e de análise estrutural de macromoléculas biológicas.
2002
Kurt Wüthrich
Químico da Suíça premiado com o Nobel pelo desenvolvimento da espectroscopia de ressonância magnética nuclear para determinar a estrutura tridimensional de macromoléculas biológicas em solução.
2003
Peter Agre
Químico dos Estados Unidos da América premiado pela descoberta de canais de água.
2003
Roderick MacKinnon
Químico dos Estados Unidos da América premiado por seus estudos estruturais e mecanicistas de canais de íons.
2004
Aaron Ciechanover
Biólogo israelense que recebeu o Prêmio Nobel de Química pela descoberta da degradação de proteínas mediada pela ubiquitina.
2004
Avram Hershko
Biólogo israelita que recebeu o Prêmio Nobel de Química de 2004 pela descoberta da degradação das proteínas através da ubiquitina.
2004
Irwin Rose
Biólogo americano que recebeu o Prêmio Nobel de Química de 2004 pela descoberta da degradação das proteínas através da ubiquitina.
2005
Yves Chauvin
Francês que ganhou o Prêmio Nobel, juntamente com Richard R. Schrock e Robert, pelo desenvolvimento do método metathesis em síntese orgânica. H. Grubbs”
2005
Robert H. Grubbs
Estadunidense que ganhou o Prêmio Nobel, juntamente com Richard R. Schrock e Yves Chauvin, pelo desenvolvimento do método metathesis em síntese orgânica.
2005
Richard R. Schrock
Natural de Indiana, Estados Unidos da América, ganhou o Prêmio Nobel da Química, juntamente com Robert H. Grubbs e Yves Chauvin, pelo desenvolvimento do método metathesis em síntese orgânica.
2006
Roger D. Kornberg
Bioquímico estadunidense que ganhou o Prêmio Nobel da Química pelos estudos da base molecular da transcrição eucariótica.
2007
Gerhard Ertl
Químico alemão que ganhou o Prêmio Nobel da Química pelos seus estudos na área dos processos químicos em superfícies sólidas.
2008
Osamu Shimomura
Químico Japonês premiado pela descoberta e desenvolvimento da proteína verde fluorescente.
2008
Martin Chalfie
Químico estadunidense premiado pela descoberta e desenvolvimento da proteína verde fluorescente.
2008
Roger Y. Tsien
Químico dos EUA que rebebeu o Prêmio Nobel da Química pela descoberta e desenvolvimento da proteína verde fluorescente.
2009
Venkatraman Ramakrishnan
Físico Indiano, naturalizado americano, que recebeu o Nobel de Química pelos estudos da estrutura e funcionamento dos ribossomos.
2009
Thomas A. Steitz
Bioquímico estadunidense que recebeu o Nobel de Química pelos estudos da estrutura e funcionamento dos ribossomos.
2009
Ada E. Yonath
Uma cientista israelense que recebeu o Nobel de Química pelos estudos da estrutura e funcionamento dos ribossomos.
2010
Richard Fred Heck
Químico estadunidense da Universidade de Delaware (EUA), laureado com o Nobel pela descoberta e desenvolvimento da reação de Heck, que usa o metal paládio como catalisador de reações de compostos orgânicos combinando haloarenos com alcenos.
2010
Ei’ichi Negishi (em japonês: 根岸 英一)
Químico japonês da Universidade Purdue e da Universidade de Siracusa, que recebeu do Prêmio Nobel pelos seus trabalhos referentes à reação catalizada por paládio em sínteses orgânicas.
2010
Akira Suzuki (em japonês: 鈴木 章)
Químico japonês da Universidade de Hokkaido que recebeu o prêmio Nobel pela Reação de Suzuki – que parte da reação orgânica de um ácido borânico de arila ou vinil com um haleto de arila ou vinil catalizado por um paládio de complexidade zero.

2011 Daniel Shechtman
Químico israelense premiado com Nobel pelo por estudo sobre ‘quase-cristais’ que redefiniram o primeiro capítulo do estudo da matéria organizada”.

O surgimento da química forense.

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ESPECIAL: veja nesta colagem a interessante HISTÓRIA do surgimento da QUÍMICA FORENSE. Como um crime da alta sociedade belga, em 1851, fez com que a polícia recorresse à Química para sua solução.
O Conde e Condessa de Bocarmé assassinaram o irmão da condessa usando um extrato de folhas de tabaco. A polícia suspeitava do casal, mas o casal dizia que o rapaz havia enfartado durante o jantar em seu chateau. Foi o trabalho de um brilhante químico, Jean Stas, que provou a presença de grande quantidade de nicotina na garganta da vítima.
Para saber mais detalhes sobre o efeito tóxico da nicotina e esta incrível história, veja:
http://www.wired.com/wiredscience/2012/05/nicotine-and-the-chemistry-of-murder/

Experimento de Rutheford.

O EXPERIMENTO de RUTHEFORD feito novamente, diante de seus olhos. Um dos clássicos e folclóricos experimentos da história da química, que provou a existência de um núcleo massivo, compacto, positivamente carregado e muito pequeno, no interior do átomo.
Veja como o espalhamento de partículas alfa através da folha de ouro ajudou-nos a conhecer o átomo.
Com legendas em pt (use função CC do player).

Mecanismos de reação.

SN2: Substituição nucleofílica bimolecular

De uma forma geral, quando um nucleófilo encontra um haleto de alquila ele pode fazer duas coisas: atacar o carbono diretamente e deslocar o íon haleto, ou atuar como uma base, induzindo a de-hidro-halogenação do haleto de alquila e produzir um alceno. O último caso, refere-se à eliminação bimolecular (E2). O primeiro, à substituição nucleofílica bimolecular – SN2.

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Mas a pergunta é: por quê cargas d’água iria um nucleófilo atacar um carbono?! A resposta está no simples fato de que cargas opostas se atraem. Um nucleófilo é uma espécie química que é atraída por cargas positivas – algumas vezes, chega a possuir, de fato, carga negativa. Como o grupo de saída ligado ao carbono que irá sofrer o ataque do nucleófilo invariavelmente saca elétrons do carbono, deixa-o com uma carga parcialmente positiva – um forte candidato para a substituição nucleofílica.

Mec.ANIMAÇÃO:// SN2

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Veja uma simulação da reação SN2: click na figura acima!

O ataque do nucleófilo sempre é ao longo do eixo de ligação C-X – o caminho de menos energia para a reação. Uma das principais características da SN2 é que o processo provoca uma inversão da configuração do átomo de carbono ligado ao grupo de saída (inversão de Walden). Se o reagente de partida for um composto quiral e na forma pura, o produto também será quiral, mas com a configuração oposta. Por exemplo: a reação entre o íon acetato e o (S)-2-bromo-1-fenilpropano produz o composto (R)-2-acetato-1-fenil-propano.
A inversão da estereoquímica em átomos de carbonos assimétricos durante uma reação SN2 é um forte indício de que a reação passa por um
mecanismo concertado
, envolvendo a formação de um estado de transição onde o átomo de carbono faz “5 ligações”! Na verdade, existe a formação de duas ligações parciais (Nu-C e C-X).
Outro detalhe importante nesta reação é que
não se observa a formação de um intermediário iônico. Como consequência, nos casos onde, via SN1, o haleto de alquila formasse um carbocátion primário – altamente instável – as reações parecem optar pelo mecanismo SN2. Em solventes menos polares, também, onde o carbocátion do SN1 é pouco estável, a reação ocorre preferencialmente via SN2.

Efeitos que influenciam o mecanimos SN2

Solventes

Nucleófilo

Grupo de saída

Os solventes próticos, com grupos N-H ou O-H, não são favoráveis ao mecanismo SN2, pois estabilizam o nucleófilo. Para satisfazer este mecanismo, o ideal é o uso de solventes polares apróticos, que, embora não establizem tanto o nucleófilo, podem estabilizar o grupo de saída, deslocando o equilíbrio para a direita.

Nucleofilicidade não é sinônimo de basicidade: é a velocidade de ataque de um nucleófilo sobre um carbono eletrófilo. Por exemplo: o t-butóxido é uma base forte mas um péssimo nucleófilo, devido a impedimentos estéricos ao ataque. Para favorecer o mecanimo SN2, o nucleófilo deve ser forte ou moderado.
Nucleófilos bons:
MetO
-, HO-, I-, CN-
Nucleófilos ruins:
MetOH, H
2O, F-, HCN

O grupo de saída é extremamente importante neste mecanismo. Um bom grupo de saída deve possuir um ânion estável após deixar o carbono. Os haletos são excelentes grupos de saída, por que eles atendem aos principais requisitos:
1. capacidade de sacar elétrons do carbono
2. não ser uma base forte ao deixar o C
3. ser polarizável (para estabilizar o estado de transição)
Os haletos atendem a estes critérios, mas um dos melhores grupos de saída é o tosilato (um tioéster) que, devido à ressonância do anel, possui um ânion muito estável.

 

SN1: Substituição nucleofílica unimolecular

Os produtos de uma reação SN1 são similares aos da reação SN2, mas o mecanismo é completamente diferente. Nesta reação, não ocorre inversão do configuração do carbono eletrófilo, e pode acontecer rearranjos do carbocátion: neste mecanismo, há a formação de um intermediário iônico.

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Embora a velocidade da reação dependa da concentração do substrato, a alteração da concentração do nucleófilo não tem qualquer efeito na velocidade da reação. Isto significa que a etapa limitante não envolve a participação do nucleófilo. Neste mecanimo, a velocidade segue a seguinte lei: v=k.[substrato].

Mec.ANIMAÇÃO:// SN1

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Veja uma simulação da reação SN1: click na figura acima!

Como o nucleófilo não participa da etapa limitante da velocidade, a nucleofilicidade do nucleófilo não tem efeito sobre a reação: isto significa que nucleófilos pobres, como água e álcools, podem reagir via SN1.

Esta reação envolve a formação de um carbocátion na etapa determinante da velocidade. Neste caso, podem ocorrer
rearranjos na estrutura do carbocátion – como a migração de um grupo metila ou de um próton ligados aos carbonos adjacentes – no sentido da formação do carbocátion mais estável. Por isso, a estrutura do produto nem sempre se assemelha a do substrato de partida.

E1: Eliminação de primeira ordem

A reação de eliminação que ocorre pelo mecanismo E1 passa por uma etapa inicial com a formação de um carbocátion. Esta é a etapa lenta, que envolve o desprendimento do grupo de saída. A etapa seguinte é o ataque do nucleófilo – mas não sobre o carbono e sim sobre um átomo de hidrogênio (próton) ligado ao carbono adjacente. O resultado é a produção de dois carbonos sp2, ou seja, a formação de uma ligação dupla.

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A velocidade da reação depende somente da etapa lenta – não é influenciada pela concentração do nucleófilo. A lei da velocidade, então, é v=k.[substrato].

Mec.ANIMAÇÃO:// E1

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Veja uma simulação da reação E1: click na figura acima!

O solvente ideal para uma reação acontecer via SN1 é um que estabilize o ânion liberado e também o carbocátion formado. O substrato deve ser um carbono altamente substituido: carbonos primários e haletos de metila não reagem via E1. O substrato deve ter um bom grupo de saída, como haletos ou tosilato. A natureza do base não é muito importante, pois esta não participa da etapa lenta. Como a reação ocorre via formação de um carbocátion,

podem ocorrer rearranjos, assim como no caso das reações SN1, no sentido da formação do carbocátion mais estável.

E2: Eliminação de segunda ordem

O termo E2 significa “Eliminação Bimolecular”, ou “Eliminação de segunda ordem”. . Como em qualquer reação de eliminação, o produto tem um grau a mais de insaturação que o substrato de partida. A de-hidro-halogenação de um haleto de alquila, por exemplo, produz um alceno. Em contraste às reações E1, as reações E2 são promovidas por uma base forte: a base é vital para a reação, e está diretamente envolvida na etapa determinante da velocidade. Como a reação é bimolecular, envolve uma cinética de segunda ordem, isto é, duas moléculas precisam colidir para que a reação ocorra. A lei da velocidade para uma reação via E2 é v=k.[substrato].[base]. Como mostra o mecanismo, os átomos H e X precisam estar em carbonos adjacentes, e o ataque da base sempre é antiperiplanar.

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Mec.ANIMAÇÃO:// E2

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Veja uma simulação da reação E2: click na figura acima!

A polaridade do solvente não é muito importante. Tal como na reação E1, o substrato deve ser altamente substituído. Como E2 não passa pela formação de intermediário iônico (carbocátion), não ocorrem rearranjos na estrutura do substrato. Este deve possuir um bom grupo de saída.

Esta reação provoca o surgimento de uma estereoquímica preferencial: se os grupos R ligados ao carbono que possui o grupo X forem diferentes, assim como os grupos R ligados ao carbono que irá perder o hidrogênio, existe apenas uma orientação possível na qual o hidrogênio e o grupo X estão em posição antiperiplanar. Isto pode levar à formação de apenas isômeros R ou S do alceno.

Resumindo…

Em Química Orgânica avançada aprendemos que, de fato, nenhuma reação química ocorre via somente um dos mecanismos vistos acima. No caso de uma substituição, por exemplo, existe sempre uma competição entre SN1 e SN2. Mas, no curso de graduação, aprendemos os mecanismos separadamente – assim teremos já esta “bagagem” quando chegarmos à pós-graduação. De qualquer forma, a tabela abaixo resume as afinidades mecanísticas correlacionadas com a substituição do carbono eletrofílico.

Substrato

Tipo preferencial de reação

SN1

SN2

E1

E2

RCH2X

SN2

não ocorre

altamente favorecida

não ocorre

ocorre com bases fortes

R2CHX

SN2 com nucleófilos não básicos
E2 com bases fortes

pode ocorrer com haletos benzílicos ou alílicos

ocorre em competição com reação E2

pode ocorrer com haletos benzílicos ou alílicos

favorecida quando bases fortes são usadas

R3CX

E2
(SN1 e E1 em solventes não básicos)

favorecida em solventes hidroxílicos

não ocorre

ocorre em competição com reação SN1

favorecida quando bases são usadas

 

Tentando avaliar a dimensão da Constante de Avogadro

Que a Constante de Avogadro é muito grande não resta dúvida. Mas quão grande é esse número?

Um mil (1.000) pode ser escrito como (1 • 103).

Um milhão (1.000.000) pode ser escrito como 1 • 106).

Um bilhão (1.000.000.000) pode ser escrito como (1• 109).

A Constante de Avogadro corresponde a seiscentos (600.000.000.000.000.000.000.000) e normalmente seu valor aproximado é escrito como 6 • 1023).

Para tentar imaginar o quão grande é esse número, uma maneira é fazer analogias.

Vejamos uma primeira analogia:

Imagine que alguém conseguisse contar um número por segundo, sem parar jamais. Quantos anos seriam gastos para se chegar a esse número?

Arrisque um palpite antes de começar a leitura!

Bem, 1 hora tem 60 minutos com 60 segundos cada um, ou seja, 3.600 segundos. Assim, após 1 hora contando, esse alguém chegaria ao número 3.600 (três mil e seiscentos).

Um dia tem 24 horas. Então, após 1 dia contando sem parar, esse alguém chegaria ao número 86.400 (oitenta e seis mil e quatrocentos), que equivale a 3.600 multiplicado por 24.

Após 1 ano (com 365 dias) esse alguém chegaria ao número 31.536.000 (trinta e um milhões, quinhentos e trinta e seis mil), que equivale a 86.400 multiplicado por 365.

Daqui para frente, façamos um cálculo por regra de três para ver em quantos anos o indivíduo contador chegaria ao fim:

Esse resultado equivale a 19.000.000.000.000.000 anos, ou seja, 19 quatrilhões de anos. É esse o tempo que o indivíduo gastaria para contar até 6 • 1023, se o intento fosse possível.

Vejamos uma segunda analogia:

Caso fossem espalhadas 6 • 1023 bolas de gude por toda a superfície da Terra, elas produziriam uma camada recobrindo a Terra de aproximadamente 5 km de espessura.

Vejamos uma terceira analogia:

Caso fossem colocadas em linha reta 6 • 1023 moedas de 1 centavo, elas circulariam a Terra cerca de 300 trilhões de vezes.

A Constante de Avogadro é tão grande que foge da nossa vivência macroscópica. Assim, falar em mol de objetos macroscópicos é algo que beira o absurdo.

Texto extraído de “INFORME-SE SOBRE A QUÍMICA”
Química: na abordagem do cotidiano, volume único/Francisco de Miragaia Peruzzo (Tito), Eduardo Leite do Canto. – 3.ed.- São Paulo: Moderna 2007.

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