SUMÁRIO 1 INTRODUÇÃO À QUÍMICA ORGÂNICA .....................................................................................................03 1.1 Teoria ..........................................................................................................................................................03 1.2 Sessão leitura – Ciclo do Carbono .............................................................................................................06 1.3 Fixação .......................................................................................................................................................07 1.4 Pintou no ENEM .........................................................................................................................................08 1.5 Execício comentado ...................................................................................................................................10 2 HIDROCARBONETOS..................................................................................................................................11 2.1 Teoria ..........................................................................................................................................................11 2.2 Sessão leitura .............................................................................................................................................15 2.2.1 O gás natural ...........................................................................................................................................15 2.2.2 O petróleo ................................................................................................................................................15 2.3 Fixação .......................................................................................................................................................16 2.4 Pintou no ENEM .........................................................................................................................................18 2.5 Execício comentado ...................................................................................................................................18 3 FUNÇÕES ORGÂNICAS ..............................................................................................................................20 3.1 Teoria ..........................................................................................................................................................20 3.2 Sessão leitura .............................................................................................................................................24 3.2.1 Bebidas alcoólicas .................................................................................................................................. 24 3.2.2 O metanal ................................................................................................................................................25 3.2.3 A acetona .................................................................................................................................................25 3.2.4 O ácido metanoico ...................................................................................................................................25 3.2.5 O ácido acético ........................................................................................................................................25 3.2.6 Aminas: medicina e sociedade ................................................................................................................25 3.2.7 DDT – dicloro-difenil-tricloroetano ...........................................................................................................26 3.3 Fixação .......................................................................................................................................................26 3.4 Pintou no ENEM .........................................................................................................................................31 3.5 Execício comentado ...................................................................................................................................31 4 ISOMERIA .....................................................................................................................................................33 4.1 Teoria ..........................................................................................................................................................33 4.2 Sessão leitura .............................................................................................................................................35 4.3 Fixação .......................................................................................................................................................37 4.4 Pintou no ENEM .........................................................................................................................................40 4.5 Execício comentado ...................................................................................................................................41 5 PROPRIEDADES FÍSICAS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS ..................................................................42 5.1 Teoria ..........................................................................................................................................................42 5.2 Sessão leitura ............................................................................................................................................ 43 5.3 Fixação ...................................................................................................................................................... 45 5.4 Pintou no ENEM ........................................................................................................................................ 47 5.5 Execício comentado .................................................................................................................................. 48 6 REAÇÕES ORGÂNICAS ............................................................................................................................. 49 6.1 Teoria ......................................................................................................................................................... 49 6.2 Sessão leitura – Explosivos ....................................................................................................................... 55 6.3 Fixação ...................................................................................................................................................... 56 6.4 Pintou no ENEM ........................................................................................................................................ 58 6.5 Execício comentado .................................................................................................................................. 58 Referências .......................................................................................................................................................59 3 Capítulo 1 – Introdução à Química Hibridização: O Orgânica carbono 2 admite três tipos de 3 hibridização: sp, sp e sp . a) Hibridização sp: 1.1 Teoria Ocorre em moléculas onde o carbono apresenta duas ligações σ e duas π. Conceito: É o ramo da química que estuda os compostos que contêm carbono, denominados ― C = ou = C =. 2 b) Hibridização sp : Ocorre em moléculas onde o carbono apresenta compostos orgânicos. A partir do final do século XIII, os químicos começam a se dedicar ao estudo das substâncias encontradas nos seres vivos. Nesta época, acreditava-se na Teoria da Força Vital, três ligações σ e uma π. \ C= / segundo a qual os compostos orgânicos só podiam ser produzidos por organismos vivos. No entanto, em 1828, conseguiram sintetizar a uréia a partir do cianato de amônio (um composto inorgânico). Com isso, caiu por terra a Teoria da Força Vital, e a produção de compostos orgânicos cresceu de 3 c) Hibridização sp : Ocorre em moléculas onde o carbono apresenta as quatro ligações σ. │ ― C ― │ maneira Compostos orgânicos: exponencial. Nos compostos orgânicos, a presença O Carbono: No século XIX, Kekulé percebeu que o átomo de propriedades carbono que apresentava o diferenciava certas de outros átomos. Essas propriedades são: a) O carbono é tetravalente: Como o carbono apresenta 4 elétrons na última camada eletrônica, quando se liga a outro átomo compartilha esses 4 elétrons formando portanto 4 ligações covalentes. b) O carbono forma cadeias: O átomo de carbono pode ligar-se a outros átomos de carbono, formando cadeias com várias disposições e tamanhos.Essa propriedade é a principal responsável pela existência de milhares de compostos orgânicos. c) As 4 ligações sigma (σ) de um carbono são iguais. do carbono (C) é obrigatória. Suas ligações podem ser representadas das seguintes maneiras: │ ― C ―, = C =, ≡ C ― e = C ―. │ │ Além do carbono são encontrados outros elementos como: Hidrogênio(H): é monovalente, efetua uma única ligação que é representada por H ―. Nitrogênio(N): é trivalente e suas ligações podem ser representadas por ― N ―, = N ― e ≡ N. Oxigênio(O): é bivalente, ― O ― e O =. Halogênios: flúor (F), cloro(Cl), bromo(Br) e iodo(I), são todos monovalentes, F ―, Cl ―, Br ― e I ―. Enxofre(S): é bivalente: ― S ― e S =. 4 Representação dos compostos orgânicos: 1- Carbono primário: Os compostos orgânicos possuem uma É aquele ligado a nenhum ou um átomo variedade de fórmulas utilizadas para representá- de carbono diretamente. los. São elas: Estrutural: H H H H │ │ │ │ H―C―C―H H―C―C―H │ │ │ │ H H H H Condensada: 2- Carbono secundário: H3C – CH3 É aquele ligado diretamente a dois Molecular: átomos de carbono. C2H6 Atualmente, a representação mais H CH3 │ │ H ― C ― C* ― H simplificada seria a de zigue-zague. As pontas correspondem a CH3, a junção de dois traços ao │ │ grupo CH2, a junção de três traços ao grupo CH e H H a junção de quatro traços a um carbono 3- Carbono terciário: quaternário. Em inglês essa nomenclatura é dita Está ligado a três átomos de carbono. Bond Line Formula. H CH3 Exemplos: │ │ H ― C ― C* ― H CH3 │ │ H CH3 4- Carbono quaternário: Está ligado diretamente a apenas átomos de carbono. Cadeias carbônicas: As cadeias H CH3 │ │ H ― C ― C* ― CH2 – CH3 carbônicas possuem algumas classificações de acordo com algumas características. a) Classificação do carbono na cadeia: Os átomos de carbono numa cadeia │ CH3 H │ CH3 b) Classificação das cadeias carbônicas: As cadeias carbônicas podem classificadas segundo três critérios: podem ser classificados de acordo com o número de átomos de carbono ligados diretamente a eles. 1) Disposição dos átomos de carbono: ser 5 Esse nome é derivado do composto mais simples I) Cadeia aberta, acíclica ou alifática: Apresenta pelo que apresenta esse núcleo, o benzeno (C6H6). menos duas Esse extremidades e nenhum ciclo ou anel.Se divide forma os compostos aromáticos que se subdividem em: em: anel Normal, reta ou linear: Compostos aromáticos mononucleares ou mononucleados: Apresenta apenas carbonos primários e Contêm um único anel benzênico. secundários. │ │ │ │ │ │ aromáticos polinucleares ou polinucleados: ―C–C–C–C― │ Compostos Contêm │ mais de um anel benzênico.Pode ser: Polinuclear isolado, que ocorre quando Ramificada: os anéis não contêm átomos de carbono em Apresenta carbonos terciários e comum e polinuclear condensado, onde os anéis secundários. contêm átomos de carbono em comum. Alicíclica, não-aromática ou cicloalifática: Não apresentam o núcleo aromático ou anel benzênico. II) Cadeia fechada ou cíclica: Não apresenta extremidades e os átomos apresentam um ou mais ciclos. 2) Tipo de ligação entre os átomos de carbono: Se divide em: I) Aromática: Apresenta Saturada: Apresenta somente ligações simples pelo menos um anel entre os átomos de carbono na cadeia. benzênico. II) Anel ou núcleo benzênico é uma das cadeias mais importantes da Química Orgânica. Insaturada: Apresenta pelo menos uma dupla ou tripla ligação entre átomos de carbono na cadeia. 6 │ │ │ 1.2 Sessão Leitura -C–C=C=C│ │ Ciclo do Carbono O carbono é o elemento químico 3) Natureza dos átomos que compõe a cadeia: fundamental dos compostos orgânicos, cujo ciclo consiste na assimilação (fixação) dos I) Homogênea: átomos contidos nas moléculas simples de gás É constituída apenas de átomos de carbono. carbônico presente na atmosfera (CO2), e convertidos em substâncias mais elaboradas │ (carboidratos, ―C― │ │ │ metabolismo │ │ │ a fotossintético partir realizado do pelos organismos autotróficos. ― C ―C ― C ―C ― │ proteínas), Parte │ formados são dos compostos aproveitados orgânicos pelo próprio organismo produtor, e o restante da produção incorporada à biomassa do mesmo, servindo como fonte de nutrientes para os subsequentes níveis tróficos da consumidores: cadeia primários alimentar, os (herbívoros), secundários (onívoros) e terciários (todos os II) Heterogênea: carnívoros), até o nível dos decompositores, Apresenta pelo menos um heteroátomo efetuando a degradação da matéria. na cadeia. Portanto, são os seres produtores os │ │ │ │ que iniciam o ciclo do carbono, captado pelos ―C―C―O―C―C― │ │ │ demais │ finalizado pelos os nutrientes, incluindo o carbono, para o OBS.: átomo diferente carbono que esteja posicionado átomos de carbono. e decompositores, devolvendo ao ambiente todos O = heteroátomo Heteroátomo: organismos de entre dois reinício do processo. Lembrando que a devolução de carbono não ocorre somente com a morte de um organismo (animal ou vegetal), mas continuamente durante a vida de qualquer ser, através da respiração. 7 1.3 Fixação Exercícios: 1) Identifique quais são os carbonos primários, secundários e terciários nos compostos a seguir: 4) A cadeia abaixo é: a) Aberta, heterogênea, saturada e normal; b) Acíclica, homogênea, insaturada e normal; c) Aromática, homogênea, insaturada e ramificada; d) Alifática, homogênea, insaturada e ramificada; e) Cíclica e aromática. 5) Identifique 2) Um quimioterápico utilizado no tratamento do câncer é a sarcomicina, cuja fórmula estrutural pode ser representada por: Escreva sua fórmula molecular e indique o número de carbonos secundários presentes na estrutura. 3) Determine número de carbonos primários, secundários, terciários e quaternários existentes em cada uma das estruturas a seguir e escreva suas fórmulas moleculares: a cadeia homogênea e saturada: carbônica ramificada, 8 6) Um grupo de compostos, denominados ácidos 1.4 Pintou no ENEM graxos, constitui a mais importante fonte de (ENEM 2001 – energia na dieta do Homem. Um exemplo destes 1) Questão é o ácido linoleico, presente no leite humano. A atividades sua fórmula estrutural simplificada é: significativamente no ciclo natural do enxofre, CH3(CH2)4(CH)2CH2(CH)2(CH2)7COOH alterando Sua cadeia carbônica é classificada como: indicadas no esquema. Ainda hoje isso ocorre, humanas as quantidades 23) Algumas interferiram das substâncias a) Aberta, normal, saturada e homogênea; apesar do grande controle por legislação. Pode- b) Aberta, normal, insaturada e heterogênea; se afirmar que duas dessas interferências são c) Aberta, ramificada, insaturada e heterogênea; resultantes da d) Aberta, ramificada, saturada e homogênea; (A) queima de combustíveis em veículos pesados e) Aberta, normal, insaturada e homogênea. e da produção de metais a partir de sulfetos metálicos. 7) Dê a hibridização de cada carbono compostos a seguir: nos (B) produção de metais a partir de óxidos metálicos e da vulcanização da borracha. (C) queima de combustíveis em veículos leves e a) da produção de metais a partir de óxidos metálicos. (D) queima de combustíveis em indústria e da obtenção de matérias-primas a partir da água do mar. (E) vulcanização da borracha e da obtenção de matérias-primas a partir da água do mar. b) 2) 79. (ENEM 2009 .Questão 1) c) CH3(CH2)4(CH)2CH2(CH)2(CH2)7COOH A atmosfera terrestre é composta pelos gases nitrogênio (N2) e oxigênio (O2), que somam cerca de 99%, e por gases traços, entre eles o gás d) carbônico (CO2), vapor de água (H2O), metano (CH4), ozônio (O3) e o óxido nitroso (N2O), que compõem o restante 1% do ar que respiramos. Os gases traços, por serem constituídos por pelo Gabarito:4-d; 5- b;6-e. menos três átomos, conseguem absorver o calor irradiado pela Terra, aquecendo o planeta. Esse fenômeno, que acontece há bilhões de anos, é chamado de efeito estufa. A partir da Revolução Industrial (século XIX), a concentração de gases traços na atmosfera, em particular o CO2, tem aumentado significativamente, o que resultou no aumento da temperatura em escala global. Mais 9 recentemente, outro fator tornou-se diretamente próprios deve ser revirado com auxílio de envolvido no aumento da concentração de CO2 ferramentas adequadas, semanalmente, de forma na atmosfera: o desmatamento. BROWN, I. F.; a homogeneizá-lo. É preciso também umedecê-lo ALECHANDRE, A. S. Conceitos básicos sobre periodicamente. O material de restos de capina clima, carbono, florestas e comunidades. A.G. pode ser intercalado entre uma camada e outra Moreira de lixo da cozinha. Por meio desse método, o & S. Schwartzman. As mudanças climáticas globais e os ecossistemas brasileiros. adubo Brasília: Instituto de Pesquisa Ambiental da aproximadamente dois a três meses. Como usar Amazônia, 2000 (adaptado). o lixo orgânico em casa? Ciência Hoje, v. 42, jun. Considerando o texto, uma alternativa viável para 2008 (adaptado). combater o efeito estufa é Suponha que uma pessoa, desejosa de fazer seu A - reduzir o calor irradiado pela Terra mediante a próprio substituição procedimento descrito no texto, exceto no que se da produção primária pela orgânico adubo estará orgânico, pronto tenha em seguido o industrialização refrigerada. refere ao umedecimento periódico do composto. B - promover a queima da biomassa vegetal, Nessa situação, responsável pelo aumento do efeito estufa devido A - o processo de compostagem iria produzir à produção de CH4. intenso mau cheiro. C - reduzir o desmatamento, mantendo-se, assim, B - o adubo formado seria pobre em matéria o potencial da vegetação em absorver o CO2 da orgânica que não foi transformada em composto. atmosfera. C - a falta de água no composto vai impedir que D - aumentar a concentração atmosférica de microrganismos H2O, orgânica. molécula capaz de absorver grande decomponham a matéria quantidade de calor. D - a falta de água no composto iria elevar a E - remover moléculas orgânicas polares da temperatura da mistura, o que resultaria na perda atmosfera, diminuindo a capacidade delas de de nutrientes essenciais. reter calor. E - apenas microrganismos que independem de oxigênio poderiam agir sobre a matéria orgânica e transformá-la em adubo. 3) 92. (ENEM 2009 .Questão 34) O lixo orgânico de casa – constituído de restos de 4) verduras, frutas, legumes, cascas de ovo, aparas ocasionado pelo aumento do efeito estufa, tem de grama, entre outros –, se for depositado nos como uma de suas causas a disponibilização lixões, pode contribuir para o aparecimento de acelerada animais e de odores indesejáveis. atmosfera. Essa disponibilização acontece, por Entretanto, sua reciclagem gera um excelente exemplo, na queima de combustíveis fósseis, adubo orgânico, que pode ser usado no cultivo de como a gasolina, os óleos e o carvão, que libera o hortaliças, frutíferas e plantas ornamentais. A gás carbônico (CO2) para a atmosfera. Por outro produção do adubo ou composto orgânico se dá lado, a produção de metano (CH4), outro gás por meio da compostagem, um processo simples causador do efeito estufa, está associada à que requer alguns cuidados especiais. O material pecuária e à degradação de matéria orgânica em que é acumulado diariamente em recipientes aterros sanitários. (ENEM/2010)O de átomos aquecimento de carbono global, para a 10 Apesar dos problemas causados pela 1.5 Exercício Comentado disponibilização acelerada dos gases citados, 1)A substância responsável pelo aroma eles são imprescindíveis à vida na Terra e característico da maçã verde pode ser importantes para a manutenção do equilíbrio representado por: ecológico, porque, por exemplo, o a) metano é fonte de carbono para os organismos fotossintetizantes. b) metano é fonte de hidrogênio para os organismos fotossintetizantes. c) gás carbônico é fonte de energia para os organismos fotossintetizantes. d) gás carbônico é fonte de carbono inorgânico para os organismos fotossintetizantes. e) gás carbônico é fonte de oxigênio molecular a)Quantos hidrogênios completam essa molécula? b)Escreva suas fórmulas estruturais simplificada e a fórmula molecular. c)Classifique os carbonos presentes na estrutura. Solução: a) para os organismos heterotróficos aeróbicos. 5)(ENEM/2009) O ciclo biogeoquímico do carbono compreende diversos compartimentos, entre os quais a Terra, a atmosfera e os oceanos, e diversos processos transferência de reservatórios. renováveis, na por permitem compostos Os armazenados que entre estoques forma de a carbono recursos não o petróleo, são limitados, sendo de grande relevância que se perceba a importância da b) esses de exemplo, 8 átomos de hidrogênio substituição de Ou combustíveis fósseis por combustíveis de fontes renováveis. A utilização de combustíveis fósseis interfere no ciclo do carbono, pois provoca a) aumento da porcentagem de carbono contido na Terra. Fórmula Molecular C4H8O2 b) redução na taxa de fotossíntese dos vegetais superiores. c) aumento da produção de carboidratos de c) Contando os carbonos ligados á apenas a outro átomo de carbono no total, são origem vegetal. d) aumento na quantidade de carbono presente na atmosfera. e) redução da quantidade global de carbono armazenado nos oceanos. Gabarito: 1-A; 2-C; 3-C; 4-D; 5-D 4 carbonos primários 11 Capítulo 2 – Hidrocarbonetos: Infixos: Infixo 2.1 Teoria Hidrocarbonetos são Tipo de Ligação compostos an formados apenas por átomos de carbono e simples hidrogênio. Fórmula geral: CXHY. en dupla in tripla Nomenclatura: e) Cada composto orgânico deve ter um nome Para os hidrocarbonetos usa-se o sufixo o. diferente. f) Principais grupos orgânicos: A partir do nome deve ser possível escrever a Grupos alquila: fórmula do composto orgânico e vice-versa. g) Segue as regras da IUPAC (União Internacional Com 1 carbono: de Química Pura e Aplicada). ― CH3 (metil) O nome de um composto orgânico é formado por três partes: Com 2 carbonos: Prefixo + Infixo + Sufixo ― CH2 ― CH3 (etil) Prefixo: Indica o número de átomos de carbono presentes na molécula; Infixo: Indica o tipo de ligação entre carbonos. Sufixo: Indica o grupo funcional. Com 3 carbonos: ― CH2 ― CH2 ― CH3 (propil) Prefixos: Prefixo ― CH2 ― CH3 Númerode C met 1 │ et 2 CH3 prop 3 but 4 pent 5 hex 6 hept 7 oct 8 non 9 dec 10 (isopropil) Com 4 carbonos: ― CH2 ― CH2 ― CH2 ― CH3 (butil) ― CH2 ― CH ― CH3 (isobutil) │ CH3 ― CH ― CH2 ― CH3 (s-butilou sec-butil) │ CH3 12 com um hífen o nome do grupo orgânico que CH3 corresponde a ramificação; │ ― C ― CH3 (t-butilouterc-butil) Para indicar a quantidade de ramificações, usar os prefixos di, tri, tetra, etc. antes do nome do │ grupo orgânico; CH3 No caso de mais de uma ramificação, os escreve em Com 5 carbonos: ordem alfabética, desconsiderando os prefixos; ― CH2 ― CH2 ― CH2 ― CH2 ― CH3 (pentil) ― CH2 ― CH2 ― CH ― CH3 (isopentil) Escrever, o nome do hidrocarboneto referente a cadeia principal. a) Alcanos: │ CH3 CH3 São hidrocarbonetos acíclicos e saturados, ou seja, possuem cadeias abertas e ligações simples entre os carbonos. │ ― CH2 ― C ― CH3 (neopentil) │ CH3 CH3 │ Fórmula geral: CnH2n+2. OBS.: n = número de carbonos. ― C ― CH2 ― CH3 (t-pentil ou tercpentil) │ Nomenclatura: Prefixo indicativo ao número de CH3 carbonos + an +o. Ramificação: Exemplos: Localizar a cadeia principal: CH4 → prefixo - met → nome metano Maior sequência de carbonos. Entre duas ou infixo - an mais possibilidades escolhe-se a cadeia mais sufixo - o ramificada. Os átomos de carbono que não pertencem à CH3 ― CH3 → prefixo - et → nome etano infixo - an cadeia principal fazem parte das ramificações; Numerar os átomos de carbono da cadeia sufixo– o principal. A decisão de por qual extremidade se Ramificação: começa a numeração segue os critérios: 1- Cadeia insaturada: começa pela extremidade mais próxima a insaturação; 5 4 3 │ CH3 próxima a ramificação. Escrever o número que corresponde a localização da ramificação na cadeia principal e separando 1 H3C ― CH2―CH2―CH―CH3 2- Cadeia saturada: começa pela extremidade mais 2 2- metilpentano 13 b) Alcenos: São hidrocarbonetos acíclicos que d) Alcadienos: possuem uma única dupla ligação. São hidrocarbonetos acíclicos com duas duplas ligações. Fórmula geral: CnH2n. Nomenclatura: Prefixo indicativo ao número de Fórmula geral: CnH2n-2. carbonos + en + o. Indicar a localização da dupla ligação; A numeração começa pela extremidade mais Nomenclatura: Prefixo indicativo ao número de carbonos + a + DIENO. H2C = C = CH2 próxima da insatauração ligação; Escrever essa localização antes do infixo en. Exemplos: Ramificação: H2C = CH ― CH2 ― CH3 but - 1 - eno 4 3 2 1 duplas ligações; A sua numeração começa pela extremidade mais próxima das duas duplas ligações. H3C ― CH2 ― CH ― CH = CH2 1 │ 2 3 4 5 6 7 H3C ― CH = CH ― CH = CH ― CH ― CH3 CH3 2 A cadeia principal é aquela que possui a maior sequência de carbonos e que contenha as duas CH2 = CH2 eteno 5 propadieno │ – metilpenta – 1 - eno CH3 c) 6– metilepta - 2,4 –dieno Alcinos: São hidrocarbonetos acíclicos, contendo e) Ciclanos: uma única tripla ligação. São hidrocarbonetos cíclicos contendo apenas ligações simples entre os carbonos da cadeia. Fórmula geral: CnH2n-2. Nomenclatura: Prefixo indicativo ao número de carbonos + in + o. CH ≡ CH etino Fórmula geral: CnH2n Ramificação: Nomenclatura: Palavra CICLO + prefixo indicativo ao número de carbonos do ciclo + an + o. A nomenclatura da alcinos ramificados é Ramificação: semelhante a de alcenos ramificados. 6 5 4 3 2 1 menor grupo orgânico no sentido horário e anti- H3C ― CH2 ― CH ― C ≡ C ―CH3 horário; │ CH3 4– metilexa – 2 – ino A numeração começa pelo carbono que possui o Os grupos orgânicos ficam com os menores números. 14 1,1 - dimetilciclobutano Classificação: f) Ciclenos: Mononucleares ou monocíclicos: Possui apenas um anel benzênico. São hidrocarbonetos cíclicos contendo uma ligação dupla. Fórmula geral: CnH2n-2. Nomenclatura: Palavra CICLO + prefixo indicativo ao número de carbonos do ciclo + en + o. Ramificação: Coloca-se a dupla ligação entre os números 1 e 2 benzeno Polinucleares ou policíclicos: Possui dois ou mais anéis benzênicos. Se divide em: 1- Com anéis isolados: e faz a numeração no sentido horário e antihorário; Os grupos orgânicos ficam com os menores números. 2- Com anéis condensados: g) Hidrocarbonetos aromáticos: São hidrocarbonetos que possuem pelo menos um anel benzênico. Naftaleno Nomenclatura: Citar os nomes das ramificações e terminar com a palavra benzeno. 15 O gás natural é um combustível fóssil não renovável, ou seja, ele irá se esgotar na natureza. Composto por uma mistura de hidrocarbonetos, com destaque para o metano (CH4), o gás natural é encontrado em jazidas ou metilbenzeno Prefixos orto, meta e para: Esses prefixos são usados quando ao anel aromático estão ligados dois grupos. Orto: indica posição 1,2: depósitos subterrâneos, que normalmente estão associados ao petróleo, pois essas duas substâncias passam pelo mesmo processo de transformação orgânica (decomposição durante milhares da de matéria anos) e se acumulam no mesmo tipo de terreno. Esse combustível gasoso, após ser tratado e processado, apresenta grande teor energético, sendo bastante aproveitado nas indústrias para a geração de energia elétrica. Ele também pode ser empregado no aquecimento 1,2–dimetilbenzeno ou ortodimetilbenzeno ambiental e nas aplicações domésticas de residências e como combustível em automóveis Meta: indica posição 1,3: adaptados para recebê-lo, substituindo a gasolina, o álcool ou o diesel. Mais “limpo” entre os combustíveis de origem fóssil, o gás natural emite menos poluentes se comparado ao petróleo e ao carvão mineral, no entanto, ele não está totalmente isento dos problemas ambientais, visto que sua 1,3 – dimetilbenzeno ou metadimetilbenzeno utilização também contribui para a poluição atmosférica e para intensificação do efeito estufa. Para: indica posição 1,4: (Wagner de Cerqueira e Francisco - Graduado em Geografia - Equipe Brasil Escola <http://www.brasilescola.com/geografia/gasnatural.htm>) 2.2.2O petróleo O petróleo formou-se na Terra hámilhões de anos, a partir da decomposição de 1,4 – dimetilbenzeno ou paradimetilbenzeno pequenos animais vegetação típica de marinhos, regiões plâncton e alagadiças. O petróleo acumula-se junto ao gás de petróleo, 2.2 Sessão Leitura formando bolsões entre rochas impermeáveis ou impregnando rochas de origem sedimentar. Tais 2.2.1 O gás natural locais são denominados bacias. 16 Após sua extração, o petróleo é encaminhado para as refinarias, onde seus componentessão separados através sendo parcialmente Concluída essa etapa, ainda resta algum resíduo, que pode ser submetido a Inicialmente, o petróleo é aquecido em forno, produçãode impermeabilizantes). de processos como a destilação fracionada. um (utilizado no asfaltamento de estradas e na vaporizado umapirólise ou craqueamento (cracking). Esse processo é executado em outra colunade edirecionado para uma coluna de fracionamento fracionamento e consiste na quebra de moléculas provida de várias bandejas. A temperatura da de coluna varia com a altura, sendo que no topo se menores. encontra a menor temperatura. cadeias O longas, obtendo-semoléculas craqueamento aproveitamento coluna, a temperatura diminui, permitindo queas propiciandouma frações voltem ao estado líquido e sejam permitindo a obtenção de maiores quantidades retiradas. deGLP, gasolina e outros produtos químicos que frações retiradas do petróleo, sua constituiçãoe sua faixa de temperaturas de ebulição: serão integral economia transformados do um À medida que os vapores sobem na O esquema a seguir mostra algumas quase possibilita petróleo, expressiva em e diversos produtosindispensáveis em nosso dia-a-dia. A quantidade obtida de cada tipo de derivado de petróleo depende de sua origem, dosrecursos da refinaria e das necessidades do mercado consumidor em cada momento. 2.3 Fixação Exercícios: 1- Dê a nomenclatura segundo a IUPAC dos compostos a seguir: CH3 │ a) H3C ― CH2― CH― CH2― CH3 CH3 │ b) H3C ― CH2 ― C ― CH2 ― CH3 │ coluna O resíduo líquido que ficou no fundo da CH ― CH3 é │ levado apresentapressão para inferior outra à coluna que atmosférica, CH3 possibilitando que as frações mais pesadas entrem em ebulição a temperaturas mais baixas, evitando assim a quebra de suas moléculas. Dessa maneira, são obtidas novas frações do resíduo líquido: óleos lubrificantes, parafinas,graxas, óleo combustível e betume CH2 ― CH2 ― CH3 │ c) H3C ― CH ― C ≡ C ― CH3 d) H3C ― C = CH ― CH ― CH ― CH3 17 │ H3C ― CH2 │ │ CH3 CH3 │ Indique a fórmula estrutural plana que se encaixa CH3 o composto. 4)(UFSC) Um alcano encontrado nas folhas de e) repolho contém em sua fórmula 64 átomos de Hidrogênio. O número de átomos de Carbono na fórmula é: a)29 b)32 c)30 d)33 e)31 f)H2C ― CH ― CH3 │ 5)Dê o nome e a fórmula molecular dos seguintes │ ciclos: H2C ― C ― CH2 ― CH3 │ CH3 2) Escreva a fórmula estrutural dos compostos a seguir: a) b) c) 6) (FAFI-MG) a) 2,3 – dimetilpentano b) 5 – etil 3 – metiloctano c) Etilciclobutano d) Isopropilbenzeno e) 1,3 – dimetilbenzeno f) I Cicloexa – 1,1 – dieno II Sobre o benzeno, C6H6, estão corretas as g) Ciclobuteno seguintes afirmações, exceto: h) 2,2,4 – trimetilpentano a) Possui três pares de elétrons deslocalizados. i) Etilcicloexano b) É uma molécula plana, com forma de j) 4- metilpenta – 2 – ino hexágono k) etilmetilbenzeno regular, confirmada por estudos espectroscópicos e de cristalografia por raios X. c) Todos os ângulos de ligação valem 120° 3)Os hidrocarbonetos constituintes do são petróleo. os A principais respeito dos devido à equivalência de todas as ligações carbono-carbono. hidrocarbonetos, cujos nomes estão relacionados d) O benzeno não apresenta estrutura de a seguir: ressonância. e) I – ciclopenteno Os seis elétrons p estão espalhados igualmente nos seis carbonos e não localizados II – 2-buteno entre os pares de átomos de carbono III – propadieno 7) (OSEC-SP) Os compostos classificados como IV – hexano hidrocarbonetos fazem parte de misturas que V – 3 – heptino compõem alguns combustíveis. Esses compostos VI – ciclobutano apresentam em sua constituição os elementos químicos: 18 a) hidrogênio, carbono e oxigênio. 2) ( ENEM 2003 – Questão 42 ) Nos últimos anos, b) Hidrogênio, carbono e nitrogênio. o gás natural (GNV: gás natural veicular) vem c) Hidrogênio e carbono. sendo utilizado pela frota de veículos nacional, d) Hidrogênio, carbono, oxigênio e nitrogênio. por e) Hidrogênio, carbono, oxigênio, enxofre e agressivo do ponto de vista ambiental. O quadro ser viável economicamente e menos nitrogênio compara algumas características do gás natural e 8) (RRN) Um composto orgânico cuja fórmula da gasolina em condições ambiente. geral é representada por C nH2n pertence à classe Densidade Poder Calorífico (kg /m3) (kJ /kg) GNV 0,8 50.200 Gasolina 738 46.900 do: a) Alceno ou cicloalceno. b) Alcano ou cicloalcano. c) Alceno ou cicloparafina. d) Alcino ou alcadieno. e) Alcino ou aromático. 9)Escreva a hidrocarboneto fórmula que Apesar das vantagens no uso de GNV, sua estrutural apresenta as de um seguintes utilização implica algumas adaptações técnicas, pois, em condiçõesambiente, o volume de características: combustível necessário, a) Possui 4 C, 1 dupla ligação e 1 ramificação. gasolina, para produzir a mesma energia, seria b) Possui 6 C, 2 duplas ligações e 2 ramificações. (A) muito maior, o que requer um motor muito em relação ao de mais potente. Gabarito:4- E; 6- D; 7- D; 8-C. (B) muito maior, o que requer que ele seja armazenado a alta pressão. 2.4 Pintou no ENEM (C) igual, mas sua potência será muito menor. 1) ( ENEM 2004 – Questão 42 ) Há estudos que (D) muito menor, o que o torna o veículo menos apontam razões econômicas e ambientais para eficiente. que o gás natural possa vir a tornar-se, ao longo (E) muito menor, o que facilita sua dispersão para deste século, a principal fonte de energia em a atmosfera. lugar do petróleo. Justifica-se essa previsão, entre outros motivos, porque o gás natural (A) além de muito abundante na natureza é um combustível renovável. (B) tem novas jazidas sendo exploradas e é menos poluente que o petróleo. (C) vem sendo produzido com sucesso a partir do carvão mineral. (D) pode ser renovado em escala de tempo muito inferior à do petróleo. (E) não produz CO2 em sua queima, impedindo o efeito estufa. 3)De acordo com o relatório “A grande sombra da pecuária” (Livestock’s Long Shadow), feito pela 19 Organização Agricultura das e a Nações Unidas Alimentação, o para a gado é responsável por cerca de 18% do aquecimento global, uma contribuição maior que a do setor de transportes. Disponível em: www.conpet.gov.br. Acesso em: 22 jun. 2010. A criação de gado em larga escala contribui para o aquecimento global por meio da emissão de a) metano durante o processo de digestão. b) óxido nitroso durante o processo de ruminação. c) clorofluorcarbono durante o transporte de carne. d) óxido nitroso durante o processo respiratório. e) dióxido de enxofre durante o consumo de pastagens. Gabarito: 1-B; 2-B; 3-A. 2.5 Exercício Comentado 1) Um composto organico x foi obtido pela substituição dos hidrogenios do metano pelos radicais isobutil , isopropil,vinil e fenil. escreva a formula molecular e estrutural de x. Solução: -4 carbonos I CH4------------------ - C | Substituindo os quatro átomos de hidrogênio do metano pelos radicais indicados, temos a seguinte formula estrutural: fenil | H3C - CH - CH2 - C - CH = CH2 vinil | | CH3 CH - CH3 isobutil | CH3 isopropil Logo sua fórmula molecular é : C16H24 20 Capítulo 3 – Funções Orgânicas: Quando um álcool apresentar mais do que dois átomos de carbono, indicamos a posição do OH numerando a cadeia a partir da extremidade mais 3.1 Teoria próxima do carbono que contém a hidroxila. Exemplo: Função orgânica é um conjunto de 5 substâncias que apresentam semelhanças em suas propriedades químicas, │ propriedades funcionais. Decorrido o fato de O átomo ou grupo de 3 2 1 H3C ― CH ― CH2 ― CH ― CH3 chamadas CH3 possuírem a mesma fórmula estrutural. 4 │ OH CH3 2– metilpenta – 4 - ol átomos responsáveis por essas propriedades, ou seja, que caracteriza a fórmula estrutural é chamado grupo funcional. a) Alcoois: São compostos orgânicos que contêm um ou mais grupos hidroxila (OH) ligados OBS.: Os alcoois são constituídos por radicais de diretamente a um carbono saturado. hidrocarbonetos ligados a uma ou mais hidroxilas. Fórmula geral: R – OH. Entretanto, nunca podem ser considerados bases Nomenclatura: de Arrhenius (pois não liberam essa hidroxila em Usa-se o sufixo ol. meio aquoso). I.U.P.A.C.: Prefixo indicativo ao número de Classificação: carbonos + an, en ou in + ol. Os alcoois podem ser classificados segundo USUAL: Palavra ALCOOL + prefixo indicativo ao alguns critérios: número de carbonos + ÍLICO. 1 – número de hidroxilas: Monoalcool ou monol: possui uma hidroxila. CH3 ― OH Dialcool ou diol: possui duas hidroxilas. CH2 ― CH2 ― CH3 Ramificação: │ OH OH A cadeia principal é a maior sequência de carbonos que contenha o carbono ligado a │ Trialcool ou triol: possui três hidroxilas. hidroxila (OH); CH2 ― CH2 ― CH2 ― CH3 A numeração começa pela extremidade mais │ │ │ próxima a hidroxila (OH); OH OH OH 2 – Posição da hidroxila: 21 Alcool primário: hidroxila ligada a carbono primário. CH3 ― CH2 │ OH Alcool secundário: hidroxila ligada a carbono secundário. São compostos em que o oxigênio está H3C ― CH ― CH3 posicionado entre dois carbonos. │ Fórmula geral: R – O – R1. OH Alcool terciário: c) Éteres: Nomenclatura: hidroxila ligada a carbono terciário. I.U.P.A.C.: Prefixo indicativo ao menor número de carbonos + OXI + nome do hidrocarboneto correspondente ao maior número de carbonos. CH3 │ H3C ― C ― CH3 │ OH Ou seja, considera-se os grupos CH3 ― O ― (metóxi), CH3 ― CH2 ― O ― (etóxi), etc. como substituintes da cadeia principal. Exemplos: H3C ― O ― CH2 ― CH3 metóxietano b) Fenóis: São compostos orgânicos que possuem a hidroxila (OH) ligada diretamente ao anel aromático. Fórmula geral: Ar – OH. Nomenclatura: Palavra HIDROXI + nome do Ou: aromático correspondente. Ramificação: H3C ― O ― CH2 ― CH3 éter etílico e metílico A numeração começa pela hidroxila no sentido em que os grupos orgânicos fiquem com os OBS.: Utilizar a ordem alfabética. menores números. Exemplo: d) Aldeídos: São apresentam compostos o grupo orgânicos funcional que denominado carbonilo, também chamado de aldo, aldoxilo ou formil. Grupo carbonilo: │ ― C = ou ― CHO. 22 Fórmula geral: R – CHO. Nomenclatura: Prefixo indicativo ao número de ou in + ONA; carbonos + an ou en + al. Prefixo indicativo ao número de carbonos + an, en Para indicar a localização da carbonila, numerar a Ramificação: cadeia principal (deve incluir o carbono da A cadeia principal é a maior sequência de carbonila) de forma que ela obtenha o menor carbonos número. que inclui o carbono do grupo funcional― CHO; Exemplos: A numeração parte da extremidade que inclui o grupo ― CHO. Exemplos: f) Ácidos carboxílicos: São compostos que possuem o grupo funcional carboxila ou carbóxi. O 4 3 2 │ CH3 CH3 \ H 2,3 - dimetilbutanal // ―C ou ― COOH. \ OH Fórmula geral: R – COOH. e) Cetonas: São compostos que possuem o grupo funcional carbonila também chamado de ceto, cetoxilo ou oxo entre carbonos. Grupo carbonila: Nomenclatura: Palavra ÁCIDO + prefixo indicativo ao número de carbonos + an, en, ou in + ÓICO. Ramificação: ramificados. Exemplos: │ ―C=O Fórmula geral: R ― C ― R1 ΙΙ O Nomenclatura: O 1 // H3C ― CH ― CH ― C │ Grupo carboxila: Semelhante a dos aldeídos 23 Flavorizantes apresentam sabor e geralmente agradáveis. são substâncias aroma Muitos que característicos, flavorizantes pertencem à função éster. Segue abaixo dois ésteres empregados como essências em vários produtos alimentícios. Exemplos: O 4 3 2 1 // H3C ― CH ― CH2 ― C │ \ CH3 HO ácido 3 - metilbutanóico g) Ésteres: São compostos orgânicos derivados de ácidos carboxílicos pela substituição do h) Aminas: hidrogênio do grupo OH por um grupo orgânico (R). São compostos derivados da amônia (NH3) pela substituição de um, dois ou três hidrogênios por grupos orgânicos. Fórmula geral: R ― N ― H (amina primária) Fórmula geral: O // R―C \ O ― R1 Nomenclatura: Nome do ácido carboxílico – ICO + ATO + DE + nome do grupo orgânico com terminação A. Exemplo: │ H R ― N ― R’ (amina secundária) │ H R ― N ― R’ (amina terciária) │ R’’ Nomenclatura: escreve-se os nomes dos grupos ligados ao nitrogênio em seguidos da palavra AMINA. Exemplos: ordem alfabética 24 Todas as bebidas alcoólicas contêm certo teor de etanol. Podem ser classificadas em dois grupos: bebidas destiladas e não-destiladas. A quantidade de álcool encontrada em uma garrafa de pinga é igual à existente em 10 garrafas de cerveja.O consumo de bebidas alcoólicas tem se tornado um problema muito sério em todos os países.A ingestão habitual de i) Amidas: grandes quantidades de álcool causa danos São compostos derivados dos ácidos carboxílicos pela substituição da hidroxila presente no grupo funcional pelos grupos: além de provocar alterações de comportamento. ― NH2, ― NH ou ― N ―. │ irreversíveis ao cérebro, ao coração e ao fígado, Os efeitos no comportamento humano provocados │ por diferentes concentrações alcoólicas no sangue estão indicados a seguir: 0,05%: sensação de bem-estar, visão reduzida e Grupo funcional: euforia; O 0,10%: deficiência de coordenação e confusão // mental; ―C 0,15%: grande dificuldade na coordenação e na \ resposta a fatos externos; N― 0,20%: depressão física e mental; │ 0,30%: fala indistinta; 0,35%: estupor; Nomenclatura:sufixo amida 0,45%: coma alcoólico; Exemplos: acima de 0,45%: morte. No Brasil, uma pessoa que apresentarn O íveis de etanol superiores a 0,06% é considerada // H―C incapaz para dirigir um veículo. De acordo com a metanamida lei, nesses casos o motorista será multado, terá \ sua habilitação para dirigir suspensa e pode NH2 sofrer pena de detenção de 6meses a 3 anos. 3.3.2 O metanal O metanal é o principal aldeído, sendo conhecido também por aldeído fórmico ou formaldeído.Nas condições ambientes, ele é um gás 3.2 Sessão Leitura incolor extremamente irritante para as mucosas. Quando dissolvido em água,forma-se uma solução cuja concentração pode ser no 3.2.1 Bebidas alcoólicas máximo de 40% em massa, conhecida por formol ou formalina. 25 O formol tem a propriedade de cheiro irritante e sabor azedo, tendo sido isolado, desnaturar proteínas tornando-as resistentes à pela primeira vez, a partir do vinho azedo decomposição por bactérias. Por essa razão, ele (vinagre) — acetum = vinagre. é usado como fluido de embalsamamento, na conservação de espécies biológicas e também 3.2.6 Aminas: medicina e sociedade como anti-séptico. O grupo amino aparece em muitos alimentos 3.2.3 A acetona A e também em nosso organismo formando as substâncias mais importantes para a acetona (propanona ou dimetil- cetona)à temperatura ambiente é um líquido que vida: os aminoácidos, que dão origem às proteínas. apresenta odor irritante e se dissolve tanto em As primeiras vitaminas (vital + amina) água como em solventes orgânicos; por isso, é descobertas receberam esse nome devido à muito utilizada como solvente de tintas,vernizes e presença de amina. Mas nem todas as vitaminas esmaltes. conhecidas atualmente são aminas. Na indústria de alimentos, sua aplicação No século XIX verificou-se que o gosto mais importante relaciona-se à extração de óleos amargo das folhas e flores de algumas plantas e gorduras de sementes, como soja,amendoim e era devido à presença de aminas. Essas girassol. substâncias, Sua comercialização é controlada pelo Departamento de Entorpecentes Federal, ser utilizada por na da Polícia extração da cocaína,a partir das folhas da coca. em pequenas naquela época eram denominadas álcalis vegetais (alcalis = bases), são hoje conhecidas alcalóides.Esses com alcalóides, o nome de normalmente de estruturas complexas, apresentam propriedades Em nosso organismo, cetonas são encontradas que quantidades biológicas que permitem seu uso como no medicamentos. Porém, como muitos deles podem sangue,fazendo parte dos chamados corpos causar dependência física e psíquica, seu uso só cetônicos. Nesse caso, ela é formada pela é permitido com prescrição e acompanhamento degradação incompleta de gorduras. médico. Vários 3.2.4 O ácido metanóico É também conhecido dos alcalóides usados atualmente são derivados de aminas encontradas como ácido fórmico, por ter sido obtido historicamente a partir em vegetais: morfina, ephedrina e atropina. Existem aminas denominadas da maceração de formigas. É um líquido incolor, genericamente anfetaminas, que podem ser de cheiro irritante,que, quando injetado nos usadas como estimulantes.A ingestão dessas tecidos, provoca dor e irritação característica. substâncias, conhecidas vulgarmente como Uma das principais aplicações do ácido bolinhas, eleva o ânimo, diminui a sensação de fórmico é como fixador de pigmentos e corantes fadiga e reduz o apetite. Porém, como causam em tecidos,como algodão, lã e linho. dependência, têm sua comercialização controlada. 3.2.5 O ácido acético O uso de anfetaminas provoca um Também conhecido por ácido acético, é estado denominado“psicose da anfetamina”, que um líquido incolor à temperatura ambiente, com se assemelha a uma crise de esquizofrenia, 26 caracterizada por alucinações visuais e auditivas ser capaz de interromper o equilíbrio natural do e comportamento agressivo. meio ambiente, envenenando alimentos, como Outra substância de grande poder estimulante queapresenta o grupo amina em sua verduras, carnes e peixes, e, ainda, enfraquecendo as cascas de ovos das aves. estrutura é a cocaína. Essa droga é obtida a partir das folhas de um arbusto encontrado quase exclusivamente estímulo nas encostas provocado pelo dos Andes.O da cocaína, uso 3.3 Fixação caracterizado por euforia, loquacidade, aumento Exercícios: da atividade motora e sensação de prazer, tem 1)Dê a nomenclatura segundo a IUPAC dos duração aproximada de 30 minutos. Segue-se compostos a seguir: uma intensa depressão. Assim, o padrão de dependência evolui de uso ocasional para uso compulsivo, em doses crescentes, o que pode a) H3C ― C = CH ― CH ― │ levar à morte por overdose.Durante vários anos o suprimento para consumo ilegal dessa droga CH ― CH3 H3C ― CH2 │ │ CH3OH OH consistia em um sal denominado cloridrato, que era consumido por inalação nasal ou por via b) H2C ― CH ― C = CH ― CHO endovenosa, com ouso de seringas — o que c)H2C ― CH ― C = CH ― CHO provoca marcas e envolve muitos riscos, como a │ transmissão da Aids, quando o consumo é feito CH2 ― CH3 em grupo. A inalação produz uma sensação de euforia menos intensa, causa rinite e necrose da d)H3C ― CH ― CH2 ― COOH │ mucosa e do septo nasal. O uso dramaticamente da nos cocaína últimos aumentou anos, CH3 pela introdução no mercado de uma nova forma, muito e)H3C ― CH2 ― O ― CH2 ― CH2 ― CH2 ― CH3 mais barata: o crack — uma mistura do cloridrato com bicarbonato de sódio. As conseqüências do O uso de crack são muito mais intensas. Alguns ΙΙ estudos indicam que a recuperação de um f) H3C ― CH2 ― C ― CH2 ― CH ― CH2 ― CH3 │ consumidor de crack é praticamente nula. CH3 3.2.7 DDT — dicloro-difenil-tricloroetano O O DDT é um dos mais conhecidos inseticidas de baixo inicialmente na época // utilizado g)H3C ― CH2 ― CH2 ― C da Segunda Guerra \ custo. Foi O ― CH2 ― CH2 ― CH3 Mundial para controlar doenças transmitidas por insetos, como malária, tifo e febre amarela. Em h)H3C ― C ― N ― H muitas partes do mundo, seu uso foi proibido por ΙΙΙ apresentar efeito acumulativo no organismo e por O H 27 2) Escreva a fórmula estrutural dos compostos a seguir: a) 2 – metilbutano – 2 – ol a) cetona b) 1 – metilcicloexanol b) aldeído c) 2 – metilpentano – 3 ona c) ácido d) 2 – metilcicloexanona d) éster e) 2,3 – dimetilpentanal e) éter. f) 5) (PUCRS/1-2000) 9) Considerando a estrutura Propanoato de etila g) Propanoato de metila do ácido salicílico, usado na preparação do h) Ácido 2 – metilpropanóico salicilato de sódio, analgésico e antipirético, i) Etoxietano selecione a alternativa que apresenta as palavras j) Ciclopropanona que completam corretamente as lacunas no texto k) 1 - Metoxibutano a seguir. l) O ácido salicílico pode ser considerado uma Butanamida m) Isobutilamina molécula de ________ com um grupo n) Metilpropilamina ________. o) Etildimetilamina p) 2 – metilpropanamida 3) (Univ). S. Judas Tadeu - (SP) O manitol é um tipo de açúcar utilizado na fabricação de condensadores de eletrólitos secos, que são utilizados em rádios, videocassetes e televisores; por isso, em tais aparelhos, podem aparecer alguns insetos, principalmente formigas. Se a fórmula estrutural é: a) aldeído fenólico b) cetona carbonila c) fenol carboxila d) alcool e) éster Qual o nome oficial desse açúcar? 6) (PUCRS/2-2001) A cerveja é fabricada a partir a) Hexanol dos grãos de cevada. Seu sabor amargo deve-se b) Hexanol-1,6 à adição das folhas de lúpulo, que contêm uma c) 1,2,3-Hexanotriol substância chamada mirceno, de fórmula d) 1,2,3,4-tetra-Hidróxi-Hexano e) 1,2,3,4,5,6-Hexanohexol 4) A fórmula abaixo se refere a um composto que pertence à função: Essa substância pode ser classificada como a) alcool. b) ácido carboxílico. c) aminoácido. 28 d) hidrocarboneto. 9)substância utilizada no tratamento de infecções e) aldeído. bacterianas. As funções 1, 2, 3 e 4 marcadas na 7) A aspoxicilina, abaixo representada, é uma estrutura são, respectivamente: citrato de sildenafil, cuja estrutura é representada na figura: a) amida, fenol, amina, ácido carboxílico. b) amida, amina, alcool, éster. As funções orgânicas I e II, circuladas na c) amina, fenol, amida, aldeído. estrutura do citrato de sildenafil, são: d) amina, álcool, nitrila, ácido carboxílico. a) cetona e amina. e) amida, nitrila, fenol, éster. b) cetona e amida. 10) O composto antibacteriano ácido oxalínico é c) éter e amina. representado pela fórmula estrutural: d) éter e amida. e) éster e amida. 8) O aspartame, estrutura representada a seguir, é uma substância que tem sabor doce ao paladar. Pequenas quantidades dessa substância são suficientes para causar a doçura aos alimentos preparados, já que esta é cerca de duzentas e apresenta as seguintes funções: vezes mais doce do que a sacarose. a) éster, cetona, amina e éter b) éter, cetona, amina e ácido carboxílico c) éster, amida, amina e ácido carboxílico d) éster, amina, fenol e cetona e) éter, amida, éster e amina 11)Os xampus, muito utilizados para limpar e embelezar os cabelos, de modo geral, contêm em As funções orgânicas presentes na molécula desse adoçante são, apenas, a) éter, amida, amina e cetona. b) éter, amida, amina e ácido carboxílico. c) aldeído, amida, amina e ácido carboxílico. d) éster, amida, amina e cetona. e) éster, amida, amina e ácido carboxílico. sua constituição, no substâncias: detergente, mínimo, as corante, essência e ácido cítrico (regula o pH). seguintes bactericida, 29 As funções orgânicas, presentes na fórmula estrutural do ácido mencionado, são: b) amida, alqueno, alcool, amina, fenol. c) amina, fenol, aldeído, éter, alcool. a) cetona e alcool d) cetona, alcool, amida, amina, alqueno. (b) alcool e aldeído e) amida, cetona, éter, alcool, amina. c) ácido carboxílico e alcool 14)Associe os nomes comerciais de alguns d) ácido carboxílico e aldeído compostos e) cetona e éster condensadas na coluna de cima com os nomes 12) Observe a estrutura da muscona: oficiais na coluna de baixo. orgânicos e suas fórmulas I. Formol (CH2O) II. Acetileno III. Vinagre (CH3 – COOH) IV. Glicerina (CH2OH – CHOH – CH2OH) (P) Propanotriol Esta substância é utilizada em indústrias (Q) Ácido etanóico farmacêuticas, alimentícias e cosméticas, tendo (R) Metanal sua maior aplicação em perfumaria. É o princípio (S) Fenil amina ativo (T) Etino de uma secreção glandular externa produzida por uma espécie de veado que habita a A associação correta entre as duas colunas é Ásia Central: os almiscareiros . a) I-P, II-T, II-Q, IV-R Os machos dessa espécie produzem a muscona b) I-Q, II-R, II-T, IV-P (almíscar), com a finalidade de atrair as fêmeas c) I-Q, II-T, III-P, IV-R na época do acasalamento. Em perfumaria, a sua d) I-R, II-T, III-Q, IV-P principal aplicação é como fixador de essências. e) I-S, II-R, III-P, IV-Q Marque a alternativa que corresponde à função orgânica que caracteriza a muscona: a) Ácido carboxílico 15)(ENEM 2011) A bile é produzida pelo fígado, armazenada na b) Aldeído vesícula biliar e tem papel fundamental na c) Cetona digestão de lipídeos. Os sais biliares são d) Éter esteroides sintetizados no fígado a partir do e) Fenol colesterol, e sua rota de síntese envolve várias 13) O acebutolol pertence a uma classe de fármacos etapas. Partindo do ácido cólico representado na utilizada no tratamento da hipertensão. Estão figura, ocorre a formação dos ácidos glicocólico e presentes na estrutura do acebutolol as seguintes taurocólico; o prefixo glico- significa a presença funções: de um resíduo do aminoácido glicina e o prefixo tauro-, do aminoácido taurina. a) éster, alcool, amina, amida, alqueno. 30 substituído pelo enxofre; e Tipo C, no qual dois oxigênios são substituídos por enxofre. BAIRD, C. Química Ambiental. Bookmam, 2005. Um exemplo de pesticida organofosforado Tipo B, que apresenta grupo etoxi em sua fórmula estrutural, está representado em: ácido cólico UCKO, D.A. Química para as Ciências da Saúde: uma Introdução à Química Geral, Orgânica e Biológica. São Paulo: Manole, 1992 (adaptado). A combinação entre o ácido cólico e a glicina ou taurina origina a função amida, formada pela reação entre o grupo amina desses aminoácidos e o grupo a) carboxila do ácido cólico. b) aldeído do ácido cólico. c) hidroxila do ácido cólico. d) cetona do ácido cólico. 17) (ENEM 2009) Sabões são sais de ácidos e) éster do ácido cólico. carboxílicos de cadeia longa utilizados com a finalidade de facilitar, durante processos de 16) (ENEM 2010) lavagem, a remoção de substâncias de baixa Os pesticidas modernos são divididos em várias classes, entre as organofosforados, quais materiais se destacam que os apresentam solubiblidade em água, por exemplo, óleos e gorduras. A figura a seguir representa a estrutura de uma molécula de sabão. efeito tóxico agudo para os seres humanos. Esses pesticidas contêm um átomo central de fósforo ao qual estão ligados outros átomos ou grupo de átomos como oxigênio, enxofre, grupos Em solução, os ânions do sabão podem metoxi ou etoxi, ou um radical orgânico de cadeia hidrolisar a água e, desse modo, formar o ácido longa. Os organosfosforados são divididos em carboxílico correspondente. Por exemplo, para o três subclasses: Tipo A, na qual o enxofre não se estereato de sódio, é estabelecido o seguinte incorpora na molécula; Tipo B, na qual o equilíbrio: oxigênio, que faz dupla ligação com fósforo, é – CH3(CH2)16COO +H2O↔CH3(CH2)16COOH+OH – 31 Uma vez que o ácido carboxílico formado é pouco solúvel em água e menos eficiente na remoção de gorduras, o pH do meio deve ser controlado de maneira a evitar que o equilíbrio acima seja deslocado para a direita. Com base nas informações do texto, é correto concluir que os sabões atuam de maneira a) mais eficiente em pH básico. b) mais eficiente em pH ácido. c) mais eficiente em pH neutro. 2) (ENEM/2010) Os pesticidas modernos são d) eficiente em qualquer faixa de pH. divididos em várias classes, entre as quais se e) mais eficiente em pH ácido ou neutro. destacam os organofosforados, materiais que Gabarito:3 - e; 4 - e; 5 - c; 6 - d; 7 - c; 8 - e; 9 - a; 10 - b; 11 - c; 12 - c; 13 - e; 14 - d, 15 - a; 16– e; apresentam efeito tóxico agudo para os seres humanos. Esses pesticidas contêm um átomo central de fósforo ao qual estão ligados outros 17–a. átomos ou grupo de átomos como oxigênio, enxofre, grupos metoxi ou etoxi, ou um radical 3.4 Pintou no ENEM orgânico de cadeia longa. Os organofosforados 1) (ENEM 2009 .Questão 36) O uso de protetores solares em situações de grande exposição aos raios solares como, por exemplo, nas praias,é de grande importância para a saúde. As moléculas ativas de um protetor apresentam, usualmente, anéis aromáticos conjugados com grupos carbonila, pois esses sistemas são capazes de absorver a radiação ultravioleta mais nociva aos seres humanos. A conjugação é definida como a ocorrência de alternância entre ligações simples e duplas em uma molécula. Outra propriedade das moléculas em questão é apresentar, em uma de suas extremidades, uma parte apolar responsável por reduzir a solubilidade do composto em água, o que impede sua rápida remoção quando do contato com a água. De acordo com as considerações do texto, qual das moléculas apresentadas a seguir é a mais adequada para funcionar como molécula ativa de protetores solares? são divididos em três subclasses: Tipo A, na qual o enxofre não se incorpora na molécula; Tipo B, na qual o oxigênio, que faz dupla ligação com fósforo, é substituído pelo enxofre; e Tipo C, no qual dois oxigênios são substituídos por enxofre. BAIRD, C. Química Ambiental. Bookman, 2005. Um exemplo de pesticida organofosforado Tipo B, que apresenta grupo etoxi em sua fórmula estrutural, está representado em: 32 Na representação do polímero I, observa-se a unidade da cadeia polimérica que se repete n vezes para a formação da macromolécula. Essa unidade polimérica apresenta um grupo funcional classificado como a) amina. d) hidrocarboneto. b) amida. e) éster. c) aldeído. Solução O grupo funcional presente na unidade polimérica é a amida, que é caracterizada por uma carbonila (oxigênio) ligada diretamente a um átomo de nitrogênio (ligação peptídica). Gabarito: 1-E; 2-E. 3.5 Exercício comentado Recentemente, pesquisadores criaram um algodão que é capaz de capturar elevadas quantidades de água do ar. Eles revestiram fibras naturais de algodão com o polímero I, que tem a propriedade de sofrer transições rápidas e reversíveis em resposta a mudanças de temperatura. Assim, as fibras revestidas funcionam como uma “esponja de algodão”. Abaixo dos 34 °C as fibras do algodão revestido se abrem, coletando a umidade do ar. Quando a temperatura sobe, os poros do tecido se fecham, liberando toda a água retida em seu interior - uma água totalmente pura, sem traços do material sintético. Alternativa b 33 Capítulo 4 – Isomeria: 3) Isomeria de posição: Os isômeros pertencem à mesma função química, possuem a mesma cadeia 4.1 Teoria Isômeros são dois ou mais compostos diferentes que apresentam a mesma fórmula carbônica, mas diferem pela posição de uma ramificação ou insaturação. molecular O diferença fenômeno nas da propriedades isomeria dos causa compostos isômeros. A isomeria pode ser dividida em isomeria plana e espacial. a) Isomeria Plana ou constitucional: Ocorre quando os isômeros podem ser diferenciados observando as fórmulas estruturais planas. Classificação: Classificar os isômeros é dizer qual a principal diferença entre eles. 4) Isomeria de compensação ou metameria: 1) Isomeria de função: Ocorre quando os isômeros pertencem a funções químicas diferentes. São chamados de isômeros funcionais ou isômeros de função. Os isômeros pertencem à mesma função química, possuem a mesma cadeia carbônica, mas diferem pela posição de um heteroátomo. 2) Isomeria de cadeia ou núcleo: Ocorre quando os isômeros pertencem a mesma função, mas possuem as cadeias carbônicas diferentes. Cadeia não-ramificada Cadeia ramificada 5) Tautomeria: É um caso particular da isomeria funcional. Os dois isômeros coexistem em 34 equilíbrio químico dinâmico. Os isômeros são chamados tautômeros. Os casos mais comuns ocorrem entre: Aldeído e enol: cis- 1,2 – dicloroeteno trans – 1,2 – dicloroeteno Condição para isomeria geométrica na presença de dupla ligação: Equilíbrio aldo-enólico Cetona e enol: R1 R2 \ / C=C / \ R3 R4 R1 ≠ R3 e R2 ≠ R4 b) Isomeria Espacial ou estereoisomeria: Ocorre quando as diferenças entre os isômeros só podem ser explicadas pelas fórmulas 1.2) Em compostos cíclicos: Também estruturais espaciais. (As fórmulas estruturais planas são as mesmas). são diferenciados pelos prefixos cis e trans. Se divide em isomeria geométrica e óptica. 1) Isomeria geométrica ou cis-trans: Ocorre em dois casos: 2) Isomeria óptica: 1.1) Em compostos com ligações duplas: Ocorre quando a diferença entre os isômeros está na disposição geométrica dos grupos ligados aos carbonos que fazem parte da dupla ligação. São diferenciados pelos prefixos cis e trans. Composto cis: Quando os maiores grupos de cada carbono estão do mesmo lado da linha imaginária que passa pela dupla ligação. Composto trans: Quando os maiores grupos ligados a cada carbono da dupla ligação estão em lados opostos da linha imaginária que passa pela ligação dupla. Todos os isômeros possuem propriedades físicas diferentes, tais como PF, PE e densidade, mas os isômeros ópticos não possuem esta diferença, ou seja, as propriedades físicas dos isômeros ópticos são as mesmas. Então o que os possível fazem serem diferentes? É diferenciá-los? Sim, é possível diferenciá-los, mas quando eles estão frente à luz polarizada. Luz polarizada é um conjunto de ondas eletromagnéticas que se propagam em apenas uma direção. Uma lâmpada incandescente é um exemplo de fonte de luz não polarizada, pois a luz é emitida em todas as direções. É possível polarizar luz não polarizada, 35 bastando utilizar um polarizador, que terá função │ de direcionar apenas uma direção da luz. d Exemplos: Esta seta de duas pontas significa a propagação da onda eletromagnética (luz polarizada) vista de frente. Isômeros ópticos(enantiômeros): Os isômeros ópticos são capazes de desviar a luz polarizada, por isso o nome isômeros ópticos (a diferença está numa propriedade óptica) Caso o isômero óptico provoque um giro da luz polarizada no sentido horário, o enantiômero é denominado dextrorrotatório (D, +). Caso o enantiômero provoque o giro da luz polarizada no sentido anti-horário, o composto é chamado levorrotatório (L, -). O fato de um composto provocar o giro da luz polarizada faz com que ele possua atividade óptica. Atividade óptica só é possível em moléculas assimétricas, ou seja, moléculas que possuem carbono quiral ou estereocentro. O carbono quiral é o carbono que faz quatro ligações simples e onde esses quatro ligantes são diferentes. Carbono quiral (condição): Temos que o isômero dextrorrotatório desviará o plano da luz de + a, enquanto o isômero levorrotatório desviará o plano daluz de – a. Temos ainda a mistura racêmica (D + L = +a – a a=0) que é opticamente inativa, ou seja, não │ b―C―c a≠b≠c≠d desvia o plano da luz polarizada. 36 Mistura quantidades racêmica iguais de é a mistura uma de imagens de uma molécula são produzidas. Uma substância vez prontas, é difícil separá-las. Os ganhadores levorrotatória e seu enantiômero dextrorrotatório. do Nobel criaram catalisadores —substâncias que OBS.: apressam as reações químicas — que levam Para uma molécula com n carbonos assimétricos especificamente à imagem desejada. diferentes: Segundo Número de isômeros ópticos ativos: 2 Número de misturas racêmicas: 2 Compostos enantioméricos, n a Sociedade Química Americana, o mercadomundial para remédios n-1 desenvolvidos a partir dessapesquisa básica um é imagem chega hoje a R$ 370 bilhões. Ao especular do outro, ou seja, um é imagem inventar maneiras seletivas de refletida do outro. No entanto, eles não são sintetizar compostos químicos, eliminando a superponíveis. Um exemplo disso, são as mãos, versão quiralinde seja da, Knowles, Noyori e direita e esquerda. Uma é a imagem especular da Sharpless permitiram a produção de: outra, porém elas não são superponíveis. Tente • l-dopa, medicamento usado para tratar mal de verificar este fato com suas mãos, coloque uma Parkinson; na frente da outra. (Uma será a imagem da • outra). Agora tente colocar uma sobre a outra. As problemas cardíacos; mãos não são superponíveis, ou seja, os dedos • antibióticos; polegares não ficam um sobre o outro. Considere • adoçantes e flavorizantes artificiais; isto como um exemplo para entender o fato da • inseticidas. beta-bloqueadores, drogas usadas contra assimetria molecular PERIGO: 4.2 Sessão Leitura No caso de remédios, moléculas quirais podem Uma Química de aplicações práticas, ser muito perigosas. com papel fundamental na criação de novos Foi o caso da talidomida: só uma das versões remédios,foi premiada com o Nobel de 2001. Os servia para tratar náuseas de mulheres grávidas; vencedores são o japonês Ryoji Noyori e os a forma espelhada causou muitas deformações americanos em fetos humanos, nos anos 60. William Knowles e K. Barry Sharpless.Os cientistas criaram métodos que permitem, numa reação química, obter um O composto limoneno dá origem a dois produto puro e específico. E esse produto pode aromas diversos – o s-limoneno (levogira) origina ser, por exemplo, um medicamento contra o mal cheiro de limão e o r-limoneno (dextrogira), cheiro de Parkinsonou um remédio para o coração. de laranja: A maioria das moléculas da vida existe, na verdade, em duas formas: uma é como se fosse a imagem da outra no espelho. São as moléculas quirais.Apesar de as duas formas serem quase idênticas, a diferença sutil muda inteiramente o efeito da substância. No caso do adoçante aspartame, por exemplo, uma das imagens é doce; a outra, amarga.Numa reação química normal, as duas 37 b) etoxietano, 2-propanol e metoxietano. c) isopropanol, 1-propanol e metoxietano. d) metoxietano, isopropanol e 1-propanol. e) 2-propanol, metoxietano e 1-propanol. 3) O odor de muitos vegetais, como o louro, a cânfora, o cedro, a losna, e a cor de outros, como a cenoura e o tomate, são devidos à presença de terpenoides (terpenos). Os terpenos são o resultado da união de duas ou mais unidades do isopreno, como se pode ver a seguir: Em relação ao isopreno, podemos afirmar que 4.3 Fixação a) a nomenclatura do isopreno, segundo a IUPAC, é 2-metil-1-buteno. b) o Exercícios: isopreno não apresenta carbonos insaturados. c) o isopreno é isômero de cadeia do 4-metil-2- 1) A respeito dos seguintes compostos, pode-se afirmar que pentino. d) segundo a IUPAC (União Internacional de Química Pura e Aplicada), a nomenclatura do isopreno é 2-metil-1,3-butadieno. e) o isopreno pode apresentar isômeros de cadeia, funcionais e tautômeros. a) são isômeros de posição. 4) O butanoato de etila é um líquido incolor, b) são metâmeros. empregado como essência artificial em algumas (c) são isômeros funcionais. frutas, como, por exemplo, o abacaxi e a banana, d) ambos são ácidos carboxílicos. sendo isômero do ácido hexanoico. O tipo de e) o composto I é um ácido carboxílico, e o isomeria plana presente entre o butanoato de etila composto II é um éter. 2) As substâncias A, B e C têm a mesma fórmula molecular (C3H8O). O componente A tem apenas um hidrogênio ligado a um carbono secundário e é isômero de posição de C. Tanto A quanto C são isômeros de função de B. As substâncias A, B e C são, respectivamente, a) 1-propanol, 2-propanol e metoxietano. e o ácido hexanoico é de a) cadeia. b) posição. c) função. d) metameria. e) tautomeria. 5) Com a fórmula molecular C7H8O existem vários compostos aromáticos, como, por exemplo, 38 NÃO é correto afirmar que _________ são isômeros de __________. a) I e II; posição Considerando os compostos acima, afirma-se que: b) I e III; cadeia c) II e III; função I. "X" pertence à função química éter. d) II e IV; cadeia II. "Y" apresenta cadeia carbônica heterogênea. III. "Z" apresenta isômeros de posição. e) I, III e IV; cadeia 8)Em uma aula de química orgânica, o professor IV. "X", "Y" e "Z" apresentam em comum o grupo benzila. escreveu no quadro a fórmula C4H8O e perguntou a quatro alunos que composto tal fórmula poderia Pela análise das afirmativas, conclui-se que representar. As respostas foram somente estão corretas a) I e II b) I e III c) II e IV d) I, III e IV e) II, III e IV 6) Assinale a alternativa que relaciona corretamente o par de isômeros dados com o tipo de isomeria O professor considerou certas as respostas dadas pelos alunos que apresenta. a) 1 e 2 b) 1 e 3 c) 2 e 4 d) 3 e 4 e) 1, 2 e 3 9) Para responder à questão, analise as afirmativas a seguir. I. Propanal é um isômero do ácido propanoico. II. Ácido propanoico é um isômero do etanoato de metila. III. Etil-metil-éter é um isômero do 2-propanol. 3) Considerando os numerados de I a IV compostos orgânicos IV. Propanal é um isômero do 1-propanol. Pela análise das afirmativas, conclui-se que somente estão corretas a) I e III b) II e III c) II e IV d) I, II e III e) II, III e IV 10) A proteína do leite apresenta uma composição variada em aminoácidos essenciais, isto é, aminoácidos que o organismo necessita na sua 39 dieta, por não ter capacidade de sintetizar a partir e) tautomeria e posição. de outras estruturas orgânicas. A tabela a seguir 13) Indique em quais casos é possível haver apresenta a composição em aminoácidos essenciais no leite de vaca. isomeria geométrica: a) b)BrCH ― CHCl c)H3C ― CH = C ― CH3 │ CH2 ― CH3 d) Dos aminoácidos relacionados, podemos afirmar que e)1,2-diclorociclobutano a) isoleucina e valina são isômeros de cadeia e, por apresentarem carbono assimétrico ambos são f)dimetilciclobutano opticamente ativos. b) leucina e isoleucina são isômeros de posição e, por terem carbono assimétrico, apresentam isomeria óptica. c) leucina e valina são isômeros de função e, por apresentarem carbono assimétrico, ambos têm um par de enantiomeros. d) leucina e isoleucina são isômeros de função e não são opticamente ativos. e) valina e isoleucina são isômeros de cadeia, porém somente a valina é opticamente ativa. 11) São isômeros de função: a) butano e metilpropano; b) etanol e éter dimetílico; c) pentano-2-ona e pentanal; d) butano-2-ol e butanal; e) pentanal e pentano-2-ol. 12) Entre os hidrocarbonetos há os seguintes tipos de isomeria: 14) Para os compostos do exercício anterior, nos casos em que o composto apresente isomeria geométrica, representar os seus isômeros. 15)(UFF VESTIBULAR 2005) Se você sofreu com as espinhas na adolescência e ficou com o rosto marcado por cicatrizes, chegou a hora de se ver livre delas. A reconstituição química para cicatrizes da pele é um c) posição e cadeia; d) metameria e cadeia; avançado, realizado em consultório médico, que dispensa anestesia. Com um estilete especial, aplica-se uma pequena quantidade de ácido tricloroacético (ATA) a 100%, em cada cicatriz. A substância estimula a produção de um colágeno e promove um preenchimento de dentro para fora. É muito mais poderoso e eficaz do que os peelings tradicionais, que trabalham com o ATA com, no máximo, 40% de concentração. A fórmula estrutural do ATA é: a) função e posição; b) função e cadeia; procedimento Cl │ Cl ― C ― COOH │ 40 Cl Assinale a opção correta. a) Identifica-se entre outras as funções fenol e Assim sendo, marque a opção correta: amina. b) Existem, entre outros, três átomos de carbono a) O ATA á opticamente ativo e apresenta isômeros cis e trans assimétrico (carbono quiral). c) Verifica-se a existência de cadeia carbônica b) O ATA é opticamente ativo alifática insaturada. c) O ATA é constituído por uma mistura racêmica d) Existem dois isômeros geométricos para a DOPA. d) O ATA é opticamente inativo e) Verifica-se a existência de três átomos de e) O ATA apresenta, apenas, isomeria cis – trans carbono primário e de dois átomos de carbono secundário. 16) (UFF VESTIBULAR 2011) 18) (FUVEST 2012)As fórmulas estruturais de a) Considere o composto orgânico de fórmula molecular C2H2Cl2. alguns componentes de óleos essenciais, responsáveis pelo aroma de certas ervas e flores, 1) Represente a fórmula estrutural de todos os são: isômeros. 2) Dê a nomenclatura IUPAC de cada um dos isômeros. b) Disponha os compostos abaixo em ordem crescente de solubilidade em água e justifique Dentre esses compostos, são isômeros: sua resposta. Ácido etanoico, tetracloreto de carbono e éter a) anetol e linalol; etílico. b) eugenol e linalol; 17) (UFF VESTIBULAR 2008) A adrenalina é uma substância produzida no organismo humano capaz de afetar o batimento cardíaco, a metabolização e a respiração. Muitas substâncias preparadas em laboratório são usadas indevidamente como estimulantes para a prática de esportes e para causar um estado de euforia no usuário de drogas em festas raves. A DOPA é uma substância intermediária na biossíntese adrenalina. Observe a estrutura da DOPA. d) linalol e citronelal; e) eugenol e anetol. têm estruturas semelhantes à adrenalina e em muitos casos c) citronelal e eugenol; da 19)Em 2000, durante pesquisa sobre a Achatina spp, uma das espécies do escargot, um pesquisador se feriu. Aproveitou-se o acidente para testar a propriedade cicatrizante do muco do animal, aplicando-o sobre o ferimento. Em 2010, uma década depois, em função de uma nova pesquisa, aplicou-se o muco sobre mamas de vacas, antes e depois da ordenha, constatandose que, além de cicatrizante, o muco elimina agentes infecciosos e hidrata, pois contém alantoína(C4H6N4O3). Sua fórmula estrutural é a seguinte: DOPA 41 Pode-se identificar na estrutura da alantoína a presença de a) halogênio e função amida. b) função cetona e função éster. 2 3 c) carbono sp e carbono sp . 3 d) carbono sp e carbono sp . e) função cetona e anel aromático. Gabarito:1- c; 2- e; 3- d; 4- c; 5- b; 6- c; 7- c; 8- b; 9- b; 10- b; 11-a; 12-c; 13- b, c, e, f; 15-d; 17-a; 18- d; 19-c. 4.4 Pintou no ENEM 1) (ENEM/2010)Vários materiais, quando queimados, podem levar à formação de dioxinas, um compostos do grupo dos organoclorados. Mesmo quando incineradores, há a queima liberação de ocorre em substâncias tóxica dos 75 isômeros de compostos clorados de dibenzo-p-dioxina existentes. FADINI, P. S.; FADINI, A. A. B. Lixo: desafios e compromissos. Cadernos Temáticos de Química Nova na Escola, São Paulo, n. 1, maio 2001 (adaptado). Com base no texto e na estrutura apresentada, as propriedades químicas das dioxinas que permitem sua bioacumulação nos organismos estão relacionadas ao seu caráter a) básico, pois a eliminação de materiais alcalinos é mais lenta do que a dos ácidos. b) ácido, pois a eliminação de materiais ácidos é mais lenta do que a dos alcalinos. c) redutor, pois a eliminação de materiais redutores é mais lenta do que a dos oxidantes. d) lipofílico, pois a eliminação de materiais lipossolúveis é mais lenta do que a dos hidrossolúveis. e) hidrofílico, pois a eliminação de materiais hidrosolúveis é mais lenta do que a dos lipossolúveis. Gabarito: 1-D Exercicio Comentado 1)Assinale a alternativa que relaciona corretamente o par de isômeros dados com o tipo de isomeria que apresenta. derivadas da dioxina no meio ambiente. Tais compostos são produzidos em baixas concentrações, como resíduos da queima de matéria orgânica em presença de produtos que contenham cloro. Como consequência de seu amplo espalhamento no meio ambiente, bem como de suas propriedades estruturais, as dioxinas sofrem magnificação trófica na cadeia alimentar. Mais de 90% da exposição humana às dioxinas é atribuída aos alimentos contaminados ingeridos. A estrutura típica de uma dioxina está apresentada a seguir: A molécula do 2,3,7,8-TCDD é popularmente conhecida pelo nome ‘dioxina’, sendo a mais Solucão: A alternativa a é de cadeis, a altrnativa b é de posição a alternativa d é de funcão e a alternativa e é de posição logo a alternativa correta é: Alternativa”c” 42 Capítulo 5 – Propriedades Físicas dos Compostos Orgânicos doadoras de par de elétrons.Na teoria de ácidobase de Lewis, o próton não é o único ácido, muitas outras espécies também são ácidas. 5.1 Teoria A Definição de Arrhenius de Ácidos e Bases 5.1.1 Ácidos e bases orgânicos Ácidos são compostos em solução Os ácidos e as bases constituem duas classes muito importantes em aquosa que ionizam, produzindo como íon compostos positivo, apenas o cátion hidrogênio (H ) ou, mais químicos, inclusive porque reagem facilmente corretamente, o íon H3O , denominado íon entre si. Na química orgânica existem várias hidrônio ou hidroxônio. + + funções com caráter ácido mais ou menos acentuados; as principais são os Bases ou hidróxidos são compostos ácidos que, por dissociação iônica, liberam, como íon carboxílicos, os fenóis e os alcoóis. As principais negativo, bases orgânicas são as aminas. também chamado de hidroxila. apenas o ânion hidróxido - (OH ), Ordem de acidez (força ácida): Efeito indutivo: Álcool < água < fenol < ácido carboxílico Pode facilitar ou dificultar a ionização do ácido. Esta classificação é baseada na - Efeito indutivo negativo (I ): quantidade de íons H+ liberados pelo ácido em Os grupos eletroatraentes atraem a meio a uma reação. Quanto mais H+ mais forte nuvem eletrônica da molécula em suas direções, será o ácido. com isso a ligação O ― H é enfraquecida e se quebra com maior facilidade. Então já que mais A Definição de Bnmsted-Lowry de Ácidos e + H é liberado para o meio, a força do ácido é Bases aumentada. Grupos eletroatraentes: ― F, ― Cl, ― Br, ― I, ― De acordo com a teoria de Bnmsted- NO2, ― OH, ― CN, ― SO3H, Lowry, um ácido é uma substância que pode doar (ou perder) um próton, e uma base,é uma substância que pode aceitar (ou remover) um próton. ― COOH. + Efeito indutivo positivo (I ): Os grupos eletrorrepelentes possuem pouca tendência em atrair elétrons, assim há o A molécula ou íon que se forma quando fortalecimento da ligação O ― H, e se torna mais um ácldo perde seu próton é chamado de base difícil a saída do hidrogênio. Com isso a força do conjugada desseácido. Já a molécula ou íon que ácido diminui. se forma quando uma base aceita um próton é Grupos eletroatraentes: ― CH3, ― CH2CH3, ― chamado de ácido conjugado dessa base. CH2CH2CH3. A Definição de Lewis de Ácidos e Bases Ácidos são definidos como receptores de par de elétrons e bases são definidas como a) Ácidos carboxílicos: 43 São ácidos de Arrhenius, e ao se dissolverem em água ionizam-se, formando íons carboxilato. Como qualquer efeito elétrico, o efeito indutivo diminui com o aumento da distância. Quanto mais afastado do grupo substituinte, menor a influência sobre a acidez. Os efeitos são O O // aditivos, quanto maior a quantidade de grupos // H3C ― C → \ ← substituintes, mais forte a influência sobre a H3 C ― C + H + acidez. \ OH O - b) Fenóis: Os ácidos orgânicos são ácidos fracos, ou seja, apresentam pequeno grau de ionização. Também são ácidos de Arrhenius. Reage com uma base gerando um sal orgânico. É interessante notar que o efeito indutivo pode facilitar ou dificultar a ionização do ácido, tornando-o mais forte ou mais fraco, respectivamente. Os grupos eletrorrepelentes ligados à carboxila empurram elétrons, Da mesma forma que nos ácidos aumentando a densidade eletrônica do oxigênio + da hidroxila. Assim a formação do H é dificultada carboxílicos, o efeito indutivo pode aumentar ou e diminuir a força ácida. a força do átomo diminui. Os grupos eletroatraentes retiram elétrons da carboxila, c) Alcoois: diminuindo a densidade eletrônica do oxigênio da hidroxila. Isso dificulta a manutenção da ligação São compostos anfóteros. O ― H, tornando-a mais fraca, porque o oxigênio Quanto maior a polarização da ligação precisa retirar o elétron do hidrogênio. A força do C ― OH na direção de OH, maior a capacidade ácido aumenta. de formar OH Quanto maior a quantidade de -. radicais ligados ao carbono do grupo funcional, maior a sua densidade eletrônica, maior a polarização da ligação C ― OH sobre a hidroxila. O ácido metanóico é mais forte que o etanóico; este é mais forte que o propanóico e assim por diante. A reação entre um ácido carboxílico e uma base gera um sal orgânico. Como o grupo alquila apresenta efeito indutivo positivo, que diminui a acidez, pode-se dizer que: 44 Alcool 3º< Alcool 2º< Alcool 1º< Metanol d) Aminas: São bases de Lewis, pois apresentam um par de elétrons não compartilhado no átomo de nitrogênio. As condições que enriquecem o nitrogênio em elétrons provocam um aumento de basicidade. Como os grupos alquila têm Analisando as substâncias formadas exatamente esse efeito, notamos que as aminas com o mesmo tipo de interação intermolecular, primárias são bases mais fortes que a amônia. As verificaremos que: aminas secundárias apresentam dois grupos R Quanto maior for o tamanho da molécula, doadores de elétrons e, por isso, são bases mais maior será a sua temperatura de ebulição. fortes que as aminas primárias. As aminas Se verificarmos substâncias terciárias possuem três grupos R, o que poderia apresentam moléculas nos levar a concluir serem estas as mais básicas. aproximadamente igual, porém com diferentes Isto, porém, não ocorre. A existência de três tipos de interação intermolecular, verificaremos grupos alquila R, muito maiores que o hidrogênio, que: de que tamanho em volta do nitrogênio, deixa “pouco espaço” livre Quanto maior for a intensidade das forças para aproximação de um ácido de Lewis e intermoleculares,maior formação de ligação dativa característica. Este temperatura de ebulição. será a sua de Para que se possa estabelecer essa impedimento espacial ou impedimento estérico. relação, deve-se considerar a ordem crescente da Assim, para aminas alifáticas temos: intensidade das interações, que é dada por: fenômeno é conhecido pelo nome dipolo induzidodipolo induzido Amina 3ª < Amônia < Amina 1ª < Amina 2ª As aminas aromáticas são pontes de < dipolo-dipolo < Série bases a hidrogênio heteróloga: substâncias que diferentes funções que fraquíssimas (ainda mais fracas que as aminas pertencem e alifáticas terciárias). Como sabemos, o par de apresentam o mesmo número de carbonos. Série isóloga: apresentam o mesmo elétrons não compartilhado do nitrogênio é o número de átomos de carbono, diferindo apenas responsável pela basicidade. na sua insaturação 5.1.2 Temperatura de ebulição São dois os fatores que influem nas temperaturas de ebulição: o tamanho 5.1.3 Solubilidade das A solubilidade dos compostos orgânicos moléculas e os tipos de interação intermolecular. também depende intermoleculares.Assim, apresentam os mesmos das forças substâncias tipos de que força 45 intermolecular tendem a se dissolver entre si. 5.3 Fixação Generalizando, temos: Líquidos apolares tendem a se dissolver em 1) A seguir, temos cinco compostos orgânicos. Indique qual deles é o mais solúvel em água e justifique sua resposta. líquidos apolares. Líquidos polares tendem a se dissolver em líquidos polares. O etanol, embora seja considerado um a) Br2 b) CO2 c) H3C ─ CH2 ─ CH2 ─ CH2 ─ CH2 ─ CH3 d) H3C ─ CH2 ─ OH solvente polar, apresenta uma parte polar (— OH) e outra apolar (CH). Devido a essa característica, se dissolve tanto em água (solvente polar) como em gasolina (solvente apolar). Pode-se notar que, à medida que aumenta a cadeia carbônica do álcool, sua solubilidade em conseqüência, água diminui. um aumento ocorre Como de sua solubilidade em solventes apolares (gasolina, óleos etc.). 5.2 Sessão Leitura e) CH2 / H2C CH2 │ │ H2 C CH2 / CH2 2) Indique, em cada item a seguir, a substância que possui maior ponto de ebulição: O óleo de cozinha possui uma solubilidade muito pequena em água, primeiro porque o óleo é apolar e a água é polar, segundo a) CH4 ou CH3OH b) CH3 CH2CH3 ou CH3CH3 c) CH3 CH2 CH3 ou CH3CHCH3 │ OH porque as moléculas de água se atraem e se agrupam com muita força (por ligação de hidrogênio) e as moléculas de óleo não conseguem ficar entre duas moléculas de água vizinhas. É por hidrocarboneto solubilidade em isso que apolar água. o benzeno, líquido, As tem suas um baixa ligações 3) Qual dos compostos abaixo é mais solúvel em água? a) Pentano b) Éter comum c) Metanol d) Tetracloreto de carbono e) Benzeno intermoleculares são dipolo instantâneo-dipolo induzido, que são mais fracas do que as ligações de hidrogênio que as moléculas de água realizam entre si. Portanto, o benzeno não consegue separar as moléculas de água e interagir com elas. (Disponível em: <http://www.mundoeducacao.com/quimica/solubili dade-dos-compostos-organicos.htm> Acesso em 14 de maio de 2014) 4) (Cesgranrio-RJ) "Uma blitz de fiscais da ANP (Agência Nacional de Petróleo) (...) interditou 46 19 postos de combustíveis em São Paulo (...), 14 deles por venda de gasolina adulterada." Jornal do Brasil, 09/09/98. c) aumento do número de interações intermoleculares do tipo Van der Waals. d) A gasolina, composta basicamente por uma mistura de alcanos na faixa de C6a C12 ‚ átomos de carbono, pode ser facilmente adulterada com substâncias mais baratas do que ela. De acordo com a regra de que "semelhante dissolve semelhante", assinale a opção que contém a única substância que, ao ser adicionada à gasolina, irá formar uma mistura heterogênea. a) Água Maiores pontos de ebulição devido ao Menores pontos de ebulição devido à diminuição do número de interações intermoleculares do tipo Van der Waals. e) Menores pontos de ebulição, pois o aumento da cadeia carbônica diminui a polaridade do grupo OH. 6) (UFC-CE) c) Hexano atividade bactericida de determinados compostos fenólicos deve-se, em parte, b) Hexanol A à atuação desses compostos como detergentes, que solubilizam e destroem a membrana celular fosfolipídica das bactérias. Quanto menor for a solubilidade dos compostos d) Benzeno fenólicos em água, maior será a ação antisséptica. Com relação às solubilidades dos e) 2-decanona 5) (UFRS-RS) O gráfico a seguir apresenta os compostos fenólicos I, II e III, em água, identifique a opção correta: dados de massa molecular (M) X ponto de ebulição (P.E.) para os quatro primeiros termos da série homóloga dos álcoois primários. a) I é mais solúvel que II e II é mais solúvel que III. b) I é menos solúvel que II e II é menos solúvel que III. c) II é menos solúvel que I e I é menos solúvel que III. d) II é mais solúvel que I e I é mais solúvel que III. Analisando-se os dados apresentados, verifica-se e) I, II e III têm, individualmente, a mesma que os álcoois com massa molecular mais elevada solubilidade. apresentam: a) Maiores pontos de ebulição devido à formação Gabarito: de pontes de hidrogênio intermoleculares. 1) Alternativa “d”. O etanol (H3C ─ CH2 ─ OH), b) conhecido como álcool etílico, dissolve-se em Maiores pontos de ebulição devido à polaridade do grupo OH. água em quaisquer proporções. Suas moléculas são polares, assim como as moléculas de água, e a presença do grupo OH possibilita ligações de 47 hidrogênio entre as moléculas de etanol e de água, contribuindo para a miscibilidade de uma substância na outra. 2) a) CH3OH: A presença do grupo OH possibilita ligações de hidrogênio entre as moléculas, dificultando a mudança de estado físico e resultando num maior ponto de ebulição. A molécula do 2,3,7,8-TCDD é popularmente b) CH3 CH2CH3: Quanto maior a massa molar, maior o ponto de ebulição. conhecida pelo nome ‘dioxina’, sendo a mais tóxica dos 75 isômeros de compostos clorados de c) CH3CHCH3: Mesmo motivo apresentado na letra a. │ OH dibenzo-p-dioxina existentes. FADINI, P. S.; FADINI, A. A. B. Lixo: desafios e compromissos. Cadernos Temáticos de Química Nova na Escola, São Paulo, n. 1, maio 3) Alternativa “c”. Apenas o metanol (CH3OH) é 2001 (adaptado). polar como a água. Com base no texto e na estrutura apresentada, as propriedades 4-A; 5-A; 6-A químicas das dioxinas que permitem sua bioacumulação nos organismos estão relacionadas ao seu caráter a) básico, pois a eliminação de materiais alcalinos 5.4 Pintou no ENEM é mais lenta do que a dos ácidos. 1) (ENEM/2010) Vários materiais, quando b) ácido, pois a eliminação de materiais ácidos é queimados, podem levar à formação de dioxinas, mais lenta do que a dos alcalinos. um compostos do grupo dos organoclorados. c) redutor, pois a eliminação de materiais Mesmo redutores é mais lenta do que a dos oxidantes. quando a queima ocorre em substâncias d) lipofílico, pois a eliminação de materiais derivadas da dioxina no meio ambiente. Tais lipossolúveis é mais lenta do que a dos compostos hidrossolúveis. incineradores, há liberação são produzidos de em baixas concentrações, como resíduos da queima de e) hidrofílico, pois a eliminação de materiais matéria orgânica em presença de produtos que hidrosolúveis é mais lenta do que a dos contenham cloro. Como consequência de seu lipossolúveis. amplo espalhamento no meio ambiente, bem como de suas propriedades estruturais, as 2) (ENEM/2012) Em uma planície, ocorreu um dioxinas sofrem magnificação trófica na cadeia acidente alimentar. Mais de 90% da exposição humana às derramamento de grande quantidade de um dioxinas é atribuída aos alimentos contaminados hidrocarboneto que se apresenta na forma ingeridos. A estrutura típica de uma dioxina está pastosa à temperatura ambiente. Um químico apresentada a seguir: ambiental utilizou uma quantidade apropriada de ambiental em decorrência do uma solução de para-dodecil-benzenossulfonato de sódio, um agente tensoativo sintético, para diminuir os impactos desse acidente. 48 Essa intervenção produz resultados positivos para o ambiente porque a) promove uma reação de substituição no hidrocarboneto, tornando-o menos letal ao ambiente. b) a hidrólise do para-dodecil-benzenossulfonato Polar/DD/Solúvel (éter etílico) de sódio produz energia térmica suficiente para vaporizar o hidrocarboneto. c) a mistura desses reagentes provoca a combustão do hidrocarboneto, o que diminui a quantidade dessa substância na natureza. Solução: d) a solução de para-dodecil-benzenossulfonato possibilita a solubilização do hidrocarboneto. e) o reagente adicionado provoca uma solidificação do hidrocarboneto, o que facilita sua retirada do ambiente. Gabarito: 1-D; 2-D; 3-C 5.5 Exercício comentado: 1)Três líquidos puros apresentam as propriedades relacionadas na tabela: Líqido A B C Ponto de ebulição (ºC) 36,2 34,6 117,7 Solubilidade em água 9G/100 CM3) 0,036 7,5 7,9 Utilizando essas propriedades, associe cada um dos líquidos às substâncias: n-butanol, C4H9OH; n-pentano, C5H12; e éter etílico (C2H5)2O. Explique o raciocínio usado na identificação. Polar/LH/Solúvel (n-butanol) Apolar/DDI/Praticamente insolúvel(n-pentano) O n-pentano por ser praticamente insolúvel em água é a substância A. Como o n butanol apresenta ligações de hidrogênio, ele deve ser o composto de maior PE(LH são forças intermoleculares mais fortes)ou seja a subtâcia C; por exclusão o éter etílico é a substância B 49 (S). Quando um reagente eletrófilo combina-se com um substrato, temos uma reação eletrofílica. Capítulo 6 – Reações Orgânicas: Reagente nucleófilo: É um reagente que apresenta um par de 6.1 Teoria elétrons disponível para efetuar uma ligação e que, por isso, procura ligar-se a um átomo capaz Cisão ou ruptura das ligações: Uma de aceitar esses elétrons. O reagente nucleofílico ligação covalente sempre é formada por um par é um reagente que cede elétrons. de elétrons. Se essa ligação for desfeita, esses Existem elétrons podem apresentar destinos diferentes, químicas agentes como calor, luz, solventes, etc. homólise denominam-se radicais livres. Esses ocorrer com estas nula e, ou grupo de átomos. 1) Alcanos: por Os alcanos possuem baixa tendência de apresentarem elétron desemparelhado, são muito reagir, mas sob condições vigorosas (luz de instáveis e reativos. podem molécula orgânica é substituído por outro átomo entre os átomos ligantes. Os resultantes de uma elétrica que Um átomo ou grupo de átomos de uma elétrons da ligação são igualmente repartidos carga de a) Reações de substituição: A ruptura ocorre de modo que os têm milhões substâncias é enorme. Cisão homolítica ou homólise: radicais natureza substâncias orgânicas. A quantidade de reações dependendo dos elementos que se ligam e de na frequência específica e Cisão heterolítica ou heterólise: A ruptura ocorre de modo que os elétrons da ligação ficam com apenas um dos átomos ligantes. Os resultantes de uma heterólise são cátions e ânions. Esses íons formados calor), eles sofrem reações de substituição. Halogenação: É a reação entre um alcano e um halogênio, onde um átomo de hidrogênio do alcano é substituído por um halogênio. podem ser estáveis ou muito instáveis, sendo que Ordem de reatividade: maior instabilidade significa maior capacidade de reação. Classificação dos reagentes: Os reagentes que se combinam com os compostos orgânicos podem ser classificados como eletrofílicos ou nucleofílicos, conforme sua capacidade de utilizar ou fornecer elétrons para o reagente orgânico. Reagente Eletrófilo: É um reagente que se apresenta com deficiência de elétrons e que, por isso, procura ligar-se a um átomo capaz de oferecer-lhe elétrons. O reagente eletrófilo é um reagente que F2 > Cl2 > Br2 > I2 Reações com flúor (F2) são muito perigosas devido a alta reatividade elemento e com o iodo (I2) são lentas. Exemplos: CH4+Cl2 →CH3 ― Cl + HCl CH3 ―CH3+Br2― CH3 ― CH2 ― Br + HBr A halogenação de alcanos reagente é normalmente denominado substrato pode produzir isômeros, em caso do alcano possuir mais de uma possibilidade de átomos de hidrogênio a serem substituídos. procura elétrons. O composto orgânico que recebe o deste Ordem de reatividade: 50 A alquilação e a acilação de FriadelH H C Crafts foram descobertas em 1877 pelo francês │ │ │ Charles Friedel e pelo americano James Crafts. E H―C―H < C―C―C < C―C―C │ │ │ H H H nos dois casos, o AlCl3 são usados como catalisadores. Nitração: Reação entre um alcano e o ácido nítrico (HNO3). Dirigênciadasubstituiçãonosaromáticos: Alguns Neste processo, um hidrogênio (H) é ao anel produto formado seja uma mistura dos isômeros CH4 + HO ― NO2 → H3C ― NO2+ HOH orto e para ou apenas o produtona posição meta. Sulfonação: Grupos orto-para dirigentes: ― F, ― Cl, ― Br, ― É a reação entre um alcano e o ácido I, ― OH, ― NH2, ― CH3 , ― CH2 ― CH3. sulfúrico (H2SO4). Grupos meta-dirigentes: ― COH, ― COOH, CH4 + HO ― SO3H → H3C ― SO3H+ HOH O ΙΙ 2) Aromáticos: ligados aromático dirigem a substituição para que o substituído por um grupo – NO2. grupos ― NO2, ― SO3H, ― CN, ― C ― CH3. Halogenação: É catalisada por AlCl3, FeCl3 ou FeBr3. b) Reações de adição: Ocorrem quando um átomo proveniente de uma substância orgânica ou inorgânica se adiciona à uma substância orgânica. São caracterizadas pela quebra das Nitração: ligações duplas e triplas. É catalisada por H2SO4 concentrado. Hidrogenação catalítica: Ocorre em alcenos e alcinos. O gás Sulfonação: É catalisada por H2SO4 fumegante, ou seja, contem SO3 dissolvido. hidrogênio (H2) é adicionado com a ajuda de um catalisador. Pode ser usado o metal níquel (Ni), platina (Pt ou paládio (Pd). Também podemos chamar esta reação de reação de Sabatier-Senderens. Constitui um meio de obter alcanos a partir de alcenos. Acilação de Friedel-Crafts: Um hidrogênio é substituído por um grupo acila. Alquilação de Friedel-Crafts: Um hidrogênio é substituído por um grupo alquila. Na indústria química de alimentos é muito conhecida. Serve de base para a produção de margarinas a partir de óleos vegetais. Os óleos vegetais possuem ligações duplas. A reação de adição, hidrogenação catalítica, transforma esses óleos, que são líquidos em gorduras, que é sólida. 51 Alceno: Adição de HCl, HBr ou HI. Os próprios + Ni íons H liberados pelo haleto de hidrogênio são H2C = CH2+ H ― H → H3C ― CH3 usados como catalisadores. ∆ Alcenos: H2C = CH2 + H ― Cl → H2C ― CH2 Alcino: Pode sofrer uma ou duas adições, │ │ dependendo da quantidade de reagente. H Cl Ni Alcinos: HC ≡ CH + H ― H → H2C = CH2 (proporção de HC ≡ CH + H ― Cl → HC = CH ∆ 1:1) Ni Adição de halogênio (Cl2 ou Br2) ao Cl │ │ H Cl Adição de água: Também chamada de hidratação. Esta alceno, alcadieno ou alcino. O produto é um dihaleto vicinal, pois os átomos de halogênios estão H H2C = C = CH2+ H ― Cl → H2C ― C = CH2 ∆ Halogenação: │ Alcadienos: H2C = CH2 + H ― H → H3C ― CH3 (proporção de 1:2) │ + reação é catalisada por ácido (H ). Obtém ácidos a partir de alcenos. posicionados em carbonos vizinhos. Alceno: Não necessita de catalisadores. H+ H2C = CH2+ H ― OH→ H2C ― CH2 Alceno: H2C = CH2 + Cl ― Cl → H2C ― CH2 Alcino: Segue os │ │ Cl Cl mesmos da OH Não acontece a segunda adição, nem fato de ser o produto formado na primeira adição │ ser um enol, que por ser instávelse transforma em Br aldeído Alcadieno: H2C = C = CH2+ Cl ― Cl → H2C ― C = CH2 │ │ ou cetona, alcino │ H OH Regra de Markovnikov: │ H2C = C = CH2 + 2 Cl ― Cl → H2C ― C ― CH2 Adição de haletos de hidrogênio (HX): do utilizado. │ Cl Cl │ dependendo HC ≡ CH + H ― OH → HC = CH Cl Cl H mesmo utilizando excesso de água. Devido ao HC ≡ CH + Br ― Br → HC = CH Br │ Alcino: moldes hidrogenação. │ │ │ │ Cl Cl ”Nas reações de adição de HX (X = halogênio) ou H2O, o hidrogênio é adicionado ao carbono mais hidrogenado da ligação dupla.” 52 Esta regra serve somente para o cloro. Eliminação de Halogenidretos: Para o bromo, serve a regra Antimarkovnikov, Halogenidretos, como HCl, HBr e HI que é o inverso da Markovnikov. podem ser eliminados a partir de um haleto de Markovnikov: alquila, catalisado por uma base, que pode ser o H3C – CH = CH2 + H ― Cl → H3C ― CH ― CH2 KOH e um álcool. │ │ Cl H Exemplo: H3C – CH = CH2+ H ― OH → H3C ― CH ― CH2 │ │ OH H Eliminação de Água: Antimarkovnikov: A desidratação intramolecular de álcool catalisada por ácido sulfúrico concentrado e calor H3C – CH = CH2 + H – Br → H3C – CH - CH2 Esta regra também │ │ H Br (170°C) ocorre com a eliminação de água e alceno. é válida para alcinos. c) Reações de eliminação: Outra desidratação que pode ocorrer é a São as reações onde alguns átomos ou intermolecular de dois álcoois formando éter e grupo de átomos são eliminados da molécula eliminando água. A reação deve ser catalisada orgânica. por ácido sulfúrico concentrado e calor (140°C). É o inverso das reações de adição. Têm grande importância para a indústria química, na produção de polietileno que é a matéria-prima Então: para a obtenção de plásticos. 1 molécula alcool = desidratação intramolecular = Eliminação de Hidrogênio ou Desidrogenação: alceno A partir de alcano é possível obter um alceno, catalisado por calor. 2 moléculas alcool = desidratação intermolecular = éter A Reação de saponificação também é Exemplo: conhecida como hidrólise alcalina, através dela é que se torna possível o feitio do sabão. Falando quimicamente, seria a mistura de um éster (proveniente de um ácido graxo) e uma base Eliminação de Halogênio ou De-Halogenação: Di-haletos vicinais reagindo com zinco (hidróxido de sódio) para se obter sabão (sal orgânico). catalisado por um alcool formam alcenos. Exemplo: A equação abaixo demonstra este processo: Éster + base forte → sabão + glicerol Praticamente todos os ésteres são retirados de óleos e gorduras, daí o porquê das donas de casa 53 usarem o óleo comestível para o feitio do sabão caseiro. Equação genérica da hidrólise alcalina: Com ácido, observa-se a forma do éster marcado, e não água, contendo assim O – 18. Para acelerar a reação, usa-se o ácido A equação acima representa a hidrólise como catalisador. alcalina de um óleo (glicerídeo). Dizemos que é uma hidrólise em razão da presença de água (H2O) e que é alcalina pela presença da base NaOH (soda cáustica). O símbolo ∆ indica que houve aquecimento durante o processo. Produtos da reação de Saponificação: sabão e glicerol (alcool). Reação de esterificação Há basicamente dois tipos de hidrólise de ésteres: ácida e básica. A reação de esterificação é considerada A hidrólise ácida ocorre em meio ácido e uma reação reversível de alcool junto com um ácido orgânico ou inorgânico, produzindo éster e é um processo reversível, gerando um alcool e água. um ácido carboxílico: R ― COO ― R1+HOH Já quando areação é inversa, ela é R-COOH + HO ― R1 A hidrólise básica, ou saponificação, é denominada hidrólise do éster. realizada em meio básico. Trata-se de um processo irreversível, gerando alcool e um sal de ácido carboxílico: - + R―COO―R1+BOH(aq) → R―COO B + HO―R1 Onde BOH é uma base, por exemplo, KOH. O equilíbrio pode ser deslocado para o lado do éster, desidratante. quando Durante o se junta com experimento o d) Reações de oxidação: ficou comprovado que na reação de esterificação o As oxigênio do grupo OH do álcool continua na reações de oxidação das substâncias orgânicas devem ser catalisadas por molécula do éster e o oxigênio do grupo OH do um agente oxidante. ácido é eliminado sob a forma de H2O (água), Alcenos: produzindo a reação de um álcool marcado: Oxidação branda do alceno: 54 Conhecida como di-hidroxilação do Há quebra da ligação dupla causada alceno. pelo ozônio (O3). Necessita de pó de zinco e deve O agente oxidante causa uma adição à ser feita em meio aquoso. O alceno é quebrado ligação dupla, com entrada de uma hidroxila em na ligação dupla e um átomo de oxigênio é cada um dos carbonos da dupla ligação. adicionado a cada lado da dupla ligação. O3 Um agente oxidante muito utilizado é o H3C ― C = CH ― CH3 permanganato de potássio (KMnO4) em solução diluída e fria, em meio neutro ou levemente │ básico. CH3 OH CH3 Forma-se cetona e aldeído. CH3 Alcoois: Em contato com um agente oxidante, os Oxidação energética de alcenos: diferentes tipos de alcoois se comportam de Reação com um agente oxidante que formas distintas. seja capaz de quebrar a molécula na ligação dupla. Oxidantes K2CrO7/ H enérgicos: KMnO4/H + Oxidação de alcoois primários: Os alcoois primários se oxidam com e + agentes energéticos, como o de potássio (K2CrO7), em meio sulfúrico. O [O] H3C ― C = CH ― CH3 →H3C ― C = O produto desta oxidação é um aldeído. Com maior │ enérgico CH3 oxidantes permanganato de potássio (KMnO4) e o dicromato Ligação dupla no meio da cadeia: │ CH3 H │ H2O │ H2O/ Zn │ │ H3C―C = CH―CH3 → H3C―CH―CH―CH3 │ H3 C ― C = O + O = C ― CH3 + HOOH OH │ [O] brando → quantidade de agente oxidante, obtemos um CH3 ácido carboxílico. Esta reação explica porque o vinho fica com gosto de vinagre quando deixamos muito O = C ― CH3 + tempo em contato com o ar (oxigênio). O alcool │ sofre uma oxidação e transforma-se em vinagre, OH que é um ácido carboxílico. Forma-se cetona e ácido carboxílico. H Ligação dupla na ponta da cadeia: │ [O] H3C ― CH = CH2 Enérgico │ OH + O = C ― OH → CO2 + H2O │ OH Ozonólise: │ │ │ [O] OH →H3C ― C=O [O] OH H3C ― C ― H →H3C ― C = O→H3C ― C = O O CH2 terminal se transforma em ácido carbônico, que se decompõe em CO2 e H2O. H Oxidação de alcoois secundários: Obtêm como produtos as cetonas. OH CH3 │ I [O] H3C ― C ― CH3→ H3C ― C = O → Não reage. │ OH 55 ligação.Assim, Oxidação de alcoois terciários: a diferença entre a energia liberada na formação das novas ligações e a consumida para quebrar as ligações que existem no explosivo é muito grande. OH │ b) Sua decomposição deve ser muito rápida. [O] H3C ― C ― CH3 → Não reage c) Os produtos da decomposição devem ser │ gases.A formação e a expansão muito rápida dos CH3 gases criam uma onda de choque que acompanha a detonação do explosivo. d) O explosivo deve ser suficientemente estável para que possamos determinar o momento de 6.2 Sessão Leitura sua explosão. A combinação desses fatores leva à Explosivos Muitas das reações que liberam produção de uma enorme quantidade de calor e grandes quantidades de energia são reações de gases,possibilitando óxido-redução.Por desejados. exemplo: as reações de exemplo de combustão completa os objetivos Entre eles, os mais comuns são: combustão de hidrocarbonetos e de álcoois. Veja um atingir de hidrocarboneto: C8H18(g)+ 25/2 O2(g) -> 8 CO2(g)+ 9H2O(v) Uma vez iniciada a reação, o oxigênio rapidamente oxida os átomos de carbono. Nos explosivos, freqüentemente Trinitrotolueno encontramos, no mesmo composto, tanto agentes HMX (his majesty’s explosive) oxidantes como agentes redutores. Por exemplo, a nitroglicerina contém átomos de carbono que são oxidados formando CO2 e também átomos de nitrogênio que são reduzidos formando N2: 4 C3H5(NO3)3 (l) ---> 6 N2 (g) + O2(g) + 12 CO2(g) + 10 H2O (v) RDX Os explosivos de interesse na área (research department explosive) militar e na área de construção civil são compostos orgânicos formados por C, H e geralmente apresentam os grupos NO2 e O NO2. O RDX pode ser misturado a ceras ou a polímeros sintéticos para produzir os explosivos plásticos. Porém, qualquer explosivo deve apresentar as seguintes características: 6.3 Fixação a) Devem sofrer uma decomposição muito exotérmica.Para que isso ocorra, é necessário que o explosivo apresente ligações fracas entre seus átomos e que forme produtos com ligações fortes, isto é, com elevada energia de Exercícios: 1) Das ligações abaixo, qual terá maior tendência a sofrer ruptura heterolítica? a) CH3 – H. 56 b) CH3 – CH3. d) SO3H, NO2, COOH. c) CH3 – NO2. e) CH3, Cl, NH2. d) CH3 – NH2. 6) (UFSE) A mononitração do tolueno (metil- e) CH3 – F. benzeno) produz, além de água: 2)Indique, entre os reagentes abaixo, o a) somente o-nitrotolueno. eletrofílico: b) somente m-nitrotolueno. a) NH3. c) somente p-nitrotolueno. b) HCN. d) mistura de o-nitrotolueno e p-nitrotolueno. + c) H3O . e) mistura de o-nitrotolueno e m-nitrotolueno. d) ROH. 7) O grupo amino (― NH2), ligado ao anel e) H2O. benzênico, nas reações de substituição aromática 3) Entre as afirmativas citadas abaixo a única é orientador: falsa é: a) apenas orto. a) Radicais livres são átomos ou grupos de b) meta e para. átomos que possuem pelo menos um elétron c) apenas meta. livre. d) orto e meta. b) Cisão homolítica (ou homólise) corresponde a e) orto e para. uma quebra de ligação, em que cada átomo fica 8) Os lipídeos podem ser classificados como com seus elétrons, formando radicais livres. óleos c) Um carbono carregado negativamente é chamado de carboânion ou íon carbânion. d) Na cisão heterolítica o átomo ou gorduras: nos óleos predominam cadeias insaturadas e nas gorduras predominam cadeias saturadas. Com base nessa afirmação, mais um óleo é transformado em gordura, eletronegativo fica com o par de elétrons antes respectivamente, através de um processo, no compartilhado, formando-se assim íons. qual ocorre reação de: e) Reagente eletrófilo é toda espécie química a) saponificação que, cedendo um par de elétrons, é capaz de b) hidrólise ácida formar uma nova ligação. c) esterificação 4) A monocloração de um alcano, em presença d) desidratação de luz ultravioleta, produziu os compostos 1-cloro- e) hidrogenação 2-metil-propano 9) Na hidrogenação catalítica do propeno, obtém- e 2-cloro-2-metil-propano. O nome do alcano é: se: a) isopropano. a) propino, cuja fórmula geral é CnH2n – 2. b) metil-butano. b) ciclopropano. c) metano. c) propano. d) butano. d) propadieno. e) metil-propano. e) 2-propanol. 5) Das alternativas a seguir, a que contém 10) Com respeito à equação: somente grupos orientadores META é: X + HBr →C6H13Br a) NO2, Cl, Br. Pode-se afirmar que X é um: b) CH3, NO2, COOH. a) alcano e a reação é de adição. c) CHO, NH2, CH3. b) alceno e a reação de substituição. 57 c) alceno e a reação é de adição eletrofílica. 15) (Unitau-SP) Para que a oxidação de uma d) alcano e a reação é de substituição eletrofílica. substância orgânica com “n” átomos de carbono e) alceno e a reação é de substituição. por molécula forneça uma cetona com igual 11) A adição do brometo de hidrogênio ao 3,4- número de átomos de carbono, essa substância dimetil-2-penteno forma o composto: pode ser um: a) 2-bromo-4-metil-hexano. a) aldeído. b) 2-bromo-3-etil-pentano. b) ácido carboxílico. c) 3-bromo-2,3-dimetil-pentano. c) alcool terciário. d) 3-bromo-3-metil-hexano. d) alcool secundário. e) 3-bromo-3,4-dimetil-pentano. e) alcool primário. 12)(Fuvest-SP) Dois hidrocarbonetos insaturados, 16) A reação de ozonólise dos alcenos produzirá que como produto moléculas de: são isômeros, foram submetidos, separadamente, à hidrogenação catalítica. Cada a) dialcoois ou ácidos carboxílicos. um deles reagiu com H2 na proporção, em mols, b) alcoois ou fenóis. de um c) cetonas ou aldeídos. Os d) cetonas ou ácidos carboxílicos. 1:1, obtendo-se, hidrocarboneto hidrocarbonetos de que em cada fórmula foram caso, C4H10. hidrogenados e) alcoois ou ácidos carboxílicos. poderiam ser: 17) O reativo de Baeyer é utilizado para a) 1-butino e 1-buteno. diferenciar ciclanos de: b) 1,3-butadieno e ciclobutano. a) alcano. c) 2-buteno e 2-metil-propeno. b) alceno. d) 2-butino e 1-buteno. c) ácido carboxílico. e) 2-buteno e 2-metil-propano. d) éter. 13) Na desidratação intramolecular do etanol e) éster. obtém-se: 18) (ENEM 2010) No ano de 2004, diversas a) eteno. mortes b) propeno. zoológico de São Paulo foram evidenciadas. c) etoxietano (éter dietílico). Estudos d) metoximetano (éter dimetílico). intoxicação e) 2-buteno. conhecido como composto 1080 e ilegalmente 14) (Covest-2002) Álcoois não são utilizados comercializado como raticida. O monofluoracetato somente como combustíveis, mas também na de produção de derivados do petróleo, como, por monofluoracético exemplo, alquenos. Qual dos álcoois abaixo mamíferos bloqueando o ciclo de Krebs, que produzirá propeno a partir da desidratação em pode levar à parada da respiração celular meio ácido? oxidativa e ao acúmulo de amônia na circulação. de animais por técnicos sódio por é envenenamento no apontam suspeita monofluoracetato um e derivado age no sódio, do organismo a) 2-metil-2-propanol. b) etanol. c) 2-propanol. d) 2-butanol. e) 2-metil-1-propanol. de de monofuoracetato de sódio ácido dos 58 c) Perda de íons hidroxila do ácido monofluoracético, com liberação de hidróxido de Disponível em: http://www1.folha.uol.com.br. Acesso em: 05 ago. 2010 (adaptado). sódio. d) Neutralização do ácido monofluoracético usando O monofluoracetato de sódio pode ser obtido pela hidróxido de sódio, com liberação de água. e) Substituição dos íons hidrogênio por sódio na a) Desidratação do ácido monofluoracético, com do do ácido monofluoracético, sem formação de água. liberação de água. b) Hidrólise estrutura ácido monofluoracético, sem formação de água. a) Dê o nome oficial (IUPAC) e a fórmula estrutural 19) (UFJF VESTIBULAR 2010) Os resíduos de do produto da reação entre o brometo de origem industrial apresentam riscos à saúde etilmagnésio e o propanal, seguida de adição de pública e ao meio ambiente, exigindo tratamento água. e disposições especiais em função de suas b) Que composto carbonílico deve reagir com o características. Dentre esses resíduos, podemos brometo de etilmagnésio para formar 3-metil- 3- citar hexanol? alguns óleos lubrificantes contendo hidrocarbonetos saturados e o tíner (uma mistura c) Considerando a obtenção apenas do produto de álcoois, ésteres, cetonas e hidrocarbonetos monossubstituído, represente a estrutura das aromáticos). Sobre esses resíduos, assinale a substâncias A, B,C das equações abaixo: letra que apresenta uma afirmativa INCORRETA. FeBr 3 a) Os hidrocarbonetos saturados, presentes em óleos lubrificantes, não reagem em presença de 1)Benzeno + Br2→ A + HBr cloro e ácido de Lewis (AlCl3), porém podem 2)Benzeno + H3C – Cl →AlCl3 B + HCl sofrer reação em presença de cloro e luz 3)Benzeno + C → AlCl3 C6H5 – CO – CH2 – CH3 + ultravioleta; HCl b)A acetona pode ser obtida a partir do álcool isopropílico, usando-se um oxidante como o permanganato de potássio; Gabarito: 1-e; 2- c; 3- e; 4- a; 5- d; 6- d; 7- c; 8- e; c) O acetato de etila, um dos componentes do 9- c; 10- c; 11- e; 12- c; 13- a; 14- c; 15- d; 16- c; tíner, pode ser obtido a partir da esterificação do 17-b; 18 – d; 19 - d ácido acético em presença de etanol; d) A desidratação do n – pentanol, em presença de ácido sulfúrico diluído e de aquecimento, pode levar ao 1 – pentenol; e) A ozonólise do 2 – metil – 2,5 – heptadieno, em presença de água e zinco, pode fornecer uma molécula acetaldeído de acetona, e uma uma molécula molécula propanodialdeído. 20) (UFF VESTIBULAR 2011) de de 1,36.4 Pintou no ENEM 59 1) (ENEM 2007 .Questão 56) 1)Indique o nome do produto orgânico formado na Todas as reações químicas de um ser reação de substituição entre benzeno e bromo: vivo seguem um programa operado por uma central de informações. A meta desse programa é a) dibromobenzeno a auto-replicação de todos os componentes do sistema, incluindo-se a duplicação do próprio programa ou mais precisamente do material no b) hexabromociclo-hexano c) bromobenzeno qual o programa está inscrito. Cada reprodução pode estar associada a pequenas modificações d) 1,2-dibromociclo-hex-3,5-dieno do programa. M. O. Murphy e l. O’neill (Orgs.). O que é vida? 50 anos depois — especulações sobre o futuro da biologia. São Paulo: UNESP. e) metilpropanobenzeno Solução: 1997 (com adaptações). São indispensáveis à execução do “programa” mencionado acima processos relacionados a metabolismo, autoreplicação e mutação, que podem ser exemplificados, Reação de substituição bromação do benzeno respectivamente, por: (A) fotossíntese, respiração e alterações na seqüência de bases nitrogenadas do código genético. (B) duplicação do RNA, pareamento de bases nitrogenadas e digestão de constituintes dos alimentos. (C) excreção de compostos nitrogenados, respiração celular e digestão de constituintes dos alimentos. (D) respiração celular, duplicação do DNA e alterações na seqüência de bases nitrogenadas do código genético. (E) fotossíntese, duplicação do DNA e excreção de compostos nitrogenados. Gabarito: 1-D Exercício Comentado Logo resposta alternativa“c” 60 Referências FELTRE, R.Fundamentos da química: Volume único. 3ª. São Paulo:Moderna,2001. SOLOMONS, T.W.G.Química orgânica I: Volume 1. 7ª. Rio de Janeiro:LTC, 2000. TITO;CANTO.Química na abordagem do cotidiano. 2ª Ed. Volume 3. Moderna. FELTRE.Química Orgânica. 5ª edição. Volume 3. Moderna. USBERCO, João.Química: Volume único.São Paulo : Saraiva, 2002. Apostila do curso pré-vestibular do Colégio Imaculada Conceição – 2007. Brasil Escola. Disponível em:<www.brasilescola.com>. Acesso em 10 mar. 2015. Portal de Química. Disponível em:<www.soq.com.br>. Acesso em: 25 fev. 2015. Química. Prof. João Neto. Disponível em:<www.projoaoneto.com.br>; Acesso em: 23 fev. 2015.