Substâncias Orgânicas: Estrutura Nidia Franca Roque e Propriedades Sumário APRESENTANDO O LIVRO O 17 17 MOTIVO 18 O CONTEÚDO 1. UMA BREVE HISTÓRIA DA QUÍMICA ORGÂNICA 21 1.1 Introdução 21 1.2 a química pré-moderna 22 23 1.3 a química orgânica no século xviii 1.4 a química orgânica no século xix 24 1.5 a química orgânica no século xx 26 1.6 a química orgânica no século xxi 27 1.7 o papel da química orgânica no mundo Significados possíveis para alguns contemporâneo termos .... 28 29 10 • 2. Substâncias A Orgânicas MATÉRIA ORGÂNICA 2.1 O ELEMENTO CARBONO 2.2 OS ISÓTOPOS Questões 31 32 DO CARBONO para discussão 34 2.3 Fontes da matéria orgânica 35 2.4 O petróleo 35 2.5 Biomassa 37 2.6 O ciclo do carbono 38 discussão 39 Questões para Significados possíveis 3. 31 HIDROCARBONETOS: ESTRUTURA E NOMENCLATURA 3.1 Classificação 3.2 Alcanos 3.2.1 40 para alguns termos dos hidrocarbonetos ... 41 42 42 Nomenclatura dos alcanos Questões para discussão 44 46 3.3 O carbono tetraédrico 46 3.4 Representação 48 3.5 Cicloalcanos Questões para discussão 50 3.6 Conformações 51 Questões para gráfica dos alcanos 50 dos alcanos discussão 54 3.7 Conformações 3.8 O cicloexano 57 3.9 Alquilcicloalcanos 60 Questões para discussão 62 Alquenos 64 3.10 e dos cicloalcanos cicloalquenos 54 Questões para discussão 65 3.11 Estereoisomeria em alquenos 65 3.12 Alquinos 67 3.13 Hidrocarbonetos poli-insaturados 68 Questões para 69 3.14 Estabilidade 3.15 Fórmulas 3.16 Hidrocarbonetos aromáticos 73 3.17 O benzeno 74 3.18 Alquilbenzenos 76 Questões para discussão 76 discussão dos alquenos estruturais de ressonância 70 71 Sumário 3.19 4. Carbono e energia 77 Glossário 78 FÍSICAS PROPRIEDADES DOS HIDROCARBONETOS entre estrutura e propriedades de substâncias 4.1 Relação 4.2 Ponto 4.3 Densidade de ebulição 79 ... 86 Questões para discussão 87 4.4 Ponto 88 4.5 Índice de refração 4.6 Solubilidade discussão 92 4.7 Formas alotrópicas do carbono 92 4.8 Borracha entre de fusão ORBITAIS de hidrocarbonetos de de 90 hidrocarbonetos 91 hidrocarbonetos natural e borracha sintética, qual a diferença elas? 93 discussão Questões para ATÓMICOS Teorias sobre 5.2 Orbitais atómicos as 95 E MOLECULARES ligações químicas 5.1 Questões para 97 97 98 101 discussão A molécula Orbitais atómicos híbridos 103 5.5 Metano, água e amónia 105 5.6 Etano, 107 5.7 A 5.8 Moléculas 5.9 Sistemas aromáticos de hidrogénio 101 5.3 5.4 eteno e etino As 5.11 Corantes 112 discussão poli-insaturadas Questões para 5.10 110 moléculas forma das Questões para cores das 117 substâncias orgânicas CONTENDO 118 119 naturais SUBSTÂNCIAS 112 115 discussão 121 Questões para discussão 6. 79 81 dos hidrocarbonetos hidrocarbonetos de Questões para 5. • HALOGÊNIOS, OXIGÉNIO, NITROGÉNIO OU ENXOFRE: ESTRUTURA MOLECULAR, NOMENCLATURA E PROPRIEDADES FÍSICAS 123 6.1 123 Palavras e moléculas 11 12 • Substâncias 6.2 6.3 Orgânicas Haletos 124 de alquila 6.2.1 Nomenclatura dos haletos 126 6.2.2 Propriedades físicas dos haletos 127 6.2.3 Destruição ozôniopelos haletos da camada de 6.3.1 Nomenclatura dos álcoois 129 6.3.2 Propriedades físicas Álcoois mais conhecidos: etanol, glicerol e 131 dos álcoois 6.3.3 colesterol Éteres 6.5 TlOIS 6.6 Amin as alifáticas 6.7 Aldeídos 6.8 Ácidos carboxílicos 143 6.9 Ésteres 144 E 134 Enxofre e e 139 cheiro 139 140 discussão 141 cetonas e lactonas Questões para discussão 145 146 6.10 Amidas 6.11 Cloretos 6.12 Fenóis, 6.13 Moléculas de acila, anidrido de ácidos e nitrilas aminas, haletos e heterocíclicos aromáticos polifuncionais Questões para 6.14 136 SULFETOS Questões para Glicose, a discussão 147 147 148 149 molécula mais importante do mundo! Questões para discussão 150 152 QUE A MATÉRIA SE TRANSFORMA: TERMODINÂMICA E CINÉTICA DAS REAÇÕES 153 7.1 Propriedades 153 7.2 Termodinâmica das 7.3 Cinética POR químicas das substâncias reações orgânicas Questões para discussão 7.4 8. 133 6.4 6.5.1 7. 128 129 Álcoois das reações 155 160 orgânicas 160 Questões para discussão 162 Por que gorduras engordam mais que carboidratos? 163 Questões para 165 ÁCIDOS discussão E BASES EM 8.1 Conceitos 8.2 Estruturas QUÍMICA ORGÂNICA de ácido e de base de Lewis 167 167 169 Sumário 8.3 Medida da força ácido de um 170 Questões para discussão 8.4 Relação entre estrutura molecular e força dos Eletronegatividade efeito 8.4.2 Tamanho do átomo e Efeito 8.4.4 Efeito da 8.6 A incrível 8.6.1 E 177 9.2 Separação por 178 180 aminoácidos 180 181 e cor 183 ANÁLISE de DE SUBSTÂNCIAS ORGÂNICAS ... substâncias orgânicas 185 185 métodos físicos 186 9.2.1 Separação por destilação e por recristalização 186 9.2.2 Separação por extração líquido/líquido 186 Questões para Separação discussão por Questões para 187 extração ácido-base 188 discussão 190 Separações cromatográficas Questões para 190 discussão 193 9.5 Análise qualitativa 9.6 Determinação do grau de pureza de uma amostra 9.7 Determinação da 9.7.1 de substâncias orgânicas fórmula molecular de uma substância Análise elementar Espectrometria 9.9 Espectro de massas de alta 9.10 Determinação (Índice 195 . 195 197 de massas do 193 195 9.8 9.11 ... discussão Separação 9.4 177 discussão 9.1 9.3 175 conjugada discussão Indicadores de pH SEPARAÇÃO na base hibridização acidez dos Questões para 173 173 entre estrutura molecular e força das bases Questões para .. 174 da deslocalização da carga Relação ácidos indutivo 8.4.3 Questões para 9. 171 8.4.1 8.5 • resolução 200 Hidrogénio) 200 IDH de Deficiência de Questões para discussão 201 Análise 202 9.11.1 funcional por métodos espectrométricos 202 Espectro eletromagnético 9.12 Espectroscopia 9.13 Análise por na região do infravermelho Questões para discussão radiação 204 210 na região do ultravioleta 210 13 14 • Substâncias Orgânicas 9.14 Identificação 9.15 Determinação 213 estruturai 213 discussão Questões para 10. A FORMA DAS 213 de uma amostra MOLÉCULAS: ESTEREOQUÍMICA 215 Quiralidade 215 Questões para discussão 216 10.2 Atividade óptica 217 10.3 Desvio 10.4 Estereoisomeria 10.5 Quiralidade, 10.1 do plano da 218 luz polarizada 219 atividade óptica e mistura racêmica 221 discussão Questões para 220 10.6 Estereoisomeria em alquenos 221 10.7 Critérios de simetria 222 10.8 Representação notação e moléculas quirais das 225 Questões para discussão 10.9 Moléculas com dois carbonos 10.10 Estereoquímica 10.11 Uma história 230 o caso da talidomida 232 REAÇÕES OCORREM: MECANISMOS DE ORGÂNICAS 11.1 Quando 11.2 Quebra 11.3 Mecanismo 11.4 Tipos e por de e que das 235 as formação reações de ocorrem ligações reações reações covalentes orgânicas orgânicas Questões para discussão 11.5 Reações 11.6 Gorduras eis de oxidação Questões para e trans discussão 230 231 e cheiro discussão Questões para REAÇÕES 230 quiralidade: da Estereoquímica 11. COMO AS 228 no cicloexano interessante 10.12 A importância 226 227 discussão Questões para 10.13 assimétricos discussão Questões para 223 235 236 237 239 245 e de redução 246 247 248 Sumário 12. • OBTENÇÃO DE SUBSTÂNCIAS ORGÂNICAS 251 12.1 Milhões substâncias orgânicas 251 12.2 Obtenção de substâncias naturais 252 12.2.1 12.3 12.4 Primeiras substâncias 252 orgânicas Extração ácido-base 253 12.3.1 253 Extração da cafeína mecânica Extração 12.4.1 12.5 de Extrações 12.5.1 e por Obtenção de óleos e 254 aquecimento gorduras alimentícios 254 255 com solventes orgânicos Extração da bixina 255 12.5.2 Extração deflavonoides 12.6 Extração de Questões para 12.7 12.8 Síntese óleos voláteis 257 discussão 258 substâncias orgânicas 259 12.7.1 Obtenção da ureia 12.7.2 Obtenção 12.7.3 Obtenção do ácido acetilsalicílico (AAS) 260 12.7.4 Síntese de 261 Síntese 12.8.1 12.9 de 256 259 do ácido salicílico 259 polímeros 262 parcial 263 Biotransformação Conjunção de vários métodos de obtenção de substâncias da vitamina C 12.9.1 Obtenção 12.9.2 Obtenção de sabão e outros 264 derivados dos aciltriglicerídeos Questões para discussão .... 266 268 POSFÁCIO Ética, 264 269 biodiversidade e 269 química Ética 269 Biodiversidade 273 Química 274 Questões para discussão 275 RESOLUÇÃO DE ALGUMAS QUESTÕES PROPOSTAS 277 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 293 ÍNDICE 299 REMISSIVO SOBRE A AUTORA 309