Ciências da Natureza e suas Tecnologias - Química Ensino Médio – 3ª Série Hidrocarboneto: Composto aromático Imagem: CMYK process ink / vv_lebelie / Creative Commons Attribution 2.0 Generic Anel benzeno O benzeno é muito importante na indústria petroquímica, pois participa da fabricação de corantes, medicamentos, plásticos detergentes, medicamentos, entre outros. Imagem: Jelly tots / jo-h / Creative Commons Attribution 2.0 Generic Imagem:Jelly beans / Tiia Monto / Creative Commons AttributionShare Alike 3.0 Unported Exemplos da utilização de corantes Compostos aromáticos Radical ligado ao anel benzênico Imagem: Aniline-3D-balls / Bem Mills / Public Domain Compostos aromáticos Propriedade química na qual um anel de ligações insaturadas é formado. O modelo de Kekulé considera que as ligações consistem de um híbrido de ligações simples e dupla e que todas as ligações no anel são idênticas. Imagem: Benzene resonance / Eltangas / Creative - SemDerivados 2.0 Genérica Imagem: Philo Nordlund Ink / Philo Nordlund / Creative Commons Attribution 2.0 Generic Imagem: The Fallen Ange – Replica em Poliésterl / Luis García / GNU Free Documentation License Compostos aromáticos Compostos aromáticos Os compostos aromáticos são importantes na indústria. Os Hidrocarbonetos aromáticos, chaves de interesse comercial, são benzeno, tolueno, ortoxileno e paraxileno. Cerca de 35 milhões de toneladas são produzidas em todo o mundo a cada ano. Eles são extraídos de misturas complexas obtidas pelo refino de petróleo ou pela destilação do alcatrão de carvão e são utilizados para produzir uma gama de produtos químicos e polímeros importantes, incluindo estireno, fenol, anilina, poliéster e nylon (1). Imagem: La estructura química de la Baquelita / ChemSketch 8.0 / GNU Free Documentation License Polímero sintético Compostos aromáticos Imagem: MDMA enantiomers 3D balls / Ben Mills / Domínio Público Hidrocarbonetos aromáticos são geralmente compostos caracterizados por apresentar, como cadeia principal, um ou vários aneis benzênicos, sendo a "aromaticidade" melhor definida como uma "dificuldade" das ligações duplas de um composto reagirem em reações típicas de alcenos, devido a uma deslocalização destas na molécula (2). Compostos aromáticos Existem poucos hidrocarbonetos que possuem aromaticidade, além do benzeno e compostos relacionados (anéis fundidos). A aromaticidade também ocorre em outras cadeias cíclicas (3). Imagem: Feno / NEUROtiker / Domínio Público Imagem: Benz3 / Slashme / Domínio Público Compostos aromáticos Quando apresentar mais de um grupamento, a numeração deve começar por um dos carbonos ramificados e prosseguir de tal forma que os grupamentos estejam nos carbonos de menor número possível. Uma nomenclatura típica é: orto, meta e para (posições 1,2/1,3/1,4 respectivamente) (4). Imagem: Ortho-meta-para / Isilanes / Domínio Público Compostos aromáticos Esses compostos apresentam uma nomenclatura particular, que não segue as regras utilizadas na nomenclatura dos outros hidrocarbonetos. Além disso, não existe uma fórmula geral para todos os aromáticos (5). X X X X X X Orto (1,2) Meta (1,3) Para (1,4) Compostos aromáticos Vamos nomear estas cadeias? CH3 CH3 CH3 CH3 CH3 CH3 Nomenclatura dos compostos aromáticos I. A nomenclatura IUPAC considera os hidrocarbonetos aromáticos como derivados do benzeno; II. Quando o anel benzênico possui mais de uma ramificação, a numeração da cadeia se inicia a partir da ramificação mais simples e segue-se o sentido horário ou anti-horário, de maneira a se respeitar a regra dos menores números; III. Quando o anel benzênico possuir duas ramificações, iguais ou diferentes, pode-se usar a nomenclatura orto, meta, para, ao invés de numerar o anel benzênico. A posição 1,2 passa a ser indicada por orto ou simplesmente por "o", a posição 1,3 passa a ser indicada por meta ou simplesmente por "m" e finalmente a posição 1,4 passa a ser indicada por para ou simplesmente por "p“; IV. As ramificações devem ser citadas em ordem alfabética (6). Nomenclatura dos compostos aromáticos Posições das substituições no anel benzênico Grupos substituintes Benzeno H C² CH2 CH3 Propilbenzeno Etilbenzeno Etilbenzeno CH2 CH3 Aromáticos Naftaleno naftalina Antraceno Fenatreno A naftalina, utilizada para afastar traças, é um hidrocarboneto aromático cujo nome oficial é naftaleno. Os primeiros aromáticos foram encontrados em cascas de árvores, óleo de baleia e carvão mineral e foram assim designados por causa do cheiro característico que exalavam. Nomenclatura dos compostos aromáticos CH3 CH3 CH3 CH3 CH3 CH3 C2H5 1-etil-2-metilbenzeno ou o-etil-metilbenzeno Metilbenzeno (Tolueno) 1,2-dizmetilbenzeno Ou o-dizmetilbenzeno CH3 1,3-dizmetilbenzeno Ou m-dizmetilbenzeno H2 1,4-dizmetilbenzeno Ou p-dizmetilbenzeno CH3 H2 H2 H3C CH3 H 1-metilciclipenteno H2 H2 H2 C2H5 3-etil-1-metilciclopentano Principal fonte de hidrocarbonetos aromáticos Os hidrocarbonetos são obtidos a partir da hulha, que é o carvão mineral mais abundante que existe. Imagem: Coal bituminous / United States Geological Survey e o Mineral Information Institute / Public Domain Principal fonte de hidrocarbonetos aromáticos Depois que é retirado da mina, o carvão passa por um processo chamado destilação seca (ausência de oxigênio), pelo qual são obtidas as seguintes substâncias: ESTADO FÍSICO SUBSTÂNCIAS GASOSO Gases combustíveis (CH4, H2, CO, etc) SÓLIDO LÍQUIDO águas amoniacais (solução contendo compostos nitrogenados), alcatrão de hulha(mistura predominante de hidrocarbonetos aromáticos). Carvão coque Uso da hulha pela indústria: As águas amoniacais são utilizadas pela indústria na fabricação do adubo; O carvão coque na indústria siderúrgica; O alcatrão de hulha é um líquido escuro e viscoso, e seus principais componentes são benzeno, naftaleno e fenantreno; A partir do benzeno, a indústria química produz corantes, explosivos, detergentes, etc. Perigos no uso do benzopireno É um forte agente cancerígeno, formado pela combustão incompleta do tabaco, do carvão ou do óleo. Imagem: Carvoaria Irregular / Marco Evangelista / Creative Commons Atribuição 3.0 Unported Presente no alcatrão da fumaça de cigarro, pode estar associado ao câncer de pulmão, câncer de laringe e boca e, possivelmente, câncer de bexiga e de pâncreas em fumantes. Imagem: Cancerous lung / Autor Desconhecido / Domínio Público Perigos no uso do benzopireno Perigos no uso do benzopireno Imagem: Costela no Fogo / Julio Cesar Martins / GNU Free Documentation License Este e outros hidrocarbonetos aromáticos também estão presentes em carnes muito grelhadas sobre carvão e em peixes defumados, assim como na atmosfera de cidades muito poluídas. PRODUTO MUITO TÓXICO, essa substância é essencial na fabricação de tintas, borrachas e adesivos, podendo também ser utilizado na fabricação de detergentes e loções. Traços de benzeno são encontrados no ambiente doméstico como consequência do uso de pesticidas e cola. Imagem: Cropduster spraying pesticides / Charles O'Rear / Public Domain Perigo no uso do benzeno Tolureno e xileno Imagem: Tolureno / Ben Mills / Domínio Público Imagem: Meta-Xylol - meta-xylene 2 / NEUROtiker / Domínio Público Imagem: Bottle of Goo Gone solvent / Ildar Sagdejev / GNU Free Documentation License Imagem: Green Paint Bucket Rome / Autor Desconhecido / Licença GNU de Documentação Livre Tolureno e xileno As substâncias formadas por aneis aromáticos ramificados são bem menos tóxicas, usadas principalmente como solventes. Tabela de Imagens Slide Autoria / Licença 2 CMYK process ink / vv_lebelie / Creative Commons Attribution 2.0 Generic Jelly tots / jo-h / Creative Commons Attribution 2.0 Generic Jelly beans / Tiia Monto / Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported Link da Fonte http://commons.wikimedia.org/wiki/File:CMYK_ process_ink.jpg 3 http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Jelly_to ts.jpg 3 http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Jelly_b eans.jpg http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Aniline4 Aniline-3D-balls / Bem Mills / Public Domain 3D-balls.png 5 http://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:Benzene_r Benzene resonance / Eltangas / Domínio Público esonance.png 6 Philo Nordlund Ink / Philo Nordlund / Creative http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Philo_ Commons Attribution 2.0 Generic Nordlund_Ink.jpg 6 http://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:El_%C3%8 The Fallen Ange – Replica em Poliésterl / Luis 1ngel_Ca%C3%ADdo_(Ricardo_Bellver)_MRABA García / GNU Free Documentation License SF_08.jpg 8 La estructura química de la Baquelita / http://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:Bakelit_Str ChemSketch 8.0 / GNU Free Documentation uktur.png License 9 MDMA enantiomers 3D balls / Ben Mills / http://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:MDMADomínio Público enantiomers-3D-balls.png 10 http://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:Phenol2.sv Feno / NEUROtiker / Domínio Público g Data do Acesso 30/03/2012 02/04/2012 02/04/2012 02/04/2012 26/03/2012 02/04/2012 26/03/2012 26/03/2012 26/03/2012 26/03/2012 Tabela de Imagens Slide Autoria / Licença Link da Fonte 10 Benz3 / Slashme / Domínio Público http://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:Benz3.svg 11 http://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:OrthoOrtho-meta-para / Isilanes / Domínio Público meta-para.svg 18 Coal bituminous / United States Geological http://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:Coal_bitum Survey e o Mineral Information Institute / Public inous.jpg Domain 21 http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Carvoa Carvoaria Irregular / Marco Evangelista / riaIrregularByMarcoEvangelista.jpg?uselang=ptCreative Commons Atribuição 3.0 Unported br 22 Cancerous lung / Autor Desconhecido / Domínio http://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:Cancerous Público _lung.jpg 23 Costela no Fogo / Julio Cesar Martins / GNU Free http://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:Costela_no Documentation License _Fogo.JPG 24 Cropduster spraying pesticides / Charles O'Rear / http://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:Cropduster Public Domain _spraying_pesticides.jpg 25 http://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:TolueneTolureno / Ben Mills / Domínio Público from-xtal-3D-balls.png 25 Meta-Xylol - meta-xylene 2 / NEUROtiker http://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:Meta/ Domínio Público Xylol_-_meta-xylene_2.svg 26 Green Paint Bucket Rome / Autor Desconhecido http://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:GreenPaint / Licença GNU de Documentação Livre BucketRome.jpg 26 Bottle of Goo Gone solvent / Ildar Sagdejev http://commons.wikimedia.org/wiki/File:2008/ GNU Free Documentation License 07-06_Bottle_of_Goo_Gone_solvent.jpg Data do Acesso 02/04/2012 26/03/2012 26/03/2012 26/03/2012 26/03/2012 26/03/2012 26/03/2012 26/03/2012 26/03/2012 26/03/2012 02/04/2012