química

QUÍMICA
PRÉ-VESTIBULAR
LIVRO DO PROFESSOR
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© 2006-2008 – IESDE Brasil S.A. É proibida a reprodução, mesmo parcial, por qualquer processo, sem autorização por escrito dos autores e do
detentor dos direitos autorais.
I229
IESDE Brasil S.A. / Pré-vestibular / IESDE Brasil S.A. —
Curitiba : IESDE Brasil S.A., 2008. [Livro do Professor]
832 p.
ISBN: 978-85-387-0577-2
1. Pré-vestibular. 2. Educação. 3. Estudo e Ensino. I. Título.
CDD 370.71
Disciplinas
Autores
Língua Portuguesa
Literatura
Matemática
Física
Química
Biologia
História
Geografia
Francis Madeira da S. Sales
Márcio F. Santiago Calixto
Rita de Fátima Bezerra
Fábio D’Ávila
Danton Pedro dos Santos
Feres Fares
Haroldo Costa Silva Filho
Jayme Andrade Neto
Renato Caldas Madeira
Rodrigo Piracicaba Costa
Cleber Ribeiro
Marco Antonio Noronha
Vitor M. Saquette
Edson Costa P. da Cruz
Fernanda Barbosa
Fernando Pimentel
Hélio Apostolo
Rogério Fernandes
Jefferson dos Santos da Silva
Marcelo Piccinini
Rafael F. de Menezes
Rogério de Sousa Gonçalves
Vanessa Silva
Duarte A. R. Vieira
Enilson F. Venâncio
Felipe Silveira de Souza
Fernando Mousquer
Produção
Projeto e
Desenvolvimento Pedagógico
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Reações de
substituição
Alcanos e cicloalcanos com anéis estáveis são
exemplos de compostos que podem sofrer substituições, assim como os hidrocarbonetos aromáticos, em
função da grande estabilidade do anel benzênico.
Em compostos com vários hidrogênios substituíveis, acabam ocorrendo várias reações, de modo
que se obtém mistura de compostos. A facilidade
de substituição obedece à sequência:
H terciário > H secundário > H primário
Halogenação (X)
Observe que:
Conforme já dissemos, a reatividade dos halogênios cresce do I2 para o F2:
I2 < Br2 < C 12 < F2
Discutiremos as halogenações com C 2 e Br2,
uma vez que o F pode dar reações muito violentas
capazes de quebrar cadeias carbônicas, e a reação
com I2 não é espontânea.
Ou seja, o C mais pobre em hidrogênio é o que
preferencialmente perde H. Assim:
H
|
H3C — C — CH3+ Br2
|
CH3
isobutano
Br
|
H3C — C — CH3 + HBr
|
CH3
2-bromo-2-metilpropano
Halogenação de alcanos
A halogenação dos alcanos requer condições especiais. Assim, temos que aquecê-los de 250° a 400°C
e fazer a halogenação na presença de luz ultravioleta
para conseguirmos a substituição no alcano.
H
|
H—C—H +C
|
H
Alcano luz
2
H
|
H—C—C
|
H
+ HC
EM_V_QUI_036
A substituição de H por cloro pode prosseguir:
dicloro-metano
2
C
|
C — C — C + HC
|
H
tricloro-metano
derivado halogenado
Cicloalcanos com 5 ou mais carbonos no anel
proporcionam reações de substituição, pois têm anéis
muito estáveis, ao contrário dos 3 e 4 carbonos.
H2
C
cloro-metano
derivado halogenado
C
|
H—C—C +C
|
H
Halogenação em cicloalcanos
C
H2C
H2C
CH2
H2
C
H
H
+C
2
C
H2C
H2C
ciclopentano
CH2
C
H
+ HC
clorociclopentano
Halogenação de Hc aromáticos
H
benzeno
+ Br2
Br
catalisador
+ HBr
bromobenzeno
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1
CH3
+C
H
CH3
catalisador
2
C
tolueno
+ HC
1-cloro-2-metilbenzeno
CH3
H
+C
CH3
catalisador
2
C
tolueno
+ HC
1-cloro-4-metilbenzeno
Nessa reação há um predomínio do derivado
orto em relação ao para e praticamente não se forma
o composto meta clorado.
A existência de grupos ligados ao anel benzênico
tem acentuada influência na reação de substituição.
É essencial que você saiba que as substituições
aromáticas são dirigidas pelos ligantes do anel.
Além disso, há ligantes que favorecem a substituição,
enquanto outros a dificultam.
Os ligantes que tornam o composto aromático
mais reativo que o benzeno são chamados ativantes
do anel.
Observe alguns grupos Y e sua ação orientadora
da substituição.
—O—R
orto
—X
H
amina
F, Cl, Br, I
(derivados halogenados)
éter
—O—H
—R
hidrocarboneto
aromático
fenol
Metadirigentes:
Y
– OR
–R
H
—N
S
—N
nitrocomposto
–F
—C
O
H— O
O
orto
O
O
H
aldeído
ácido sulfônico
O
O
– Br
–C
–I
—C
para
N
—C
De modo geral, os substituintes orto-para dirigentes são ativantes do anel. Dentre os anteriormente mencionados destacam-se como ativantes do
anel o –NH2 e o –OH.
Os halogênios (F, Cl, Br, I) constituem uma
exceção, uma vez que, apesar de orto para dirigentes
são desativantes do anel.
Esse fato explica por que na cloração do benzeno o processo para no derivado mono-halogenado
(clorobenzeno).
–C
O
OR
– SO3H
–C
2
N – C
O
R
–C
cetona
ácio sulfônico
O
—C
O—H
ácio carboxílico
Nitração
É a reação que ocorre com HNO3 concentrado,
com saída de água.
Meta dirigentes
–C
R
O—R
nitrocomposto
– NO2
—C
O
Y
Nitração de alcanos
OH
O
H
O
H
meta
meta
H
C
H
+
HO
N
H
O
H
metano
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H
C
NO2
H
nitrometano
+ H2O
EM_V_QUI_036
– OH
A maioria dos ligantes orto-para dirigentes só
apresenta simples ligações, enquanto os meta dirigentes possuem insaturações ou ligações dativas.
Ortopara dirigentes:
O
Orto para dirigentes
– NH
Os substituintes metadirigentes, de modo
geral, dificultam as substituições aromáticas, isto é,
são desativantes do anel. Com isso eles tornam uma
reação desse tipo mais difícil de acontecer.
NO2
H3C
CH3 – CH2 – CH3 + HNO3
CH
CH3 + H2O
propano
*forma-se preferencialmente o 2-nitropropano.
Nitração de
hidrocarbonetos aromáticos
Ocorre de forma mais fácil que nos alcanos e é
feita em presença de H2S04 concentrado.
H
O
+ HO
N
O
NO2
H2SO4
benzeno
+ H2O
Lembre-se de que a sulfonação de hidrocarbonetos aromáticos de cadeia mista (alquil benzeno) é a
etapa intermediária para a obtenção de muitos detergentes. Isso porque eles são sais de sódio que podem
ser obtidos por neutralização do ácido sulfônico.
Analogamente, observe a equação de sulfonação de fenol:
OH
H
OH
+ H – O – SO3H
SO3H
ácido
o-hidroxi-benzeno-sulfônico
nitrobenzeno
Como dissemos anteriormente o –NO2 é um
desativante do anel, daí a dificuldade em se fazer
com que a substituição prossiga, porém, se houver
um grupo metil no anel (ativante), a substituição
continua orientada para as posições orto e para.
CH3
A sulfonação de anilina em posição para é importante porque fornece o ácido sulfanílico, usado na
síntese de corantes e de medicamentos (sulfas):
NH2
NH2
CH3
H
+ HO – NO2
NO2
H2SO4
+ HOSO3H
+ H2O
+ H2O
H
tolueno
(metil-benzeno)
ácido p-aminobenzeno-sulfônico
(ácido sulfanílico)
CH3
+ HO – NO2
H2SO4
+ H2O
H
Alquilação e acilação
de Friedel-Crafts
NO2
tolueno
(metil-benzeno)
o-nitrotolueno
*Ocorre predomínio da forma orto sobre a forma para.
Sulfonação
É a reação com H2S04 concentrado e quente, com
eliminação de água.
Alcanos:
R – H + H2SO4
alcano
R – SO3H + H2O
Processos típicos de compostos aromáticos,
onde conseguimos introduzir radicais alquile e acila
em anéis benzênicos.
Ar – H + x - y
H
+ H2SO4
Al x
onde y = R ou R – C
Ar - H - aromático
Alquilação:
H
ácido alquil
sulfônico
Hidrocarbonetos aromáticos
EM_V_QUI_036
SO3H
o-nitrotolueno
CH3
benzeno
+ H2O
Ar – Y + HX
O.
+ C – CH2 – CH3
Al C
3
benzeno
SO3H
ácido benzeno sulfônico
(ácido sulfônico)
+ H2O
CH2 – CH3
+ HC
etil benzeno
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3
Acilação:
O – CH2 – CH3
H
+ CH3 – C
benzeno
O
Al C
+ NaC
3
C
O
C – CH3
+ HC
c) Reação com cianetos
R – X + NaCN
metil fenil
cetona
R–C
N + NaX
derivado halogenado *Processo de obtenção de cetonas aromáticos.
``
nitrilo
Exemplo:
H3C – CH2 – CH2 – C + NaCN H3C – CH2 – CH2 – CN + NaC
Reações dos
derivados halogenados
d) Reação com sais carboxílicos
R – X + R’ – C
Substituição do halogênio
a) Reação com base forte
R – X + NaOH
R – OH + NaX
derivado halogenado
derivado
halogenado
O
OAg
O
R’ – C
sal de prata de
ácido carboxílico
OR
+ AgX
éster
É frequente o uso de sais de sódio em vez dos
de prata.
``
Exemplo:
álcool
O
Também conhecida como um processo de se
obter álcool a partir de um derivado halogenado.
Exemplo:
CH3 – C
I
OH
H3C – CH – CH2– CH3 + NaOH
H3C – CH – CH3 + NaOH
H3C – CH – CH2 – CH3 + NaI
H3C – CH – CH3 + NaC
OH
C
O
O – CH2 – CH3
R – X + R’ – Ona
derivado halogenado
alcóxido de sódio
R – O – R’ + NaX
éter
Processo típico de obtenção
de éteres em laboratórios
``
Exemplo:
CH3 – C + CH3 – O – Na
CH3 – O – CH3 + NaC
O – Na
H3C – CH2 – C +
4
+ AgC
e) Reação com
derivado de Grignard
R – X + R’MgX
b) Reações com alcóxido de sódio (RoNa) Síntese de Willanson
OAg
derivado
halogenado
R – R’ + MgX2
composto de
Grignard
hidrocarboneto
Para exemplificar, podemos obter um alcino
pela reação:
H2
H2
H3C – C — I– H3C– C
CMgl
H3C – C
C – C — CH3 + Mgl2
pent-2-ino
(pentino-2)
iodo-etano
f) Síntese de Wurtz
reações com sódio
2 R – X + 2 Na
derivado
halogenado
2 NaX + R – R
hidrocarboneto
Esta reação é conhecida com o nome de síntese
de Wurtz. Ela consiste em um método de obtenção de
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EM_V_QUI_036
``
CH3 – CH2– C + CH3 – C
hidrocarbonetos, especialmente importante no caso
da obtenção de alcanos e hidrocarbonetos aromáticos
(síntese de Wurtz e Fittig).
Observe a equação da obtenção do butano:
H5C2 – I + 2Na + I – C2H5
R’
R’’’
CH3
Reações de substituição
de OH- de álcoois e fenóis
a) Reação com
haleto de hidrogênio
tolueno
R – OH + HX
R – X + H2O
álcool
g) Reação com amônia e aminas
reações de amonólises
H
R–X+N
derivado
halogenado
H
H
R – N + HX
H
H
amônia
H
R’ – X + R – N
derivado
halogenado
amina
primária
R
R’’ – X + H – N – R’
derivado
halogenado
amina
secundária
amina primária
``
Exemplo:
OH
H
CH3 – CH2 – CH – CH3 + HC
amina
secundária
C
CH3 – CH2 – CH – CH3 + H2O
R’
R – N – R’’ + HX
amina
terciária
As reações anteriormente equacionadas são
chamadas amonólises de derivados halogenados.
Elas constituem um método de obtenção de aminas
(método de Hoffmann).
O inconveniente da amonólise é que há formação de mais do que um produto nitrogenado, havendo
dificuldade em se proceder à separação deles.
EM_V_QUI_036
derivado halogenado
Através desta reação, podemos distinguir um
álcool primário de um secundário ou terciário, pois
estes (terciários) dão reação imediata, o que não
ocorre com os secundários e os primários porque
praticamente não reagem. Esse teste é chamado
Teste de Lucas.
R – N – R’ + HX
H
R – N – R’’ X –
R – N – R’’ + R’’’ – X
C4H2O + 2 NaI
2 NaI +
+
sal de amônio
quaternário
A síntese de Wurtz para os alcanos é especialmente importante na obtenção de alcanos com
número par de carbonos.
Note que nesse caso há duplicação do número
de carbonos do derivado halogenado.
No caso da síntese de hidrocarbonetos aromáticos (Wurtz-Fittig) podemos usar um derivado
halogenado aromá­tico e outro alifático.
I + 2 Na + I – CH3
R’
A amina terciária também pode reagir com o
derivado halogenado, originando sal de amônio
quaternário:
b) Reação com ácidos inorgânicos
R – OH + HNO3
álcool
``
R – O – NO2 + H2O
nitrato orgânico
Exemplo:
CH3 – OH + HNO3
CH3 – NO3 + H2O
1. (Fuvest) Um material é constituído apenas de moléculas C4H10. Ao ser bromado produziu quatro compostos
monobromados diferentes de fórmula C4H9Br. Com base
nesta informação, justifique se o material é uma mistura
ou substância pura.
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5
``
a)
Solução:
H2 H2
H3C – C – C – CH3
+ Cl2
butano
H
+(CH3)2CCl
H
H3C – C – CH3
CH3
AlCl3
E
+Cl2
H H2
H3C – C – C – Br
CH3
d)
O
H2
+Cl– C – C – CH3
Como cada um dos 2 compostos C4H10 origina no máximo 2 derivados bromados, o material de partida é uma
mistura de butano e isobutano.
+AlCl3
F
e)
OH
2. (Fuvest) – Na sequência de reações:
3 HC CH X
X + C 2 y + HC
Y + OH– Z + C –
a) Quais as fórmulas moleculares de X, Y e Z?
b) Classifique as reações segundo seu mecanismo
adição, condensação, eliminação, substituição).
``
D
c)
metilpropano
Br
H3C – C – CH3
CH3
C
b)
Br H2
H3C – C – C – CH3
H
H2 H2 H2
H3C – C – C – C – Br
B
HNO3
A
Cl
OH
+ 3 Cl2
Cl
G
Cl
o, o, p-tricloro ferol
``
Solução:
a)
Solução:
Cl
C
X
Y
OH
Z
clorobenzeno
b)
c) Trimerização (adição), substituição, substituição.
Cl
3. Coloque os compostos em ordem crescente de facilidade para dar substituição aromática:
NO2
a) tolueno.
1-cloro-2-nitrobenzeno
b) benzeno.
c)
c) nitrobenzeno.
``
Cl
Solução:
6
4. Dê os nomes e as fórmulas estruturais dos compostos
orgânicos designados por letras, nos processos esquematizados abaixo:
NO2
1-cloro-4-nitrobenzeno
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EM_V_QUI_036
c<b<a
d)
Produtores (diminuem a concentração de CO2)
H
C — CH3
|
CH3
CO2 + H2O
CO2 + H2O
e)
Cl
(vegetais)
dissolução
nos oceanos
carboidratos + O2
H2CO3
No entanto, nas últimas décadas, observou-se
um desequilíbrio entre os fatores produtores e
consumidores de CO2 na atmosfera.
clorociclohexano
O desequilíbrio do gás carbônico
O
Consumidores
C — CH2 — CH3
Produtores
desmatamento
Exploração
demográfica
etil — Fenil cetona
Queimadas (como
as que acontecem
na Amazônia)
tese
ín
Fotoss
IESDE Brasil S. A.
f)
fotossíntese
Dissolução nos
oceanos
Queima de
combustíveis
orgânicos
5. (Fuvest) Em Admirável Mundo Novo, de Aldous Huxley, um dos personagens faz a seguinte afirmação:
“CH3C6H2 (NO2)3 + Hg (CNO)2 – o que, em suma?
Um enorme buraco no chão, uma montoeira de
paredes, alguns fragmentos de carne e muco, um
pé ainda calçado voando no ar e caindo de chapa
no meio dos gerânios...”
a) Qual é a fórmula estrutural do primeiro composto
citado, sabendo-se que contém anel aromático?
2. As radiações infravermelhas do Sol refletem-se
na superfície terrestre e voltam para a alta atmosfera. O gás carbônico e o vapor de água
absorvem parte dessa radiação, o que faz a
temperatura média do planeta ficar em torno de
15ºC. Sem essa absorção, essa temperatura seria de –18ºC.
b) Qual é o nome deste composto?
``
Solução:
a)
CH3
NO2
O2N
NO2
b)2,4,6-trinitro-tolueno.
Efeito estufa e Protocolo de Kyoto
EM_V_QUI_036
De cada 100 mil moléculas presentes no ar atmosférico,
35 são de gás carbônico. Essa concentração é mantida
pelo equilíbrio entre os processos produtores e
consumidores de CO2, na atmosfera.
Produtores (aumentam a concentração de CO2):
Seres vivos
respiração
Combustíveis orgânicos
CO2 + H2O
combustão
(carvão, gasolina, óleo, diesel, álcool etc.)
A presença de vapor de água e gás carbônico na
atmosfera é fundamental para a vida em nosso
planeta devido a duas razões:
1. Sem essas substâncias não haveria fotossíntese;
portanto não teríamos alimento nem gás oxigênio.
CO2 + H2O
Como consequência, a quantidade de CO2 vem
aumentando. Logo, uma maior quantidade de radiações
infravermelhas é absorvida, o que acarreta um aumento
de temperatura atmosférica. Essa elevação da
temperatura é responsável pelo aquecimento global,
fenômeno denominado efeito estufa.
Nos últimos anos, descobriu-se que, além do CO2
e do H2O, outros gases contribuem para o efeito
estufa. Merecem destaque o CH4, o NO, o O3 e o
CFC. Cada uma dessas substâncias passou a ser
chamada gás estufa.
São muitas as consequências do aquecimento global.
Como exemplo, podemos citar as alterações climáticas
do planeta e o derretimento de parte das calotas polares,
que ocasionaria ainda o aumento do nível médio dos
oceanos e as inundações das faixas litorâneas.
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7
Radiação
solar atinge
a Terra
IESDE Brasil S. A.
Acordos, como o Protocolo de Kyoto, assinados
internacionalmente no fim dos anos 1990, têm como
objetivo a diminuição da emissão de gás estufa e
representam uma esperança de solução para o
problema do aquecimento global.
A Terra irradia parte
do calor de volta ao
espaço
``
Solução: E
2 R – Br + 2 Na
2 NaBr + R – R
Sendo um brometo de alquila, R é um radical saturado;
portanto, a fórmula geral é CHBr.
Pela equação:
2 mol CnH2n+1Br.
1 mol hidrocarboneto
x = 0,10 mol
X = 0,05 mol hidrocarboneto C H Br.
n 2n+1
0,10 mol CnH2n+1Br
espaço
H2O
CO2
CO2
H2O
MC H
H2O
= 12n + 2n +1 + 80
n 2n + 1Br
H2O e CO2
irradiam parte
da radiação
absorvida para
CO2
a Terra
CO
C
CO2
H2O
H2O
13,7g
CO2
2
atmosfera
H 2O
CO2
H2O
H
6. Explique como funciona a reação com acetiletos de sódio
e dê um exemplo:
Solução:
Os acetiletos de sódio são compostos obtidos por reação
do alcino verdadeiro com sódio:
1
NaC C – R + H2
HC C – R + Na
2
Alcino verdadeiro
(H ligado ao C da tripla)
14n + 81 = 137
14n = 56
Br
n=4
Se n = 4, o hidrocarboneto formado tem fórmula C8H18,
pois:
2C4H9Br + 2 Na
``
MCnH2n + 1Br= 137
H2O e CO2 absorvem
a radiação
2 NaBr + C8H18
Como esse hidrocarboneto terá que ser simétrico, sua
fórmula será:
H2 H H H2
H3C – C – C – C – C – CH3
CH3 CH3
acetileno de sódio
Os acetiletos de sódio, por sua vez, reagem com derivados halogenados:
R’ – C C – R + NaX
alcino falso
Observe uma possível sequência de reações para se
obter o hexino-2:
1
NaC C – CH +
H
H – C C – CH + Na
2 2
Alcino verdadeiro
H3C – C CNa + I – C3H7
H3C – C C – CH3 + NaI
hexino-2
7.
(ITA) 13,7g de um brometo de alquila é aquecido com
sódio metálico em excesso. Forma-se 0,05 mol de um
hidrocarboneto. O hidrocarboneto pode ser:
a) propano.
b) isobutano.
c) 2-metilbutano.
d) isooctano.
8
A descoberta que alavancou
a produção de aromáticos
A reação de Friedel-Crafts é assim chamada
a fim de homenagear dois químicos, Charles
Friedel (1832 – 1899) e James Mason Crafts
(1839-1917), que obtiveram um resultado inesperado em 1877, em uma experiência realizada
em Paris. Friedel e Crafts perceberam o imenso
potencial prático dessa descoberta acidental e
registraram as patentes dos processos de preparação de hidrocarbonetos e cetonas, tanto na
França quanto na Inglaterra. A avaliação dos
cientistas foi perfeita! Provavelmente nenhuma
outra reação orgânica teve maior consequência.
Os principais processos para a produção de
gasolina de alta octanagem, borracha sintética,
plásticos e detergentes sintéticos são aplicações da “química de Friedel-Crafts”.
e) 2,5-dimetilhexano.
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EM_V_QUI_036
R’ – X + NaC C – R
EM_V_QUI_036
Vamos estudar o que ocorreu acidentalmente e deu a esses cientistas a oportunidade de
chegarem a tão importante processo.
Friedel e Crafts estavam tentando preparar
um composto orgânico iodado pelo tratamento
de um cloreto orgânico com alumínio e iodo. A
reação produzia grandes quantidades de ácido
clorídrico e, inesperadamente, hidrocarbonetos.
Ao tentaram substituir o alumínio por cloreto de
alumínio, descobriram que os mesmos resultados inesperados aconteciam. Apesar de alguns
pesquisadores já terem observado resultados
semelhantes, não haviam aprofundado o estudo
sobre o papel do cloreto metálico.
Ao descreverem sua descoberta à Sociedade de Química da França, relataram: “Com
uma mistura de cloreto e hidrocarboneto, é
estabelecida, com bom rendimento, a formação
de hidrocarbonetos a partir dos resíduos de
hidrocarbonetos (menos H) e do cloreto (menos
Cl). É assim que etilbenzeno, amibenzeno, benzofenona etc. são obtidos”.
A química de Friedel-Crafts pode parecer
técnica e complexa, mas ela tocou nossas vidas de muitas maneiras. Winston Churchill,
referindo-se à vitória da guerra na Inglaterra
pelos pilotos de caça, disse: “Nunca, no campo
dos conflitos humanos, tantos deveram tanto a
tão poucos”. A vitória da batalha aérea deveu-se
não somente à habilidade e ousadia dos pilotos
britânicos, mas também à superioridade de sua
gasolina de aviação. Os aviões de caça alemães
eram superiores aos aviões britânicos e americanos, mas seu combustível não o era. O combustível usado nos aviões britânicos e americanos,
consequência direta da síntese de FriedelCrafts, deu a eles um melhor desempenho em
situações críticas. Ele era constituído por uma
mistura de tolueno com outros hidrocarbonetos
aromáticos contendo radicais aquila (R).
De maneira semelhante, durante a Segunda
Guerra Mundial, depois que os aliados foram
impedidos de ter acesso às fontes de borracha
natural, a borracha sintética passou a ser vital
para as tropas. Pneus para carros, para caminhões e aviões eram essenciais. Graças à cooperação entre oficiais do governo e cientistas,
técnicos, acadêmicos e industriais, a borracha
sintética foi produzida rapidamente. Ela era
feita a partir do estireno e foi chamada de GRS,
que significa “borracha do governo, do tipo estireno” (government rubber, styrene type). Era
um polímero do estireno e butadieno (C4H6),
ou seja, um copolímero (uma macromolécula
produzida pela polimerização de uma mistura
de dois monômeros): estireno e butadieno.
Os detergentes sintéticos revolucionam
a maneira como vivemos hoje, sendo usados
para lavar louças e roupas; ao contrário dos
sabões, funcionam bem em água dura e são os
principais ingredientes de xampus. Um típico
exemplo de detergente biodegradável é o dodecilbenzenossulfonato de sódio, cuja cadeia
lateral de doze carbonos é ligada à molécula de
benzeno através de uma reação de alquilação
de Friedel-Crafts.
Na fabricação da aspirina é usado um fenol
produzido a partir do isopropilbenzeno (também conhecido como cumeno), que é obtido
através de uma reação Friedel-Crafts do benzeno com o propileno. A cada ano, mais de vinte
milhões de quilos de aspirina são produzidos
nos Estados Unidos, correspondendo a trezentos comprimidos por habitante/ano.
Esses são apenas alguns dos exemplos de
aplicações práticas desenvolvidas no século
XX desde o acidente de laboratório observado
por Friedel e Crafts em 1877, que foi por eles
interpretado com sagacidade, transformandose em uma descoberta muito importante.
(ROBERTS, Royston M. Descobertas Acidentais em Ciências. 2. ed. São Paulo: Papirus, 1995. Adaptado.)
1. (Elite) Na indústria, o 2 – cloropropano é muito importante. Sua obtenção é possível por meio de:
a) oxidação do propano.
b) cloração em presença de luz do propano.
c) hidratação do propano.
d) reação do propano com cloreto de acila.
e) cloração do metano e posterior desidratação.
2. (Elite) Quando procede-se uma desidratação intermolecular de álcoois, ocorre produção de:
a) alcanos.
b) cetonas.
c) aldeídos.
d) alcenos.
e) éteres.
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3. (Elite) O ácido clorídrico, de grande importância industrial, é obtido principalmente por meio de reações
orgânicas. Dentre as citadas a seguir, indique a que deve
produzir esse composto.
d) 4
e) 5
9. (Elite) Complete as reações abaixo:
a)
a) cloração do metano.
b) hidratação do eteno.
+C
c) desidratação de álcoois.
2
A C
3
d) cloração de uma base mineral.
e) síntese de Grignard em carbonílicos.
b)
4. (Elite) Dos reagentes abaixo, quais são eletrófilos e quais
são nucleófilos?
C2H5–, OH–, H2O, A C 3, NO2+, CH3+, NH3
5. (Elite) Complete as seguintes equações:
a) H3C – CH2OH + HBr
b) HC
CH + 2 C 2
c) H3C-CO-CH3 + H2
— NO2 + C
adição do cloro ao acetileno.
A C
3
2
adição de hidrogênio (­redução).
a) 2
10. (Elite) Dê o produto das reações abaixo:
a) H3C – CH2 – CH2 – C + KCN
b) H3C – CH2 – CH2 – C + H3C –MgC
H2O
c) H3C – CH2 – CH2 – C + KOH
b) 3
d) H3C – CH2 – CH2 – C  + 2Na
c) 4
11. (Elite) Dê o produto principal das reações abaixo:
d) 5
a)
e) 6
(Elite) Nas equações:
+C
X + Cl2
Y+
3
c)
substituição do OH pelo Br.
6. (Cesgranrio) A substituição de 4 átomos de H do
benzeno por 4 átomos de cloro fornece um número de
isômeros de posição igual a:
7.
A C
+ H3CCOC
A C
A C
3
2
→Y
b)
3
+C
O composto X é:
a) metano.
A C
3
2
c)
b) eteno.
c) etano.
+ HNO3
d) propano.
H2SO4
e) propeno.
8. Quantos compostos diclorados podem ser obtidos a
partir do metil-propano?
d)
b) 2
+ H2SO4
c) 3
10
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EM_V_QUI_036
a) 1
12. (PUC–Rio) Observe a fórmula estrutural da aspirina,
mostrada abaixo:
15. (Elite) O 1 – bromo butano reage com hidróxido de
potássio em solução aquosa para dar origem ao butanol
– 1. O mecanismo desta reação é de:
a) eliminação unimolecular (E1).
b) eliminação bimolecular (E2).
c) substituição nucleofílica (Sn1).
d) substituição nucleofílica (Sn2).
e) substituição eletrofílica (SE).
Pode-se afirmar que a aspirina contém:
a) 2 carbonos sp2 e 1 carbono sp3.
16. (Elite) O que ocorre nas reações de substituição nucleofílica? Quais são as bases mais utilizadas?
b) 2 carbonos sp2 e 7 carbonos sp3.
17. (Elite) Dê o produto das reações:
c) 8 carbonos sp2 e 1 carbono sp3.
d) 2 carbonos sp2, 1 carbono sp3 e 6 carbonos sp.
e) 2 carbonos sp2, 1 carbono sp e 6 carbonos sp3.
13. (PUC) A reação abaixo foi realizada na presença de luz
(CH3)2CHCH3 + Br2 →
Seus principais produtos são:
a) (CH3)2CHCH2Br + HBr
b) (CH3)2 CHCHBr2 + H2
c) (CH3)2(CH2Br)CHCH3 + HBr
d) (CH3)2CBrCH3 + HBr
e) (CH2Br)2CHCH3 + H2
14. (Elite) Dê o produto das reações que seguem:
a) H3C – C + NaOH
H2O
b) H3C – CH2 Br + NaNH2
c) H3C – CH2 – C + NaOCH3
18. (UERJ) A análise qualitativa de uma substância orgânica
desconhecida revelou a presença de carbono, oxigênio
e hidrogênio.
Podemos afirmar que essa substância não pertence à
função denominada:
a) éster.
b) fenol.
c) hidrocarboneto.
d) ácido carboxílico.
a)
b)
1. (UFF) um composto orgânico X apresenta os quatro
átomos de hidrogênio do metano substituídos pelos
radicais: isopropil, benzil, hidroxi e metil. A fórmula
molecular de X é:
a) C12H16O2
b) C11H16O
c) C12H18O
c)
d) C11H14O2
e) C11H14O
2. Considere o esquema abaixo:
d)
destilação
EM_V_QUI_036
vinho
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As substâncias indicadas pelos números I, II e III são,
respectivamente:
a) etanoato de etila / ácido etanoico / eteno.
b) eteno / etanoato de etila / ácido etanoico.
c) ácido etanoico / eteno / etanoato de etila.
c) 6
d) 8
e) 10
7.
(U. Estácio de Sá) Ao se fazer a substituição do hidrogênio da hidroxila do etanol pelo radical etila, resulta:
d) eteno / ácido etanoico / etanoato de etila.
a) aldeído.
e) ácido etanoico / etanoato de etila / eteno.
b) cetona.
3. (Elite) A desidratação do etanol pode conduzir ao:
c) éter.
I. etileno
d) éster.
II. éter dietílico
e) ácido.
III. ácido acético
8. (Cesgranrio) O aroma natural de baunilha, encontrado em
doces e sorvetes, deve-se ao composto de nome vanilina,
cuja fórmula estrutural está representada abaixo.
Dessas afirmações apenas:
a) I é correta.
Em relação à molécula da vanilina, é correto afirmar que
as funções químicas encontradas são:
b) II é correta.
c) III é correta.
d) I e II são corretas.
e) II e III são corretas.
4. (Cesgranrio) As equações abaixo representam, respectivamente, reações de:
álcool
H2C = CH2 + ZnCl2
P.T
II. H2C = CH – CH3 + H2 catalisador H3C – CH2 – CH3
III. n CH2 = CH2
300oC
200atm
(...– CH2– CH2 – …)n
b) álcool, ácido e fenol.
c) aldeído, álcool e éter.
a) adição, substituição, eliminação.
d) aldeído, éster e fenol.
b) eliminação, substituição, polimerização.
e) aldeído, éter e fenol.
c) eliminação, adição, polimerização.
d) substituição, adição, polimerização.
e) substituição, eliminação, oxidação.
5. (Cesgranrio) Se, pela síntese de Friedel – Crafts, se deseja obter etil – fenil – cetona, deve-se reagir benzeno
com cloreto de:
c) fenila.
d) etanoíla.
b) uma adição nucleofílica onde C2H5Br é o agente
nucleófilo.
e) propila.
6. (Elite) Quantas estruturas diferentes podem ser obtidas
quando se substitui um átomo de hidrogênio do naftaleno por um radical metila?
b) 4
10. (PUC) Dada a reação:
Pode-se afirmar que trata-se de:
a) uma adição nucleofílica onde OH – é o agente nucleófilo.
b) benzoíla.
a) 2
9. Sabendo que os aldeídos são reduzidos a álcoois
primários e as cetonas a álcoois secundários, escreva
as fórmulas estruturais e os nomes dos compostos
utilizados na preparação de 1–butanol e 2–butanol por
processos de redução.
C2H5Br + OH – → C2H5OH + Br –
a) propanoíla.
12
a) álcool, éter e éster.
c) uma substituição eletrofílica onde OH – é o agente
eletrófilo.
d) uma adição eletrofílica onde C2H5Br é o agente eletrófilo.
e) uma substituição nucleofílica onde OH – é o agente
nucleófilo.
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EM_V_QUI_036
I. FIG + Zn
11. (PUC) Abaixo, são mostradas algumas reações orgânicas:
c) I formam-se espécies O que reagem com O2 na
etapa II.
d) II ocorre uma cisão homolítica.
e) II estão presentes espécies O, formadas na etapa I.
13. (Unirio) Considere a preparação do ácido acetilsalicílico,
princípio ativo da aspirina, a partir de ácido salicílico e
anidrido acético, representada pela seguinte equação:
Reação I:
Composto I
Reação II:
Sendo assim, podemos afirmar que se trata de uma
reação de:
a) hidrólise em meio ácido.
Reação III:
b) alquilação de aromáticos.
c) acetilação.
d) adição à dupla ligação.
composto IV
a) Classifique os compostos I, II, III e IV de acordo
com os critérios:
e) oxidação de álcool secundário.
14. (Unirio)
acíclico ou cíclico.
normal ou ramificado.
saturado ou insaturado.
aromático ou alifático.
b) Classifique as reações 1, 2 e 3 de acordo com os
critérios abaixo:
nitração
condensação
oxidação
eliminação
redução
halogenação
polimerização
hidrogenação
adição
Observação: a uma mesma reação pode corresponder
um ou mais critérios.
12. (Unirio) A camada de ozônio é formada na estratosfera
por ação da radiação solar – que contém raios ultravioletas – sobre as moléculas de oxigênio, através da
seguinte sequência de reações:
O2
raios
solares
2O
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O + O2 → O3
A nicotina é um alcaloide altamente venenoso, que corre
nas folhas do tabaco. A análise da fórmula estrutural da
nicotina, apresentada acima, permite classificá-la como
um(uma):
a) alceno com fórmula molecular C10H16
b) álcool insaturado com fórmula molecular C10H14N2O
c) amina aromática com fórmula mínima C5H7N
d) amina insaturada com fórmula molecular C10H13N2
e) amida com fórmula mínima C5H8N2O
15. (Unirio)
(I)
(II)
Diante do exposto, podemos afirmar que na etapa:
a) I ocorre uma cisão heterolítica.
b) I ocorre uma cisão homolítica, com formação de
espécies O•.
Com relação à fórmula estrutural da vitamina C,
apresentada acima, podemos afirmar que:
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13
a) estão presentes as funções álcool, ácido e amida.
a)
b) é uma substância oticamente ativa.
c) é um composto saturado.
d) trata-se de um composto aromático.
e) não reage com ácido sulfúrico concentrado.
b)
16. (Unirio) As margarinas são gorduras vegetais resultantes
da hidrogenação parcial de óleos vegetais insaturados,
em presença de níquel como catalisador.
O processo citado poder ser classificado como uma
reação de:
a) adição.
c)
b) eliminação.
c) oxidação.
d) esterificação.
e) craqueamento.
17. (Unirio) No Brasil, a principal fonte de etanol é a canade-açúcar. A sacarose C12H22O11, presente no caldo de
cana, é inicialmente transformada por micro-organismos
em glicose, C6H12O6, e frutose, C6H12O6, que, em seguida, se transformam em etanol, C2H6O, e gás carbônico,
CO2.
d)
e)
O processo descrito denomina-se:
a) oxidação.
b) hidrólise.
c) ozonólise.
20. A reação a seguir origina uma substância presente na
essência do damasco.
d) redução.
e) fermentação.
18. (Cesgranrio) Dê o produto das reações abaixo:
a)
Dê os nomes oficiais das substâncias presentes nessa
reação.
21. A reação entre um ácido carboxílico e um álcool é
chamada de esterificação e pode ser genericamente
representada pela equação a seguir:
b)
RCOOH( ) + R’OH( )
RCOOR’( ) + H2O( )
a) Explique por que a adição de um agente desidratante ­aumenta a formação de éster.
c)
19. (Elite) As reações de substituição do tolueno com o
Cl2 podem gerar diferentes produtos dependendo das
condições em que ocorram. No caso em que esta substituição é realizada com aquecimento e na presença de
luz, o produto orgânico formado é:
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b) Se R é o radical propil e R’ é o radical isopropril, dê
o nome do éster formado.
6. B
7.
A
8. B
1. B
Substituição via radicais livres.
2. E
Pois a temperatura mais baixa leva a formação de
éteres.
3. A
São eles: 1,3-diclorometilpropano
1,2-diclorometilpropano.
9.
a)
4. São eletrófilos: A C 3, NO2+, CH3+
São nucleófilos: H2O, C2H5-, NH3, OH5.
b)
a) H3C — CH2 — Br + H2O
b)
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c)
c)
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15
10.
b)
a) H3C – CH2 – CH2 – CN
O
+ H2O
H3C – C
b)
ONa
c) H3C – CH2 – CH2 – OH + KC
d)
c)
+2NaCl
O
11.
(anídrio)
H3C – C
a)
O – C – CH3
O
d)
O
H3C – C
NH2
b)
15. D
16. São reações que envolvem troca de bases, onde uma
base forte substitui uma base fraca ligada a uma cadeia
carbônica alifática. Usam-se, geralmente, as bases de
Lewis.
17.
c)
a) NaC + H3C – OH (álcool)
b) NaBr + H3C – CH2 – NH2 (amina)
c) NaC + H3C – CH2 – O – CH3 (éter)
18. C
d)
1. C
2. C
I. oxidação de álcool a ácido carboxílico.
II. desidratação intramolecular gera alqueno.
III. reação de esterificação.
12. C
3. D
13. D
4. C
Reação via radicais livres.
5. A
14.
6. A
7.
O
H3C – C
O – CH – CH3
CH3
16
+ H2O
C
8. E
Ar – OH → fenol
Ar – CHO → aldeído
Ar – O – CH3 → éter
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EM_V_QUI_036
a)
9. Butanal → reduz → 1-butanol.
Butanona → reduz → 2-butanol.
10. E
Reação de substituição nucleofílica.
11.
a) Composto I: cíclico, ramificado, insaturado, aromático.
Composto II: acíclico, normal, saturado, alifático.
Composto III: acíclico, normal, insaturado, alifático.
Composto IV: acíclico, ramificado, insaturado, alifático.
b) Reação I: nitração.
Reação II: eliminação.
Reação III: oxidação.
12. B
13. C
14. C
a) A contagem dos átomos garante a informação.
15. B
Pois possui carbono quiral.
16. A
Trata-se de uma adição (hidrogenação catalítica).
17. E
Processo biológico.
18.
a)
b)
c)
19. D
Pois a reação via radicais livres ocorre na cadeia lateral,
e não no anel.
20. ácido butanoico.
21.
a) O princípio de Le Chatelier, no equilíbrio, diz que o
sistema reagirá de maneira a diminuir o efeito causado pela adição ou retirada de alguma substância.
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b)
butonoato de isopropila
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