Isômeros estruturais (constitucionais)

RKA1JV - Digamos que eu queira desenhar todos os isômeros estruturais que tem a fórmula molecular C₅H₁₂ e a palavra isômeros significa as mesmas peças. Então, toda vez que você vê a palavra isômero na Química, você tem que pensar que são substâncias que têm a mesma fórmula molecular, mas o que as difere são propriedades físicas e químicas. Nós estamos falando do mesmo número de átomos, ou seja, 5 carbonos e 12 hidrogênios. Você também pode pensar que uma das coisas que o diferencia é a forma como os átomos estão ligados uns aos outros. Eles terão uma diferença em termos de sua estrutura, é por isso que nós chamamos de isômeros estruturais. Uma outra forma de chamá-los é, também, de isômeros constitucionais. Pensando na estrutura de linhas, nós a temos aqui. Se você observar essa estrutura, nós podemos colocar os nossos carbonos, carbono aqui, outro aqui com uma ligação. Também, eu tenho outra ligação com outro carbono, outra ligação com outro carbono. Por fim, também temos outro carbono. Se eu olhar também para os meus hidrogênios, eu também tenho 3 hidrogênios aqui nessa ponta, também posso colocar esses hidrogênios aqui. Também temos hidrogênio aqui embaixo, 2 hidrogênios, também, hidrogênios aqui em cima. Por fim, 3 aqui nessa ponta, 1, 2, 3 hidrogênios. Nós podemos verificar os nossos carbonos, aqui eu tenho 1, 2, 3, 4 e 5. Nossa fórmula molecular também tem 5 carbonos, e temos um total de 3 hidrogênios aqui, com mais 2 aqui, 5, 7, 10 hidrogênios. Por fim, 12 hidrogênios, que é o total que temos aqui na nossa fórmula molecular. Agora o que eu vou fazer é desenhar outro isômero estrutural que tem a mesma fórmula molecular. Eu vou fazer outra estrutura aqui. Eu vou colocar, eu tenho que ter 5 carbonos, mas pensando na estrutura, eu vou colocar essa estrutura ramificada deixe-me endireitar essa aqui. Se eu vou fazer a minha estrutura de Lewis, eu tenho os meus carbonos com as minhas ligações, agora, eu coloco os meus hidrogênios. Aqui eu tenho 3 hidrogênios, aqui na outra ponta eu também tenho 3 hidrogênios. Nesse carbono, eu tenho 2 hidrogênios, nessa outra ponta eu tenho mais 3 hidrogênios, 3 hidrogênios. Se eu olhar para esse carbono aqui, eu tenho um hidrogênio. Agora, contando os nossos carbonos e hidrogênios, nós temos 1, 2, 3, 4 e 5 carbonos. Se eu olhar para os meus hidrogênios, eu tenho 3 aqui, com mais 3, vou ter um total de 6. Aqui 9, 10, por fim, 12 hidrogênios, ou seja, também tenho 12 hidrogênios. Se você perceber a fórmula molecular para esse composto aqui também é C₅H₁₂, ou seja, a fórmula molecular para esse composto aqui. Esses dois desenhos aqui têm a mesma fórmula molecular, mas o que os difere eles, o que mostra a diferença neles é a estrutura que eles estão desenhados e isso nós chamamos de isômeros estruturais, ou seja, são moléculas que têm a mesma fórmula molecular. Mas diferem aqui na estrutura que os átomos estão ligados. Vamos dizer que você queira fazer aqui o isômero estrutural, então, eu estou desenhando aqui uma outra estrutura. E você quer utilizar em vez desse carbono aqui, ou seja, sua ramificação agora vai estar nesse carbono aqui. Seu desenho vai ter uma ramificação aqui. Você pode pensar que essa estrutura aqui também é um isômero estrutural, mas, na verdade, é uma outra forma de representar essa molécula aqui. Essas duas aqui são formas diferentes de representar essa molécula. Você pode verificar que aqui você tem um CH₃ e aqui você também tem um CH₃, eu vou só listar isso para vocês verem. Você vai ter aqui um CH₃, aqui na ponta você vai ter também um CH₃ e você vai ficar com um CH aqui. Na outra ponta, você vai ficar também com um CH₃ e aqui você vai ficar com um CH₂. Portanto, nós temos a mesma coisa aqui na nossa estrutura, ou seja, esse desenho aqui é o mesmo desenho que está aqui, representa a mesma molécula. Portanto, nós só vimos até agora dois isômeros estruturais. Pensando em outro isômero estrutural, nós temos que colocar agora uma cadeia com 3 carbonos principais. Vai ficar mais ou menos assim. Eu vou colocar dois carbonos nas nossas ramificações, um para cá e um para cá. Isso porque aqui nós tínhamos 4 carbonos na nossa cadeia principal. Então, se eu vou fazer a estrutura para esse desenho aqui e fizer um desenho aqui da nossa estrutura, nós vamos ficar com o carbono aqui no centro. E vamos ter ligação com outro carbono e aqui também outro carbono e eu faço as minhas ramificações aqui e também aqui e agora eu tenho que pensar nos meus hidrogênios. Mas se você observar esse carbono aqui central, ele já tem quatro ligações, por isso, eu vou começar pelos hidrogênios das pontas. Eu tenho 3 hidrogênios ligados a esse carbono, eu também tenho 3 hidrogênios aqui. Também, na outra ponta, eu tenho 3 hidrogênios, nessa última ponta aqui, eu também tenho 3 hidrogênios. Como eu falei para vocês, esse carbono do centro aqui não está ligado a nenhum hidrogênio, porque ele já apresenta quatro ligações. Contando os nossos carbonos, nós temos 1, 2, 3, 4 e 5 carbonos, e se formos contar os hidrogênios, temos 3 hidrogênios aqui, também temos mais 3, contabilizando, ficamos com 6, aqui um total de 9 hidrogênios, por fim, 12 hidrogênios. Ou seja, C₅H₁₂ é a fórmula molecular para esse composto aqui. Esse daqui é outro isômero estrutural, portanto, é uma molécula diferente dos outros dois que nós tínhamos visto, ou seja, temos um total de 3 isômeros estruturais que têm fórmula molecular C₅H₁₂. Agora nós vamos ver todos os isômeros estruturais da fórmula molecular C₃H₈O e eu vou fazer aqui a estrutura de linhas. Eu tenho essa estrutura de linhas com o OH, e se eu for fazer a estrutura de Lewis, eu tenho meu carbono ligado a outro carbono e também ligação com outro carbono. Eu tenho um O aqui, oxigênio com os seus elétrons livres, ou seja, os pares de elétrons livres, aqui também. E também tem o hidrogênio aqui fazendo a ligação com o oxigênio. Se eu pensar agora nos carbonos, esses carbonos aqui, eu tenho que colocar na estrutura os hidrogênios, então, aqui eu coloco mais 3 hidrogênios porque o carbono pode fazer quatro ligações. Aqui desse lado, eu coloco mais 3 hidrogênios também, mais 3 hidrogênios, eu também posso colocar o hidrogênio aqui porque eu tenho um total de 1, 2, 3, 4 ligações. Por isso, eu pude colocar o hidrogênio, e contando os meus carbonos, eu vou ter 1, 2, 3 carbonos, 3 carbonos na minha molécula, ou seja, na minha fórmula molecular também. Quanto aos hidrogênios, eu tenho 3 aqui com mais 1 aqui, 4, com mais esses 3 aqui, temos um total de 7 hidrogênios e 8 hidrogênios. Ou seja, 8 hidrogênios aqui também, agora, eu tenho que pensar no meu oxigênio aqui. Eu tenho um oxigênio que é o oxigênio aqui, então, C₃H₈O é a fórmula molecular para essa estrutura aqui. Se eu quiser enumerar isso, eu posso colocar que eu tenho 1 carbono aqui, 2 carbonos aqui e o terceiro carbono aqui. Isso vai me ajudar no meu próximo isômero estrutural, eu falo isso porque, em vez de você colocar esse OH aqui saindo do carbono 2, você pode colocá-lo ramificando aqui no carbono 1. Então, meu outro isômero vai ter os meus carbonos e o meu OH vai estar aqui. Se eu for desenhar a estrutura de pontos de Lewis, eu tenho aqui na cadeia principal os meus carbonos, e eu posso colocar o meu oxigênio aqui com o seu hidrogênio e também os pares de elétrons livres. Se eu for pensar ainda nos outros hidrogênios, eu tenho 2 hidrogênios aqui fazendo a ligação com o carbono, eu tenho mais 3 hidrogênios aqui porque esse carbono aqui faz quatro ligações. Aqui eu tenho, também, um total de mais 2 hidrogênios. Se eu for contar os meus átomos, eu tenho 1 carbono, 2 e 3 carbonos, ou seja, 3 carbonos aqui da nossa fórmula molecular. Se eu for pensar nos meus hidrogênios, eu tenho 1 com mais 2 aqui, 3, aqui um total de 6. Por fim, 8 hidrogênios, 8 hidrogênios aqui também e ainda nós temos um oxigênio aqui que é esse oxigênio aqui, ou seja, C₃H₈O também é a fórmula molecular para esse composto aqui. Novamente, você pode pensar e colocar esse OH aqui no carbono 3, nesse carbono aqui, ou seja, você só está mudando esse OH daqui para essa ponta aqui. Se você desenhar isso, você vai ter mais ou menos isso aqui, ou seja, esses dois desenhos aqui são iguais e eu vou colocar aqui para você que esses desenhos são iguais. Representam a mesma coisa. Esse desenho aqui representa a mesma coisa que esse desenho, por isso, isto aqui não é um novo isômero estrutural, é apenas uma nova maneira de olhar para essa molécula aqui. Eu vou pensar em um novo isômero, mas, dessa vez eu não vou colocar OH nas pontas, então, eu vou colocar aqui um desenho dessa forma. Aqui eu tenho o oxigênio, se eu pensar nesse desenho aqui e construir a estrutura de Lewis, eu vou ter os meus carbonos na cadeia principal. Eu tenho o oxigênio e eu tenho outro carbono aqui, eu também tenho os elétrons livres aqui do meu oxigênio. Se eu for colocar os meus hidrogênios, eu tenho 3 hidrogênios aqui nessa ponta, eu também tenho 3 hidrogênios aqui nessa ponta, no nosso carbono 1. Eu tenho 2 hidrogênios aqui, e se eu for contar os meus átomos, eu tenho 1, 2, 3 carbonos que são esses 3 carbonos aqui. Eu também tenho um total de 3 hidrogênios aqui, com mais 2, são 5. Aqui eu tenho 8 hidrogênios, igual à nossa fórmula molecular, e se eu olhar ainda para o oxigênio, esse oxigênio aqui, eu também tenho o outro oxigênio na minha fórmula molecular. Essa estrutura aqui representa o outro isômero, e como ela difere por sua estrutura, nós temos um isômero estrutural. Novamente, você pode cometer o erro de desenhar uma estrutura dessa forma e achar que é o isômero estrutural. O que eu fiz aqui foi só mudar esse oxigênio daqui para esse lado aqui, ou seja, eu só mudei esse oxigênio de lugar. Essa estrutura aqui, esse desenho aqui, representa a mesma coisa que esse desenho aqui, por isso, nós só temos um total de 3 isômeros estruturais. Se você for mais a fundo na Química Orgânica, você vai ver que os dois primeiros isômeros que nós vimos, esses dois primeiros isômeros aqui, são alcoóis. E esse último isômero que nós vimos, esse aqui, é um isômero chamado de éter. Mas vamos nos preocupar com isso mais à frente.