Espectroscopia vibracional

Resultados e Discussão

        No presente experimento, foram estudadas sete moléculas, todas contendo o grupo carbonila, através do software GaussView, sendo possível simular algumas propriedades de interesse: o calor de formação das moléculas, a frequência vibracional do estiramento C=O e o comprimento da ligação C=O.

        Os dados obtidos para a simulação com o método semiempírico AM1 foram os seguintes:

Tabela 1 – Calor de Formação, Frequência Vibracional do Estiramento C=O e

Comprimento da Ligação C=O – Método AM1

        

        Para a simulação com o método PM3, obtiveram-se os valores abaixo:

Tabela 2– Calor de Formação, Frequência Vibracional do Estiramento C=O e

Comprimento da Ligação C=O – Método PM3

        Já o método MNDO produziu os resultados seguintes:

Tabela 3– Calor de Formação, Frequência Vibracional do Estiramento C=O e

Comprimento da Ligação C=O – Método MNDO

        Também se calcularam, através dos mesmos métodos computacionais, as propriedades das quatro primeiras moléculas (formaldeído, acetaldeído, acroleína e formamida) desprotonadas, isto é, após a quebra heterolítica da ligação entre o carbono e um dos hidrogênios. Os resultados se encontram abaixo:

Tabela 4 – Calor de Formação, Frequência Vibracional do Estiramento C=O e

Comprimento da Ligação C=O – Moléculas Desprotonadas – Método AM1

Tabela 5 – Calor de Formação, Frequência Vibracional do Estiramento C=O e

Comprimento da Ligação C=O – Moléculas Desprotonadas – Método PM3

Tabela 6 – Calor de Formação, Frequência Vibracional do Estiramento C=O e

Comprimento da Ligação C=O – Moléculas Desprotonadas – Método MNDO

Cálculo da Energia de Quebra Heterolítica

        A energia quebra heterolítica corresponde à energia liberada quando da quebra da ligação, no caso, entre o carbono carbonílico e o hidrogênio; esta pode ser calculada a partir da diferença entre as energias de formação da molécula desprotonada e da sua forma original, ou seja,

EH = Edp-E,

onde dp corresponde à forma desprotonada da molécula.

        Com os dados apresentados nas tabelas acima, é possível calcular as energias de quebra heterolítica para as quatro primeiras moléculas (as outras três não apresentam hidrogênios ligados ao carbono carbonílico):

Tabela 6 – Energias de Quebra Heterolítica

        Como é possível perceber, a energia de quebra heterolítica da ligação carbono-hidrogênio é maior para a molécula de formaldeído; isto ocorre porque grupos contendo carbono e nitrogênio estabilizam a molécula eletronicamente, o que faz com que o carbono da carbonila tenha uma carga parcial menor; quanto mais substituídos os grupos ligados ao carbono da carbonila, mais elétrons serão doados, diminuindo a carga parcial positiva causada pela eletronegatividade do oxigênio[1].

        Assim, o formaldeído é a substância mais reativa dentre as quatro estudadas (pois se a energia de quebra heterolítica é maior, o estado de energia alcançado é menor), o que é o esperado. A formamida tem a segunda maior energia de quebra heterolítica, se analisados os métodos AM1 e PM3; para o MNDO, a segunda maior energia é do acetaldeído. O acetaldeído seria um bom candidato para segunda mais reativa molécula, uma vez que tem apenas um átomo de carbono para doar densidade eletrônica, enquanto a formamida possui um par de elétrons livres no átomo de nitrogênio.[1] Por fim, a acroleína apresenta a menor energia nos métodos AM1 e PM3, o que pode ser explicado pelo fato de possuir dois carbonos que aumentam a densidade eletrônica da molécula, atenuando a carga parcial positiva acarretada pela ligação carbonílica[1][2].