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