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FUNÇÕES ORGÂNICAS @profmessiasnobre 2 Química Prof. Messias Nobre Curso QUÍMICA ORGÂNICA Professor Messias Nobre Ano Qualquer dúvida entre em contato conosco: @profmessiasnobre (92) 98462-4247 @profmessiasnobre 3 Química Prof. Messias Nobre SUMÁRIO APRESENTAÇÃO ................................................................................................................................................... 7 CONTEÚDO ABORDADO ....................................................................................................................................... 8 INTRODUÇÃO À QUÍMICA ORGÂNICA .................................................................................................................. 8 HISTÓRICO ........................................................................................................................................................... 8 O ELEMENTO QUÍMICO CARBONO ................................................................................................................................ 9 PROPRIEDADES DO ÁTOMO DE CARBONO .......................................................................................................... 11 CLASSIFICAÇÃO DOS ÁTOMOS DE CARBONO ...................................................................................................... 14 CADEIAS CARBÔNICAS ....................................................................................................................................... 15 CLASSIFICAÇÃO DAS CADEIAS CARBÔNICAS ........................................................................................................ 15 QUANTO AO FECHAMENTO DA CADEIA: ................................................................................................................................ 15 QUANTO À DISPOSIÇÃO DOS ÁTOMOS: ................................................................................................................................. 16 QUANTO AO TIPO DE LIGAÇÃO: ........................................................................................................................................... 17 QUANTO A NATUREZA DOS ÁTOMOS: .................................................................................................................................. 18 REGRA GERAL DE NOMENCLATURA DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS. ................................................................... 20 FUNÇÕES ORGÂNICAS ........................................................................................................................................ 21 HIDROCARBONETOS .......................................................................................................................................... 21 ALCANOS OU PARAFINAS ............................................................................................................................................. 21 ALCENOS, ALQUENOS OU OLEFINAS ..................................................................................................................................... 22 HIDROCARBONETOS CÍCLICOS .................................................................................................................................... 30 BENZENO ........................................................................................................................................................... 37 CARACTERÍSTICAS E PROPRIEDADES DO BENZENO........................................................................................................... 37 FÓRMULA DO BENZENO ..................................................................................................................................................... 38 NOMENCLATURA DE COMPOSTOS COM BENZENO .......................................................................................................... 38 ONDE O BENZENO É ENCONTRADO? .................................................................................................................................... 40 PARA QUE SERVE O BENZENO? ........................................................................................................................................... 40 INTOXICAÇÃO PELO BENZENO ............................................................................................................................................. 41 CURIOSIDADES SOBRE O BENZENO ....................................................................................................................................... 42 HALETOS ORGÂNICOS ........................................................................................................................................ 42 FUNÇÕES OXIGENADAS ...................................................................................................................................... 47 ÁLCOOIS ............................................................................................................................................................ 48 CLASSIFICAÇÃO DOS ÁLCOOIS .................................................................................................................................... 48 NOMENCLATURA DOS ÁLCOOIS ........................................................................................................................................... 50 NOMENCLATURA USUAL DOS ÁLCOOIS ................................................................................................................................. 51 PROPRIEDADES DOS ÁLCOOIS .................................................................................................................................... 52 ENÓIS ........................................................................................... 55 @profmessiasnobre 4 Química Prof. Messias Nobre FENÓIS ............................................................................................................................................................... 56 CETONAS ........................................................................................................................................................... 58 NOMENCLATURA DAS CETONAS .......................................................................................................................................... 58 PROPRIEDADES DAS CETONAS ................................................................................................................................... 61 CLASSIFICAÇÃO DAS CETONAS ................................................................................................................................... 61 APLICAÇÃO DAS CETONAS ........................................................................................................................................ 61 ALDEÍDOS .......................................................................................................................................................... 62 PROPRIEDADES DOS ALDEÍDOS .................................................................................................................................. 65 PRINCIPAL ALDEÍDO ................................................................................................................................................ 65 ÁCIDOS CARBOXÍLICOS ...................................................................................................................................... 66 NOMENCLATURA ................................................................................................................................................... 66 A) PREFIXO ........................................................................................................................................................... 67 B) INFIXO .............................................................................................................................................................67 PROPRIEDADES DOS ÁCIDOS CARBOXÍLICOS ................................................................................................................. 73 PRINCIPAIS ÁCIDOS CARBOXÍLICOS ............................................................................................................................. 73 DERIVADOS DIRETOS DE ÁCIDOS CARBOXÍLICOS ............................................................................................................ 75 ÉTERES ............................................................................................................................................................... 75 PROPRIEDADES DOS ÉTERES ...................................................................................................................................... 78 ÉSTERES ............................................................................................................................................................. 79 CARACTERÍSTICAS DOS ÉSTERES ................................................................................................................................. 82 UTILIZAÇÕES DOS ÉSTERES ........................................................................................................................................ 82 NOMENCLATURA DOS ÉSTERES .................................................................................................................................. 82 SAIS DE ÁCIDOS CARBOXÍLICOS .......................................................................................................................... 85 CARACTERÍSTICAS ................................................................................................................................................... 86 A) ESTADO FÍSICO ............................................................................................................................................................. 86 B) SOLUBILIDADE .............................................................................................................................................................. 86 C) DENSIDADE ................................................................................................................................................................. 86 D) FORÇAS INTERMOLECULARES .......................................................................................................................................... 86 E) PONTO DE FUSÃO E DE EBULIÇÃO .................................................................................................................................... 86 F) PROPRIEDADES ORGANOLÉPTICAS (QUE ESTIMULAM OS SENTIDOS) ....................................................................................... 86 NOMENCLATURA OFICIAL PELA UNIÃO INTERNACIONAL DE QUÍMICA PURA E APLICADA (IUPAC) ............................................ 86 UTILIZAÇÕES .................................................................................................................................................................... 88 ANIDRIDOS ORGÂNICOS .................................................................................................................................... 88 NOMENCLATURA OFICIAL DOS ANIDRIDOS ................................................................................................................... 89 FUNÇÕES NITROGENADAS ................................................................................................................................. 90 AMINAS ............................................................................................................................................................. 91 NOMENCLATURA OFICIAL ......................................................................................................................................... 91 PRINCIPAIS PROPRIEDADES DAS AMINAS ...................................................................................................................... 92 AMINAS NO COTIDIANO ..................................................................... 93 @profmessiasnobre 5 Química Prof. Messias Nobre AMIDAS ............................................................................................................................................................. 95 CLASSIFICAÇÃO DAS AMIDAS ..................................................................................................................................... 95 AMIDA SIMPLES OU NÃO SUBSTITUÍDA ................................................................................................................................. 95 AMIDA MONOSSUBSTITUÍDA .............................................................................................................................................. 95 AMIDA DISSUBSTITUÍDA ..................................................................................................................................................... 96 NOMENCLATURA DAS AMIDAS .................................................................................................................................. 96 CARACTERÍSTICAS FÍSICAS DAS AMIDAS ....................................................................................................................... 99 UTILIZAÇÕES DAS AMIDAS ...................................................................................................................................... 100 NITRILAS OU CIANETOS .................................................................................................................................... 101 PROPRIEDADES IMPORTANTES ................................................................................................................................ 105 ISONITRILO OU ISOCIANETO ............................................................................................................................ 105 NOMENCLATURA OFICIAL ....................................................................................................................................... 106 PROPRIEDADES FÍSICAS E QUÍMICAS ......................................................................................................................... 107 NITROCOMPOSTOS .......................................................................................................................................... 108 PROPRIEDADES .................................................................................................................................................... 109 NOMENCLATURA ................................................................................................................................................. 109 PROPRIEDADES .................................................................................................................................................... 111 IMINAS .............................................................................................................................................................. 112 NOMENCLATURA DAS IMINAS ................................................................................................................................. 113 SÍNTESE ............................................................................................................................................................. 113 PROPRIEDADES FÍSICO-QUÍMICAS DAS IMINAS ............................................................................................................ 114 COMPOSTOS SULFURADOS OU TIOCOMPOSTOS .............................................................................................. 114 ÁCIDOS SULFÔNICOS........................................................................................................................................ 116 CARACTERÍSTICAS .................................................................................................................................................117 NOMENCLATURA ................................................................................................................................................. 117 TIOÁLCOOIS, TIÓIS OU MERCAPTANAS ............................................................................................................ 119 CARACTERÍSTICAS PRINCIPAIS DOS TIOALCOÓIS ........................................................................................................... 119 TIOÉTER OU SULFETO ....................................................................................................................................... 122 PROPRIEDADES DOS TIO ÉTERES ............................................................................................................................... 123 FORMA DE OBTENÇÃO ........................................................................................................................................... 124 COMPOSTOS ORGANOMETÁLICOS ................................................................................................................... 124 HORA DA PRÁTICA DE ALQUIMIA ..................................................................................................................... 129 INTRODUÇÃO À QUÍMICA ................................................................................................................................ 129 GABARITO ........................................................................................................................................................ 139 HIDROCARBONETOS ........................................................................................................................................ 140 GABARITO ........................................................................................................................................................ 148 FUNÇÕES OXIGENADAS .................................................................................................................................... 149 GABARITO ........................................................................................................................................................ 168 FUNÇÕES NITROGENADAS .......................................................... 168 @profmessiasnobre 6 Química Prof. Messias Nobre GABARITO ........................................................................................................................................................ 182 FUNÇÕES SULFURADAS .................................................................................................................................... 182 GABARITO ........................................................................................................................................................ 190 @profmessiasnobre 7 Química Prof. Messias Nobre APRESENTAÇÃO Fala, meus queridos de todo o Brasil e de todo mundo! É com imensa alegria que estou aqui a lançar o curso de Química para as áreas médicas, no MEGA MED AULAS. Meu nome é Messias Nobre. Sou formado em Química e Engenharia Química pela Universidade Federal do Amazonas (UFAM). Sou professor de Química e Física há 17 anos para vestibulares e concursos públicos. Já fui aprovado em concursos militares e civis, mas amo dar aula e tento trazer a melhor forma para transmitir todo o meu conhecimento aos meus alunos. Este curso de Química está focado para as áreas da saúde. Então você que quer seguir este caminho, chegou a hora de se preparar da melhor maneira. Let’s go! @profmessiasnobre 8 Química Prof. Messias Nobre CONTEÚDO ABORDADO Introdução à Química Orgânica: Estudo do Carbono. Classificação das Cadeias Carbônicas. Geometria molecular. Orbitais híbridos. - Funções orgânicas: Notação, nomenclatura e propriedades dos Hidrocarbonetos, das Funções Oxigenadas, das Funções Nitrogenadas, das Funções Sulfuradas, das Funções Mistas e dos Compostos Organometálicos. Séries orgânicas. - Acidez e basicidade de compostos orgânicos. INTRODUÇÃO À QUÍMICA ORGÂNICA HISTÓRICO A primeira separação da Química em inorgânica e Orgânica ocorreu por volta de 1777. Essa separação foi proposta pelo químico alemão Torbern Olof Bergman (1775-1784). Segundo Bergman: Química Inorgânica (é a parte da Química) que estuda os compostos extraídos dos minerais e Química Orgânica (é a parte da Química que estuda os compostos extraídos de organismos vivos). Com base nessa definição Jons Jacob Berzelius (1779-1848) formulou a teoria da força vital, ou vitalismo, segundo a qual os compostos orgânicos necessitavam de uma força maior, a vida, para serem sintetizados. Em 1828, um aluno de Berzelius, Friedrich Wohler (1800-1882), derrubou essa teoria, sintetizando em laboratório a uréia, CO(NH2)2, um composto orgânico integrante do suor e da urina dos animais, pelo simples aquecimento de um composto inorgânico extraído de minerais, o cianato de amônio, NH4OCN. @profmessiasnobre 9 Química Prof. Messias Nobre Percebeu-se então que a definição de Bergman para a Química orgânica não era adequada. Devido à presença constante do carbono nos compostos orgânicos conhecidos na época, como a ureia, o ácido tartárico (C4H6O6), a glicerina (C3H8O3), o ácido cítrico (C6H8O7) e o ácido lático (C3H6O3), dentre outros, o químico alemão Friedrich August Kekulé (1829-1896) propôs em 1858 a definição aceita atualmente: que estuda os compostos dos demais elementos e alguns poucos compostos do elemento carbono, que são denominados compostos de transição: C(grafite), C(diamante), CO (monóxido de carbono), CO2 (dióxido de carbono), H2CO3 (ácido carbônico), HCN (ácido cianídrico), sais derivados de H2CO3 e HCN, ou seja, os carbonatos e cianetos, por exemplo: Na2CO3, CaCO3, NaCN, Ca(CN)2, etc. Todo composto orgânico tem carbono, porém nem todo composto que tem carbono é orgânico. O ELEMENTO QUÍMICO CARBONO O carbono é um elemento ametálico pertencente à família 14 (antiga 4A) da Classificação Periódica dos elementos químicos. Possui número atômico 6, massa atômica 12. Possui configuração eletrônica: 1s2 2s2 2p2, tendo 2 elétrons na camada K e 4 na camada L, sua camada de valência. Possui as seguintes variedades alotrópicas: @profmessiasnobre 10 Química Prof. Messias Nobre GRAFITE: Cn É um sólido cinza-escuro, baixa dureza, conduz eletricidade e calor. Os carbonos possuem hibridação sp2 com ligações duplas conjugadas. DIAMANTE: (Cn) Sólido incolor; elevada dureza; não conduz eletricidade nem calor. Seus carbonos possuem hibridação sp3. BUCKMINSTERFULERENO: (C60) O nome buckminsterfulereno é uma homenagem ao arquiteto norte- americano Buckminster Fuller, criador da estrutura geodésica. A estrutura cristalina mostra a forma mais comum que contém 60 átomos de carbono, C60, dispostos de maneira a parecer uma minúscula bola de futebol, com 60 vértices e 32 faces compostas de 12 pentágonos e de 20 hexágonos. Os carbonos possuem hibridação sp2. ELEMENTOS ORGANÓGENOS São os elementos que formam os compostos orgânicos. Os mais frequentes são: C, H, O, N. Além desses elementos há outros que também formam compostos orgânicos, só que em menor número, como o enxofre, o fósforo, e os halogênios: cloro, bromo, iodo e eventualmente o flúor. @profmessiasnobre 11 Química Prof. Messias Nobre PROPRIEDADES DO ÁTOMO DE CARBONO I. O carbono é tetravalente: O carbono sempre faz quatro ligações covalentes: Ligação Sigma (σ): É a primeira ligação estabelecida entre dois átomos (Ligação forte) Ligação Pi (π): É a segunda e terceira ligações estabelecidas entre dois átomos. (Ligaçãofraca). A hibridização ou hibridação consiste na interação de orbitais atômicos incompletos que se transformam, originando novos orbitais, em igual número. Esses novos orbitais são denominados orbitais híbridos. Hibridização sp: Carbono com duas duplas ligações ou uma simples e uma tripla. Possui geometria linear, pois o ângulo formado entre as ligações é de 180º. @profmessiasnobre 12 Química Prof. Messias Nobre Hibridização sp2: Carbono com duas ligações simples e uma dupla ligação. Possui geometria trigonal plana, pois o ângulo formado entre as ligações é de 120º. Hibridização sp3: Carbono com todas as ligações simples. Possui geometria tetraédrica ou tetraedral, pois o ângulo formado entre as ligações é de 109º28’. @profmessiasnobre 13 Química Prof. Messias Nobre II. O carbono possui caráter anfótero: O carbono localiza-se na família 4 A (14), ou seja, no meio do 2º período da tabela periódica. Isso significa que ele se situa entre os metais (elementos eletropositivos) e os não-metais (elementos eletronegativos). Não sendo, portanto, eletropositivo nem eletronegativo, o carbono é capaz de unir-se tanto a elementos eletropositivos como a eletronegativos. III. O carbono forma cadeias: Os átomos de carbono podem ligar-se entre si e com outros elementos formando cadeias carbônicas, o que é um dos grandes motivos do elevado número de compostos orgânicos em comparação ao de inorgânicos. Cada ligação (simples, dupla ou tripla) é caracterizada por uma certa distância entre os átomos envolvidos, ou seja, quanto maior o número de ligações entre dois átomos, menor a distância entre os átomos. Distância (ligações simples) > Distância (ligações duplas) > Distância (ligações triplas) @profmessiasnobre 14 Química Prof. Messias Nobre CLASSIFICAÇÃO DOS ÁTOMOS DE CARBONO I. Carbono primário: aquele que se liga a apenas a 1 átomo de carbono. II. Carbono secundário: aquele que se liga à 2 átomos de carbono. III. Carbono terciário: aquele que se liga à 3 átomos de carbono. IV. Carbono quaternário: aquela que se liga à 4 átomos de carbono. → São carbonos primários: 1, 7, 8, 9, 10, 12 e 13; → São carbonos secundários: 5 e 6; → São carbonos terciários: 2, 4 e 11; → É carbono quaternário: 3. Alguns autores denominam o carbono não ligado a um outro carbono de nulário ou isolado ou zero, outros de primário e outros simplesmente não o classificam. Carbono assimétrico, quiral ou estereocentro é aquele que possui 4 ligantes diferentes entre si. Será objeto de estudo em isomeria óptica. @profmessiasnobre 15 Química Prof. Messias Nobre CADEIAS CARBÔNICAS É a estrutura formada por todos os átomos de carbono e heteroátomos de uma molécula orgânica. Uma cadeia carbônica pode apresentar, além de átomos de carbono, átomos de outros elementos, desde que eles estejam entre os átomos de carbono. Os elementos diferentes do carbono que mais frequentemente podem fazer parte da cadeia carbônica são: O, N, S e P. CLASSIFICAÇÃO DAS CADEIAS CARBÔNICAS Uma cadeia carbônica é o conjunto de todos os átomos de carbono e de todos os heteroátomos que constituem a molécula de qualquer composto orgânico. As cadeias carbônicas podem ser classificadas em vários critérios: Quanto ao fechamento da cadeia: a) Aberta ou alifática ou acíclica: Quando o encadeamento dos átomos não sofre nenhum fechamento. b) Fechada ou cíclica: Quando há fechamento na cadeia, formando-se um ciclo, núcleo ou anel. @profmessiasnobre 16 Química Prof. Messias Nobre c) Mista: Quando há pelo menos um ciclo e uma extremidade Quanto à disposição dos átomos: a) Normal ou reta: Quando possui duas extremidades livres, ou seja, aparecem apenas carbonos primários e secundários. São cadeias que apresentam apenas duas extremidades. Uma cadeia normal ou reta não precisa obrigatoriamente ser desenhada reta. @profmessiasnobre 17 Química Prof. Messias Nobre b) Ramificada: Quando na cadeia surgem ramos ou ramificações. Possuem pelo menos 1 carbono terciário. São cadeias que possuem mais de duas extremidades. Quanto ao tipo de ligação: a) Saturada: Quando só existem ligações simples entre os átomos de carbono. b) Insaturada: Quando, além das ligações simples, aparecem duplas ou triplas entre os carbonos. Para uma cadeia ser classificada como insaturada, pelo menos 1 ligação pi, obrigatoriamente deverá estar entre carbonos. @profmessiasnobre 18 Química Prof. Messias Nobre Quanto a natureza dos átomos: a) Homogênea: Quando na cadeia só existem átomos de carbono, ou seja, quando não há heteroátomos. b) Heterogênea: Quando na cadeia, além dos átomos de carbono, existem outros átomos (O, S, N, P). Para uma cadeia ser classificada como heterogênea, pelo menos 1 heteroátomo, deverá, obrigatoriamente, estar entre carbonos. Nunca serão heteroátomos: H, F, Cl, Br e I (por serem monovalentes). Poderão ser heteroátomos (desde que estejam entre carbonos): O, S, N e P. As cadeias fechadas ainda podem ser classificadas quanto à presença ou não do anel benzênico. @profmessiasnobre 19 Química Prof. Messias Nobre Com anel benzênico → cadeias aromáticas a) Mononucleares b) Polinucleares b.1) Núcleos isolados b.2) Núcleos condensados Sem anel benzênico → cadeias alicíclicas. @profmessiasnobre 20 Química Prof. Messias Nobre REGRA GERAL DE NOMENCLATURA DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS. De acordo com as regras estabelecidas pela IUPAC, o nome de um composto orgânico é constituído por três partes: @profmessiasnobre 21 Química Prof. Messias Nobre FUNÇÕES ORGÂNICAS HIDROCARBONETOS São compostos que contêm apenas hidrogênio e carbono. Possuem fórmula CxHy. Possuem as seguintes propriedades: a) POLARIDADE: Os hidrocarbonetos são considerados compostos praticamente apolares, logo suas moléculas se mantêm unidas por forças de dipolo induzido. b) PONTOS DE FUSÃO E EBULIÇÃO: Por serem praticamente apolares, os hidrocarbonetos possuem pontos de fusão e de ebulição baixos em relação aos compostos polares. c) SOLUBILIDADE: De acordo com a regra “semelhante dissolve semelhante”, os hidrocarbonetos dissolvem-se apenas em substâncias apolares ou de baixa polaridade. Logo, são insolúveis em água (substância polar). ALCANOS OU PARAFINAS São hidrocarbonetos que possuem cadeia carbônica aberta e saturada. Fórmula geral CnH2n+2 Nomenclatura de alcanos de cadeia normal - Representação de fórmulas PREFIXO + AN + O METANO • Fórmula em ziguezague ou em linha ou bond line: Inviável, pois só há 1 C. A fórmula bond line é aplicável com 3 ou mais carbonos. • Fórmula estrutural condensada: CH4 • Fórmula molecular: CH4 • Fórmula mínima ou empírica: É obtida pela divisão da fórmula molecular, por um número inteiro e diferente de zero. CH4 : 1 = CH4. @profmessiasnobre 22 Química Prof. Messias Nobre Há casos em que não é possível a divisão da fórmula molecular por um número inteiro, nesse caso considera-se a divisão por 1 e, as fórmulas molecular e mínima são iguais. ETANO • Fórmula em ziguezague ou em linha ou bond line: Inviável, pois só há 2 C. A fórmula bond line é aplicável com 3 ou mais carbonos. • Fórmula estrutural condensada: CH3 - CH3 ou CH3CH3 • Fórmula molecular: C2H6 • Fórmula mínima ou empírica: É obtida pela divisão da fórmula molecular, por um número inteiro e diferente de zero. C2H6 : 2 = CH3 Alcenos, Alquenos ou olefinas Os alcenos são hidrocarbonetos alifáticos (de cadeia aberta) que possuemuma dupla ligação entre carbonos (C=C). Nesse caso os carbonos que realizam a dupla possuem hibridização do tipo sp² e geometria trigonal plana. A dupla ligação é constituída de uma ligação do tipo sigma e outra do tipo pi. A fórmula geral dos alcenos é: CnH2n Esses compostos são mais reativos que os alcanos, pois a ligação pi (da dupla ligação) é mais fácil de ser rompida, realizando principalmente reações de adição. Uma dessas reações é a hidratação do eteno, que produz o etanol, sendo muito usada em países em que o cultivo da cana- de-açúcar ou do milho não é economicamente viável: Os alcenos são também chamados de alquenos, hidrocarbonetos etilênicos (porque o menor alceno é o eteno, ou etileno, e todos os outros derivam dele) e de olefinas (porque todos os alcenos de cinco carbonos ou mais são substâncias oleosas). @profmessiasnobre 23 Química Prof. Messias Nobre A nomenclatura desses compostos segue a mesma regra estabelecida para os alcanos, com a única diferença de que, visto que possui uma ligação dupla, ela deve ser indicada pelo infixo “en", no lugar do “an" usado nos alcanos. H2C = CH2: et + en + o → eteno H2C = CH — CH3: prop + en + o → propeno Além disso, se o alceno tiver quatro ou mais átomos de carbono, a cadeia principal deve ser numerada (a que contém a dupla ligação e que possui maior quantidade de átomos de carbono) e deve haver a indicação do número do carbono de onde a dupla ligação está saindo. Isso é feito colocando-se o número menor antes do infixo “en". Lembre-se de que a numeração da cadeia deve começar o mais perto possível da dupla ligação. H2C = CH — CH2 — CH3: but-1-eno H3C — CH = CH — CH3: but-2-eno H3C — CH2 — CH2 — CH = CH — CH3: hex-2-eno @profmessiasnobre 24 Química Prof. Messias Nobre Se o alceno for ramificado, a ramificação deve ser indicada antes do nome da cadeia principal, indicando de qual carbono a ramificação está saindo: 6 5 4 3 2 1 H3C — CH — CH2 — CH = CH — CH3: 5-metil-hex-2-eno ou 5-metilex-eno | CH3 3 4 5 6 7 H3C — CH2 — CH2 — CH — CH2 — CH2 — CH2 — CH3: 3-propil-hept-1-eno ou 3-propilept-1eno | 2CH || 1CH2 Os alcenos raramente ocorrem na natureza, sendo geralmente obtidos pelo craqueamento de alcanos de cadeia longa provenientes do refino do petróleo, ou seja, esses alcanos passam por uma cisão térmica em que uma molécula é quebrada em dois ou mais fragmentos, como mostra o exemplo abaixo: 1 C12H26(l) → 1 C8H18(l) + 1 C2H4(g) dodecano octano eteno O eteno ou etileno é o principal alceno usado industrialmente, ocupando a quinta posição de todos os compostos usados, ficando atrás somente do ácido sulfúrico, óxido de cálcio, amônia e oxigênio. Molécula de eteno ou etileno Na natureza, ele é produzido por diversas frutas, sendo o responsável por seu amadurecimento. É por isso que se pegarmos um cacho de bananas verdes e colocarmos em um recipiente fechado ou cobri-lo com um jornal, como se “aprisionássemos” o gás eteno, as bananas amadurecerão mais rápido. @profmessiasnobre 25 Química Prof. Messias Nobre Outra aplicação importante desse alceno é que ele dá origem a um polímero muito usado em nosso cotidiano, o polietileno: Polimerização do eteno em polietileno Esse polímero é muito usado porque, além de ser de baixo custo, ele tem alta resistência à umidade, ao ataque de substâncias químicas, como solventes em geral, e também é versátil, pois se o polímero formado for de cadeia reta, temos um polímero de alta densidade (PEAD ou HDPE), que é mais rígido e usado na produção de garrafas, brinquedos e outros objetos. Por outro lado, o polietileno de cadeia ramificada é de baixa densidade (PEBD ou LDPE), sendo usado na produção de sacolas, revestimentos de fios, cabos, tubos, embalagens de produtos farmacêuticos, películas plásticas e folhas de embalagens de alimentos. Materiais feitos de polietileno de baixa densidade → Alcinos ou Alquinos São hidrocarbonetos de cadeia aberta que contêm uma ligação tripla entre carbonos (C≡C). Os carbonos que realizam a tripla ligação apresentam hibridização do tipo sp e se comportam como elementos eletronegativos em relação aos demais carbonos da cadeia. Os alcinos em função da tripla ligação são moléculas instáveis, sintetizadas em laboratório por meio do craqueamento de alcanos. Com exceção do acetado, que é razoavelmente solúvel em água e tem odor agradável, os demais alcinos são insolúveis em água, incolores e inodoros (sem cheiro). @profmessiasnobre 26 Química Prof. Messias Nobre A fórmula geral para alcinos é: CnH2n-2 Fórmula do acetileno (etino) Esse composto é um gás pouco solúvel em água, mas bastante solúvel em solventes orgânicos. Ele pode ser obtido colocando o carbeto de sódio ou carbureto (CaC2) para reagir com água. O carbureto pode ser obtido por meio do calcário e de carvão: 1ª etapa: Obtenção do carbureto: Aquecimento do calcário: CaCO3(s) → CaO(s) + CO2(g) Aquecimento do óxido de cálcio com o carvão: CaO(s) + 3C(s) → CaC2(s) + CO(g) 2ª etapa: Produção do acetileno: CaC2(s) + 2 H2O(l) → C2H2(g) + Ca(OH)2(aq) Antigamente, esse gás era muito usado em lanterna para exploração de cavernas, chamadas de lanternas de carbureto. Mas tinha o inconveniente do cheiro exalado ser desagradável. O acetileno é um gás tóxico que pode causar dores de cabeça e dificuldades respiratórias. Hoje suas principais aplicações são em maçaricos de oxiacetilênicos, pois, ao entrar em combustão, produz uma chama azul que chega a 3000ºC que é usada para soldar e cortar metais; além de ser matéria-prima na produção de fibras têxteis, borrachas sintéticas e plásticos, tais como os polímeros PVA (poliacetato de vinila - usado na produção de cola e gomas de mascar) e PVC (policloreto de vinila – usado em tubos para encanamento de água e esgoto, fraldas, cortinas, toalhas de mesa, sapatos e roupas de couro sintético, película para embalar alimentos, bandejas etc). @profmessiasnobre 27 Química Prof. Messias Nobre → Alcadienos ou dienos São moléculas de carbono e hidrogênio que possuem duas duplas ligações entre carbonos. Perceba que o termo “alcenos” refere-se a um hidrocarboneto com uma dupla ligação. Já “alcadienos” indica duas duplas ligações. A fórmula geral para alcadienos é: CnH2n-2 É a mesma fórmula geral dos alcinos, por isso pode acontecer isomeria (mesma fórmula molecular para estruturas diferentes) de função entre esses dois hidrocarbonetos. Alcadienos são compostos apolares, classificados de acordo com a posição das instaurações. - Dienos acumulados: as insaturações ocorrem em carbonos vizinhos. Ex: CH2=C=CH2 - Dienos isolados: as insaturações são separadas por no mínimo dois carbonos. Ex: CH2=CH-CH2-CH=CH2 - Dienos conjugados: as insaturações são intercaladas por um carbono com ligação simples. Ex: CH2=CH-CH=CH2 O isopreno é o alcadieno que mais se destaca, por ser encontrado em diversos compostos naturais, como borrachas de seringueiras, carotenoides e óleos essenciais. A nomenclatura dos dienos é igual à dos alcenos, com a única diferença de que, em vez de uma ligação dupla, há duas, então, o infixo é “dien” no lugar de “en”. Além disso, a localização das duas insaturações deve ser colocada antes de “dien”, e a numeração da cadeia principal deve ser feita a partir dos menores números possíveis nas ligações duplas. @profmessiasnobre28 Química Prof. Messias Nobre Exemplos: H2C = C = CH2: propadieno (acrescentou-se o “a” depois do prefixo “prop” para a palavra apresentar boa sonoridade); H2C = CH — CH2 — CH = CH2: pent-1,4-dieno H3C — HC = C = CH — CH3: pent-2,3-dieno H2C = CH — CH = CH — CH3: pent-2,4-dieno Ramificados: CH3 | H2C = C — CH = CH2: 2-metilbut-1,3-dieno CH3 | CH3 — CH2 — CH = CH — CH — CH = CH2: 3-metil-hept-1,4-dieno Na natureza não existem alcadienos simples, mas eles são produzidos em indústrias petroquímicas para serem destinados para a fabricação de polímeros e borrachas sintéticas. O isopreno (2-metilbut-1,3-dieno) é o alcadieno de maior importância, pois ele pode unir-se de diversas formas para formar os terpenos. @profmessiasnobre 29 Química Prof. Messias Nobre Os terpenos são importantes em três sentidos principais: Óleos essenciais: Os terpenos estão presentes em óleos essenciais extraídos de sementes, flores, raízes, folhas, madeira, cascas de frutas, entre outros. Eles possuem cheiro muito agradável e são usados em cosméticos e perfumes. Um exemplo é o limoneno encontrado na casca do limão e da laranja mostrado a seguir: Cores: A cor alaranjada tão intensa da cenoura e de outros vegetais ocorre pela presença do betacaroteno, um terpeno capaz de absorver a cor verde-azulada, que tem comprimentos de onda entre 400 e 500 nm e reflete a sua cor complementar, que é o amarelo-alaranjado. Ela consegue absorver esses comprimentos de onda exatamente porque tem duplas ligações conjugadas, sendo assim, os elétrons têm uma mobilidade maior, o que, nesse caso, corresponde ao comprimento de onda do verde-azulado. @profmessiasnobre 30 Química Prof. Messias Nobre Borracha: o látex das seringueiras contém um polímero natural chamado de poli-isopreno, pois é resultado da adição sucessiva de várias unidades de isopreno. Essa seiva é extraída e usada na produção da borracha natural. Hidrocarbonetos cíclicos Os hidrocarbonetos cíclicos são classificados de acordo com a insaturação da cadeia. Como são hidrocarbonetos de cadeias fechadas, costuma-se representar a molécula em forma de polígonos, e cada um dos vértices da figura geométrica representa um carbono. A estabilidade das cadeias carbônicas fechadas varia conforme a insaturação e tamanho da cadeia. O que explica essa questão é a teoria das tensões dos anéis, que afirma que as ligações são flexionadas para formação dos anéis. Sendo assim, anéis com três ou quatro carbonos terão uma tensão maior e, portanto, estarão mais propensos a se romper que anéis de cadeias carbônicas maiores. A principal fonte de obtenção é o petróleo e o gás natural, mas também podem ser encontrados em óleos e ceras. O ponto de fusão dos hidrocarbonetos de cadeia fechada varia conforme a presença ou não de ramificações. Hidrocarbonetos ramificados, por terem uma menor superfície de contato entre uma molécula e outra, apresentam menor ponto de fusão. → Ciclanos Os ciclanos ou cicloalcanos ou ainda cicloparafinas são hidrocarbonetos saturados e de cadeia fechada. Possuem características físico-químicas semelhante às dos alcanos e dos alcenos, pois possuem a mesma fórmula geral dos ciclanos. CnH2n @profmessiasnobre 31 Química Prof. Messias Nobre A nomenclatura dos cicloalcanos é realizada de forma semelhante à dos alcanos, com a única diferença de que, antes do nome, vem a palavra “ciclo”, isto é: Se o ciclano for ramificado, basta colocar o nome da ramificação antes da palavra ciclo: @profmessiasnobre 32 Química Prof. Messias Nobre Os dois ciclanos mais simples (ciclopropano e ciclobutano) são gases em condições ambientes. Os que contêm de cinco a nove átomos de carbono são líquidos, e os que possuem dez ou mais carbonos são sólidos. Com o aumento da cadeia, os pontos de fusão e ebulição também são aumentados, porque quanto maior o anel, mais estável ele é e mais energia é necessária para rompê-lo. Os seus pontos de fusão e ebulição em comparação com os dos alcanos são ligeiramente mais elevados. Esses compostos são apolares ou fracamente polares, por isso, não são solúveis na água, que é polar, mas são solúveis em solventes apolares ou fracamente polares como o tetracloreto de carbono ou o éter. Os cicloalcanos também são chamados de hidrocarbonetos naftênicos, em virtude da sua principal fonte que é o petróleo de base naftênica, principalmente os petróleos de origem caucasiana e americana. Na indústria, os ciclanos costumam ser obtidos a partir dos hidrocarbonetos de cadeia aberta oriundos do petróleo ou por meio de reações de hidrogenação catalítica de hidrocarbonetos aromáticos ou de cicloalcenos. O ciclopropano e o ciclopentano são anestésicos usados em cirurgias. Já o clico-hexano é usado como solvente e removedor de tintas e vernizes e como combustível, além de ser matéria-prima na fabricação de alguns produtos importantes, como na produção de ácido adípico, que é usado para produzir o náilon. Ilustração de moléculas de cicloalcanos (ciclopropano, ciclopentano e ciclo-hexano) @profmessiasnobre 33 Química Prof. Messias Nobre → Ciclenos Hidrocarbonetos de cadeia fechada que apresentam uma única ligação dupla, assim como os alcenos. Alguns ciclenos possuem odor agradável, como o pineno e alfapineno, que são da classe dos terpenos, compostos produzidos pelo metabolismo secundário dos vegetais para proteção e equilíbrio biótico. A estabilidade de um cicleno depende da existência ou não de uma ramificação em um dos átomos de carbono que realiza a dupla ligação. Quando houver uma ramificação, a molécula será mais estável, em função da blindagem espacial causada pelo radical. Se uma molécula da função cicleno for submetida a altas temperaturas, ela pode ter sua ligação dupla quebrada, formando assim um ciclano, ou passar por uma reação de adição, formando um álcool ou haleto orgânico. A fórmula geral para ciclenos é: CnH2n-2 Características físicas e químicas dos ciclenos Em termos de características físicas e químicas, são compostos que apresentam as seguintes propriedades: Incapazes de realizar ligações de hidrogênio; Insolúveis em água; Os ciclenos não ramificados apresentam ponto de fusão e de ebulição maiores do que os dos ciclenos ramificados; A estabilidade da molécula do cicleno depende de os carbonos da dupla apresentarem ou não ramificações. Se apresentarem ramificações, o cicleno será mais estável; Sob a ação de calor, podem ter sua ligação pi rompida e formarem compostos como ciclanos, álcoois e haletos orgânicos. Nomenclatura dos ciclenos Para realizar a nomenclatura de um cicleno, segue-se esta regra estabelecida pela IUPAC: Ciclo + prefixo referente + eno ao número de carbonos @profmessiasnobre 34 Química Prof. Messias Nobre Cicloexeno Analisando a cadeia, verificamos a presença de seis carbonos (um em cada uma das pontas). Logo, o prefixo a ser utilizado após o termo ciclo é o hex ou apenas ex. Dessa forma, o nome do composto é cicloexeno. Observação: Podemos encontrar ciclenos que apresentem em suas fórmulas estruturais a presença de ramificações. Caso o cicleno seja ramificado, o nome de cada ramificação deverá ser escrito em ordem alfabética antes do termo ciclo. Como o nome de cada ramificação deve apresentar o número do carbono onde ela está localizada, devemos numerar a cadeia do cicleno sempre a partir dos carbonos da dupla. Assim, os carbonos da dupla sempre deverão receber as posições 1 e 2. Veja três exemplos de ciclenos ramificados: @profmessiasnobre35 Química Prof. Messias Nobre 3-metilciclobuteno Essa cadeia apresenta quatro átomos de carbono na sua estrutura fechada. Por isso, utilizamos o prefixo but após o termo ciclo. Fora do ciclo, há um grupo CH3 (metil). É necessário numerar a cadeia a partir do carbono acima da dupla ligação e seguir a numeração no sentido horário. Logo, o metil estará localizado no carbono 3 da cadeia. 1-etil-2-metilciclobuteno A cadeia principal é a parte fechada e apresenta quatro carbonos; logo, seu prefixo é but. Externamente à cadeia fechada, há duas ramificações, um metil e um etil. A numeração da cadeia sempre é feita pelos carbonos da dupla (carbonos 1 e 2), mas, nesse exemplo, o carbono 1 da dupla é o que apresenta o etil, já que essa ramificação é escrita primeiro para obedecer à ordem alfabética. 1,4 dimetilcicloexeno Nesse cicleno, a cadeia principal é a parte fechada e apresenta seis carbonos; logo, seu prefixo é hex. Externamente à cadeia fechada, há duas ramificações do tipo metil. A numeração da cadeia sempre é feita pelos carbonos da dupla (carbonos 1 e 2), mas para proporcionar os menores @profmessiasnobre 36 Química Prof. Messias Nobre números possíveis para os radicais, é necessário começar pelo carbono acima da dupla e seguir pelo sentido anti-horário, pois, se iniciarmos pelo carbono abaixo da dupla e seguirmos pelo sentido anti-horário, teremos as posições 1 e 5. → Ciclinos Ciclinos, também chamados de cicloalquinos ou cicloalcinos, são hidrocarbonetos de cadeia fechada, insaturados, com a presença de uma tripla ligação na cadeia. São compostos instáveis e sintéticos, ou seja, não são encontrados livres na natureza. Devido à instabilidade da molécula, não há aplicações viáveis para esse composto. Sua fórmula geral é: CnH2n-4 → Aromáticos A composição básica de um hidrocarboneto aromático é o benzeno, estrutura cíclica com seis carbonos e com duplas ligações que se alternam, fenômeno chamado de ressonância. Pode ocorrer aromaticidade em compostos com menos carbonos ou até com a presença de heteroátomos, como na molécula de furano. Vamos nos ater aqui aos hidrocarbonetos aromáticos. Em hidrocarbonetos aromáticos, pode ocorrer a fusão de anéis benzênicos, originando, assim, outros compostos, como o naftaleno, molécula composta por dois anéis aromáticos, ou ainda o antraceno, que é formado por três anéis benzênicos. Podem acontecer ainda substituições de radicais do benzeno, formando, por exemplo, o tolueno. @profmessiasnobre 37 Química Prof. Messias Nobre Os compostos aromáticos apresentam-se geralmente em estado líquido, e o termo “aromático” dado aos compostos se deve ao odor forte e característico de vários compostos da classe. São utilizados como combustíveis para aviões, aditivos para aumento da octanagem dos motores, matéria-prima para borrachas sintéticas, fertilizantes e explosivos. São, em sua maioria, cancerígenos. Os hidrocarbonetos aromáticos não seguem regras de nomenclatura como os demais hidrocarbonetos, pois cada estrutura aromática tem uma nomenclatura específica. Benzeno O benzeno é um hidrocarboneto base para compostos orgânicos aromáticos. Ele foi descoberto por August Kekulé, que, inspirado por um sonho, descreveu, em 1866, a estrutura que conhecemos hoje. É utilizado em combustíveis automotivos, para aumentar a potência dos motores, e como reagente para obtenção de outras substâncias químicas. O uso do benzeno é controlado, pois trata-se de um agente tóxico, causador de problemas, como enjoos, irritações na pele e até câncer. A nomenclatura para hidrocarbonetos aromáticos, ou seja, que contenham pelo menos um benzeno é dada por localização do radical (quando houver mais de um) + nome do radical + benzeno. Características e propriedades do benzeno Hidrocarboneto fechado, insaturado. Possui seis carbonos realizando ligações simples e duplas de forma alternada. A estrutura de um benzeno tem forma de um hexágono. Ponto de fusão: 5,5°C. Ponto de ebulição 80,1°C. Composto altamente volátil (tendência a entrar no estado gasoso). Massa molar: 78,11 g/mol. Densidade: 0,88 g/cm³ (menor que a densidade da água). https://www.manualdaquimica.com/quimica-organica/hidrocarbonetos.htm https://www.manualdaquimica.com/quimica-organica/aromaticos.htm @profmessiasnobre 38 Química Prof. Messias Nobre Benzeno é um composto apolar devido à distribuição uniforme das cargas, proporcionada pela ressonância da molécula. Solúvel em solventes orgânicos. Quimicamente falando, o benzeno é um composto estável, apesar das insaturações na molécula, isso se deve à ressonância das ligações. É mais propenso a realizar reações de substituição do que de adição. Fórmula do benzeno A fórmula estrutural do benzeno é de um hexágono que apresenta em cada vértice um carbono ligado a um hidrogênio, o que resulta na fórmula molecular C6H6. As ligações entre os carbonos alternam-se entre simples e dupla. Para esse composto, existem três diferentes formas de representação estrutural, veja a imagem a seguir: Nomenclatura de compostos com benzeno A nomenclatura para compostos que possuem benzeno segue as regras estabelecidas pela União Internacional de Química Pura e Aplicada (IUPAC) para os hidrocarbonetos. O nome do composto será composto por: Nome do radical + benzeno Quando for mais de um radical, deve-se indicar a localização dos radicais e deve ser utilizada ordem alfabética. → Nome dos radicais substituintes A nomenclatura para radicais é formada pelo prefixo indicativo da quantidade de carbonos e pela terminação -il ou -ila. https://www.manualdaquimica.com/quimica-organica/nomenclatura-iupac.htm @profmessiasnobre 39 Química Prof. Messias Nobre Prefixos: • Met – 1 carbono • Et – 2 carbonos • Prop – 3 carbonos • But – 4 carbonos • Pent – 5 carbonos → Localização dos radicais A localização deve ser indicada pelo número do carbono em que ocorre a substituição. Só é necessário deixar explícito a posição quando tiver mais de um radical. Para benzenos com duas substituições, teremos nomes específicos para o posicionamento que podem ser usados no lugar dos numerais: • Substituições nos carbonos 1,2: orto • Substituições nos carbonos 1,3: meta • Substituições nos carbonos 1,4: para @profmessiasnobre 40 Química Prof. Messias Nobre Onde o benzeno é encontrado? O benzeno pode ser encontrado em alguns processos naturais, como em: atividades vulcânicas, queimadas florestais, no alcatrão de hulha (a madeira fossilizada e transformada em carvão). E também em atividades antrópicas, como em: subproduto do refino do petróleo, queima de cigarros, principal produto da reação de combustão do policloreto de vinila, conhecido como PVC (um dos plásticos mais produzidos no mundo). Para que serve o benzeno? A maior utilização industrial do benzeno é como reagente para obter-se outras substâncias químicas, como o hidrocarboneto aromático tolueno, também conhecido como metilbenzeno ou ainda toluol, que é aplicado na produção de trinitrotolueno (TNT) que, por sua vez, é usado para fabricação de explosivos, tintas e materiais fotográficos. A seguir, está apresentada a reação de substituição que acontece com o metilbenzeno para que se torne o trinitrotolueno. Esta reação é feita utilizando ácido sulfúrico (H2SO4) como catalisador: https://www.manualdaquimica.com/curiosidades-quimica/acido-sulfurico.htm https://www.manualdaquimica.com/fisico-quimica/catalisador.htm @profmessiasnobre 41 Química Prof. Messias Nobre Benzenos com duas substituições de CH4, ou seja, dois radicais metil, são chamados xilenos, sendo três tipos de xilenodevido às diferentes posições para os radicais, veja a imagem a seguir: Os xilenos são utilizados comercialmente em indústrias de tintas, vernizes e pigmentos têxteis, possuem maior tempo de secagem que o metilbenzeno, são também excelentes solventes de resinas, com menor potencial volátil. Além disso, o benzeno é aplicado a combustíveis automotivos para aumentar a octanagem, otimizando, assim, o desempenho do motor. Intoxicação pelo benzeno O benzeno é uma substância de alto potencial tóxico. No Brasil, o teor máximo de benzeno permitido em produtos finais é 0,1%, e a concentração máxima de benzeno aplicado em combustível automotivo é de 10ml para cada litro. Por ser um composto muito volátil, a principal forma de intoxicação do benzeno é por inalação. A exposição a curto prazo pode causar náuseas, estomatites, taquicardia, tontura, vertigens e sonolência. Já a exposição a longo prazo pode causar alterações genéticas e cancro, que é o crescimento desordenado de células que se desenvolve em tumores malignos. O manuseio inadequado do benzeno, sem auxílio de equipamento de proteção individual (EPI) é um risco, pois, quando em contato com a pele e olhos, causa irritação e ardência e se for ingerido pode causar danos aos pulmões. Estudos mostram que trabalhadores que têm contato frequente com o benzeno estão propensos a desenvolver leucemia mieloide aguda, que é um tipo de câncer. A Agência Internacional de Pesquisa em Câncer (IARC) classificou o benzeno como agente cancerígeno humano, do grupo 1. @profmessiasnobre 42 Química Prof. Messias Nobre Ícones de aviso para riscos agregados ao uso do benzeno. Curiosidades sobre o benzeno ✓ A estrutura final do benzeno foi dada por August Kekulé em 1866 após um sonho, em que serpentes giravam mordendo a própria calda, o cientista associou o sonho aos seus estudos, e chegou à conclusão de que se tratava de um composto, cíclico e aromático. ✓ No século IX, o benzeno era utilizado na fabricação de loção pós-barba devido ao aroma agradável que a substância agregava ao produto. ✓ Em 1970, mortes causadas por leucemia foram associadas ao benzeno que era utilizado na fabricação de um material chamado pliofilm utilizado em capas de chuva. Haletos Orgânicos Os haletos orgânicos são compostos derivados da substituição de um ou mais hidrogênios de hidrocarbonetos pela mesma quantidade de halogênios (elementos da família 17 (ou VII A) da Tabela Periódica). Geralmente, os halogênios são representados pela letra X. Assim, seu grupo funcional é dado por: @profmessiasnobre 43 Química Prof. Messias Nobre X | — C — , sendo que: X = F, Cl, Br e I. | Observe que apesar de o astato (At) também ser membro da família dos halogênios, ele não apareceu na indicação acima porque ele é um elemento radioativo, cujo isótopo mais estável tem meia-vida de pouco mais de 8 horas, o que torna o seu aproveitamento muito difícil. Os haletos podem ser classificados de quatro formas: 1. Quanto ao número de halogênios ligados à cadeia carbônica: podem ser mono-haletos, di- haletos, tri-haletos etc.; 2. Quanto ao tipo de halogênio presente na molécula: podem ser fluoretos, cloretos, brometos, iodetos ou mistos (se houver mais de um tipo de halogênio); 3. Quanto ao tipo de carbono a que o haleto está ligado diretamente: podem ser primários, secundários ou terciários; @profmessiasnobre 44 Química Prof. Messias Nobre 4. Quanto ao tipo de cadeia carbônica a que o halogênio está ligado diretamente, podendo ser: 4.1 – Haleto de alcoíla ou alquila: Se o halogênio estiver ligado a um carbono saturado de uma cadeia aberta, como em todos os exemplos anteriores; 4.2 - Haleto de arila: Se o halogênio estiver ligado diretamente a um anel benzênico. A nomenclatura oficial dos haletos orgânicos segue a seguinte regra: @profmessiasnobre 45 Química Prof. Messias Nobre O prefixo “mono” praticamente não é usado. Observe que o halogênio é considerado como um substituinte, assim, se a cadeia for insaturada, a numeração dela começará o mais próximo da insaturação, e não do halogênio. Além disso, se houver uma ramificação, ela terá o mesmo peso que o halogênio no momento da numeração da cadeia. Assim, para decidir em qual extremidade deverá começar a numerar, leve em conta a regra dos menores números, isto é, a numeração que levar aos menores números na nomenclatura é a correta. A maioria dos haletos é organoclorada e eles foram alvo de muitas polêmicas em virtude dos ataques que muitos deles sofreram por ambientalistas que afirmam que essas substâncias representam um perigo para o meio ambiente, principalmente o inseticida DDT. Por isso, alguns haletos orgânicos, que antes eram utilizados, foram abandonados. Já outros, como o gás lacrimogênio e alguns pesticidas, ainda são utilizados. Veja alguns exemplos de haletos orgânicos que foram usados em nossa sociedade: Clorofórmio (HCCl3 – triclorometano): Ele era muito usado antigamente como anestésico em cirurgias, porém, descobriu-se que ele pode causar parada respiratória e danos irreparáveis ao fígado e, por isso, deixou de ser usado com essa finalidade. O clorofórmio era usado como anestésico por inalação O “lança-perfume” contém clorofórmio, podendo levar a pessoa à dependência e gerar danos irreparáveis ao organismo, tais como irritação na pele, olhos e trato respiratório; pode causar queimaduras na boca e garganta, dor no peito, vômitos, atinge o sistema nervoso central, sistema cardiovascular e fígado, além de poder levar ao câncer. @profmessiasnobre 46 Química Prof. Messias Nobre Atualmente, ele é mais usado como solvente orgânico. CFC (Clorofluorcarbonetos, também conhecidos como Fréons®): Eles são formados por moléculas do tipo metano (CH4) e etano (H3C - CH3). Seus átomos de hidrogênio são substituídos por átomos de cloro e flúor. Os principais CFCs são CCl3F (nome comercial CFC-11), CCl2F2 (CFC-12), CClF2CClF2 (CFC-114) e CClF2CF3 (CFC-115). Os CFCs eram produzidos principalmente para serem usados em compressores para refrigeração doméstica (por exemplo, em geladeiras), para expansão de polímeros e em produtos do tipo spray. Porém, eles vêm sendo gradativamente substituídos por outros compostos, pois os CFCs lançados na atmosfera são os principais responsáveis pela destruição da camada de ozônio. Os CFCs presentes em aerossóis causam a destruição da camada de ozônio DDT (dicloro-difenil-tricloetano): Esse composto passou a ser muito utilizado como inseticida durante a Segunda Guerra Mundial. Apesar de controlar a proliferação de insetos transmissores de tifo, malária e febre amarela, esse inseticida passou a ser proibido em muitos países por causa da sua potencial toxidade para a cadeia alimentar. Molécula de DDT (dicloro-difenil-tricloroetano) Os que atacam o uso desse inseticida apontam como principais alegações para a sua proibição as mencionadas abaixo: @profmessiasnobre 47 Química Prof. Messias Nobre Pode causar a morte de pássaros, tornar mais fina a casca de seus ovos e levar à extinção de algumas espécies; Não pode ser eliminado do meio ambiente; Por efeito acumulativo, o DDT pode chegar até os seres humanos e causar câncer. Os que defendem o seu uso dizem que essas alegações não têm comprovação e basta usar o DDT de modo controlado. FUNÇÕES OXIGENADAS As funções oxigenadas são formadas por compostos orgânicos que, além de apresentarem átomos de carbono e hidrogênio, possuem grupos funcionais com a presença do oxigênio. Veja os principais exemplos: ✓ Álcoois: possuem a hidroxila (OH) ligada a um carbono saturado (carbono que realiza somente ligações simples). O composto mais importante desse grupo é oetanol usado como combustível, para desinfecção, em bebidas alcoólicas e perfumes, entre outras aplicações. ✓ Cetonas: seu grupo funcional é a carbonila (C = O) entre dois carbonos/carbonila secundária. A acetona ou propanona é muito utilizada como solvente de tintas, vernizes e esmaltes, inclusive os de uso cosmético. ✓ Aldeídos: seu grupo funcional é a carbonila (C = O) ligada a um hidrogênio/carbonila primária. O aldeído de maior aplicação é o metanal, cuja solução a cerca de 40% é conhecida como formol, que é usado como conservante de cadáveres e desinfetante. Infelizmente, o formol tem sido usado ilegalmente em escovas progressivas para alisar os cabelos. ✓ Ácidos carboxílicos: são caracterizados pelo grupo carboxila (COOH) na extremidade da cadeia/primária na cadeia carbônica. O ácido metanoico ou fórmico é o responsável pela dor intensa sentida na picada da formiga vermelha. Já o ácido etanoico ou acético é o principal constituinte do vinagre. ✓ Ésteres: são formados pela substituição do hidrogênio do grupo carboxila (COOH) por um grupo alquila ou arila. Os ésteres possuem uma grande importância prática, como na produção de flavorizantes (compostos produzidos artificialmente que conferem odor e sabor aos alimentos industrializados, como balas, bolos, sorvetes, refrigerantes etc). ✓ Éteres: são compostos orgânicos que possuem o oxigênio entre dois carbonos (C – O – C). O éter comum (etoxietano) já foi usado como anestésico em cirurgias, mas em razão de seus riscos, esse uso foi abandonado. Atualmente ele é mais usado como solvente apolar inerte em reações orgânicas, principalmente na extração de essências, perfumes, óleos, gorduras, entre outros. @profmessiasnobre 48 Química Prof. Messias Nobre Álcoois Os álcoois são substâncias que possuem o grupo hidroxila (OH) ligado a um átomo de carbono saturado. Portanto, o seu grupo funcional é: OH | —C— | Observe que o carbono ao qual a hidroxila está ligada tem que ser saturado, ou seja, realizar apenas ligações simples com outros átomos de carbono ou hidrogênio, pois se tal carbono apresentar uma dupla ligação com outro carbono, então não teremos um álcool, mas sim um enol. Além disso, se a hidroxila estiver ligada a um anel aromático, teremos um fenol. Compostos que não são álcoois, mas sim um enol e fenol Os álcoois são produzidos a partir da substituição de um hidrogênio da molécula de água por um radical orgânico: Classificação dos álcoois Quantidade de hidroxilas ligadas à cadeia carbônica: ✓ 1 OH: Monoálcool ou monol; OH | H3C — CH2 — CH3 @profmessiasnobre 49 Química Prof. Messias Nobre ✓ 2 OH: Diálcool, diol ou glicol; OH | H3C — CH — CH2— CH2 — CH2 — OH ✓ 3 OH: Triálcool ou triol; OH | HO — CH2 — CH — CH2— OH ✓ Alcoóis com mais de uma hidroxila: Poliálcoois ou poliois. Tipo de carbono ligado à hidroxila: ✓ Carbono primário (ligado a apenas um átomo de carbono): Álcool primário OH | H3C — CH2 ✓ Carbono secundário (ligado a dois átomos de carbono): Álcool secundário OH | H3C — CH— CH2 — CH2 — CH3 ✓ Carbono terciário (ligado a três átomos de carbono): Álcool terciário OH | H3C — C — CH2 — CH3 | CH3 Lembrando-se de que os álcoois não podem apresentar mais de uma hidroxila ligada a um mesmo átomo de carbono. @profmessiasnobre 50 Química Prof. Messias Nobre Nomenclatura dos álcoois A nomenclatura dos álcoois, segundo a IUPAC, é feita basicamente seguindo a regra abaixo: @profmessiasnobre 51 Química Prof. Messias Nobre A cadeia principal é sempre a que possui a hidroxila. Se houver insaturação (ligações duplas ou triplas entre carbonos), ramificações ou mais de uma possibilidade para a localização da hidroxila, é necessário colocar o número do carbono onde estão localizadas. O álcool mais simples é o metanol (H3C — OH), conhecido também como álcool metílico, que pode ser obtido através da destilação da madeira. Ele já foi usado como combustível, mas é muito perigoso, visto que é inflamável e sua chama é invisível a olho nu, o que dificulta o controle de incêndios. É também tóxico, podendo levar à cegueira e à morte. O etanol (H3C — CH2 — OH) é o principal álcool, sendo usado como combustível obtido principalmente por fermentação de açúcares e cereais, da cana-de-açúcar, de beterraba, milho, arroz etc. Outros usos do etanol são em antissépticos, como solvente de tintas, vernizes, perfumes, como matéria-prima na obtenção de vários compostos orgânicos, como acetaldeído, ácido acético e éter comum; e em bebidas alcoólicas. Nomenclatura usual dos álcoois Os compostos orgânicos muitas vezes recebem uma nomenclatura de uso comum, mas que não corresponde às regras oficiais estabelecidas pela IUPAC (União Internacional de Química Pura e Aplicada). Os sistemas não oficiais ainda são muito comuns no cotidiano, portanto é bom entender como funcionam. No caso dos álcoois existem dois tipos de nomenclaturas usuais, os quais veremos a seguir: 1. A primeira nomenclatura usual dos álcoois que iremos citar e que é a mais comum segue a seguinte regra: Observe que, nesse caso, a cadeia carbônica é considerada como um substituinte ligado ao grupo característico dos álcoois, o OH. 2. Nomenclatura usual de Kolbe: Esse cientista chamava o metanol (H3C - OH) de carbinol e os seus ligantes são considerados radicais. Assim, temos: @profmessiasnobre 52 Química Prof. Messias Nobre Essas nomenclaturas usuais servem apenas para monoálcoois e não são utilizadas quando se tratam de compostos de álcoois mais complexos, como álcoois insaturados, com ramificações e poliálcoois Propriedades dos Álcoois Para entender essa utilização e outras, vejamos as principais propriedades dos álcoois: Força intermolecular: As moléculas dos álcoois são atraídas umas às outras por meio de ligações de hidrogênio: o tipo de força intermolecular mais intenso que existe. As ligações de hidrogênio ocorrem quando um átomo de hidrogênio se liga a um átomo de flúor, oxigênio ou nitrogênio, que são elementos fortemente eletronegativos. No caso dos álcoois, o hidrogênio se liga ao oxigênio. Abaixo temos ligações de hidrogênio que ocorrem na água: @profmessiasnobre 53 Química Prof. Messias Nobre Essa força de interação molecular dos álcoois explica outras de suas propriedades, como a solubilidade, a polaridade e os pontos de fusão e ebulição. Pontos de fusão e ebulição: São elevados, pois as ligações de hidrogênio que as moléculas dos álcoois realizam umas com as outras são forças eletrostáticas muito intensas. Portanto, precisa-se de muita energia para romper essas ligações. Os monoálcoois possuem pontos de ebulição menores que os poliálcoois, pois quanto mais grupos OH, mais ligações de hidrogênio haverá. Um aspecto interessante é que quando se mistura 95% de etanol com 5% de água, forma-se uma mistura azeotrópica, o que significa que ela se comporta como uma substância pura no momento da ebulição, sendo que a temperatura de ebulição se mantém constante em 78,15 ºC, ao nível do mar, até que toda mistura passe para o estado gasoso. Os pontos de ebulição separados da água e do etanol são, respectivamente,100ºC e 78,3 ºC, ao nível do mar. Não é possível separar essa mistura por meio de uma destilação simples, é preciso um processo químico, no qual se adiciona cal virgem (CaO), que reage com a água, formando cal extinta, que é insolúvel no etanol. Depois é só realizar uma filtração. Polaridade: Os álcoois possuem uma parte da molécula polar (a parte que possui o grupo OH) e outra apolar (a cadeia carbônica): As moléculas que possuem poucos átomos de carbono na cadeia tendem a ser polares. Mas conforme a cadeia carbônica vai aumentando, ela tende a ser apolar. Além disso, os poliálcoois são mais polares que os monoálcoois. Solubilidade: Os álcoois de cadeia curta, que possuem maior tendência polar, são bastante solúveis em água, porque suas moléculas realizam ligações de hidrogênio com as moléculas de água. Conforme aumenta o tamanho da cadeia carbônica e a tendência apolar, os álcoois vão ficando insolúveis em água. Monoálcoois com 4 ou 5 carbonos na cadeia são praticamente insolúveis em água. Porém, os poliálcoois possuem mais hidroxilas que realizam ligações de hidrogênio com as @profmessiasnobre 54 Química Prof. Messias Nobre moléculas de água. Assim, mesmo possuindo uma cadeia carbônica maior, quanto mais hidroxilas o poliálcool apresentar, mais solúvel em água ele é. Visto que o etanol mostrado no item anterior tem uma parte polar e uma parte apolar, ele se dissolve tanto na água, que é polar, quanto na gasolina, que é apolar. É por isso que, conforme já mencionado, o etanol pode ser usado como aditivo em gasolinas. Além disso, o etanol combustível possui uma parte de água em sua constituição. O álcool etílico a 70%, que usamos como antisséptico e desinfetante, possui 70% de etanol e 30% de água. O etanol é infinitamente solúvel em água em virtude das ligações de hidrogênio: Estado físico: Os monoálcoois de 12 carbonos ou menos são líquidos; acima disso, são sólidos. Os poliálcoois com 5 carbonos ou menos são líquidos, e com 6 carbonos ou mais são sólidos. A viscosidade dos álcoois aumenta se o número de hidroxilas aumentarem. Densidade: A maioria dos monoálcoois é menos densa que a água líquida. Para citar um exemplo, a densidade do álcool é de 0,79 g/cm3, sendo que a da água é maior (1,0 g/cm3). A título de comparação, a densidade do gelo é 0,92 g/cm3, mais denso que o álcool, porém, menos denso que a água. É por isso que um cubo de gelo flutua sobre a água, mas afunda em alguma bebida alcoólica: Os poliálcoois, por sua vez, são mais densos que a água. @profmessiasnobre 55 Química Prof. Messias Nobre Enóis O esquema genérico da estrutura do seu grupo está representado abaixo: Muitas vezes um enol é confundido com outros dois grupos funcionais orgânicos, que são: álcoois e fenóis. Observe as diferenças entre eles a seguir: Álcoois: diferentemente dos enóis, os álcoois têm a hidroxila ligada em um carbono saturado, isto é, que só faz ligações simples. Fenóis: no caso dos fenóis, a hidroxila está ligada diretamente ao anel benzênico. Note que apesar de o carbono ser insaturado, nos enóis a cadeia tem que ser aberta. O enol é um composto instável, podendo ser convertido facilmente em cetona ou aldeído. A presença dos enóis se dá principalmente no fenômeno isomérico da tautomeria, em que cetonas ou aldeídos se encontram em equilíbrio com os enóis. O que ocorre é que a ligação dupla entre o oxigênio e o carbono da cetona ou do aldeído pode migrar para o átomo de carbono vizinho. Assim, o hidrogênio deste carbono se desloca, ligando-se ao oxigênio da função orgânica e tornando-se um enol. Observe como isso ocorre nos equilíbrios abaixo: @profmessiasnobre 56 Química Prof. Messias Nobre O enol pode ser obtido também pela substituição de hidrogênios de carbonos de hidrocarbonetos com a dupla ligação, pelo grupo hidroxila (-OH). Fenóis Os fenóis são compostos orgânicos caracterizados pela presença de uma hidroxila (OH) ligada a um anel aromático, como mostrado a seguir: Essa é a fórmula do fenol mais simples, o hidroxibenzeno ou benzenol. Para entender como é realizada a nomenclatura desses compostos, leia o texto Nomenclatura dos fenóis. @profmessiasnobre 57 Química Prof. Messias Nobre Muitas pessoas costumam confundir os álcoois com os fenóis e os enóis. A diferença é que os álcoois são caracterizados pela hidroxila ligada a carbonos saturados (que realizam ligações simples), todavia, nos enóis, a hidroxila está ligada a carbonos insaturados (que realizam ligações duplas) em cadeias abertas. Dependendo da quantidade de hidroxilas ligadas ao anel aromático, o fenol pode ser classificado em monofenol (1 OH), difenol (2 OH), trifenol (3 OH) e assim por diante. A fonte específica dos fenóis na natureza é o alcatrão de hulha. A hulha é um tipo de carvão que possui alta concentração de carbono. Ela passa por uma destilação a seco que dá origem a três frações, e uma delas é o alcatrão de hulha. Este, por sua vez, é submetido a uma destilação fracionada que resulta em cinco partes, em que duas delas, os óleos médios e os óleos pesados, possuem quantidades razoáveis de fenóis (principalmente os óleos médios). Hulha – fonte de fenóis Os fenóis são sólidos em condições ambientes, com exceção do m-cresol, que é líquido. Eles são incolores e pouco solúveis ou insolúveis em água, mas são solúveis em bases. Uma das aplicações principais dos fenóis é como antissépticos e germicidas. Isso ocorre porque eles conseguem coagular as proteínas dos organismos das bactérias. O próprio benzenol foi muito utilizado em desinfecção de hospitais. Porém, por possuírem essa ação desinfectante, os fenóis também são tóxicos e cáusticos, por isso o benzenol parou de ser usado como antisséptico. Atualmente os cresóis mostrados a seguir são mais usados em desinfetantes: Estrutura dos cresóis @profmessiasnobre 58 Química Prof. Messias Nobre Os fenóis também são usados para fazer corantes, explosivos, perfumes, resinas, vernizes, tintas, adesivos e cosméticos. Cetonas As cetonas são compostos orgânicos que possuem como grupo funcional característico a carbonila ligada a dois átomos de carbono: Isso significa que apenas existem cetonas com três ou mais átomos de carbono e que a carbonila nunca virá em um carbono da extremidade da cadeia, até porque, nesse caso, seria um aldeído, e não uma cetona. Nomenclatura das cetonas A nomenclatura para o grupo das cetonas segue as regras estipuladas pela União Internacional de Química Pura e Aplicada (IUPAC) e tem a terminação -ona, característica do grupo funcional cetona. Lembrando que a nomenclatura para cadeira carbônica tem regras para ordenação e nome dos radicais: o prefixo ocorre de acordo com o número de carbonos da cadeia principal, e o infixo, de acordo com a saturação da cadeia: @profmessiasnobre 59 Química Prof. Messias Nobre Quando houver mais de uma posição possível para a carbonila, deve-se indicar qual o carbono em que ela se encontra, a mesma regra vale para ramificações e insaturações. A contagem de carbonos é feita com base no carbono mais próximo do grupo funcional. O || H3C — C — CH3→ propanona O || H3C — C — CH2 — CH3: butanona O || H3C1 — C2 — C3H2 — C4H2 — C5H3: pentan-2-ona O || H3C1 — C2H2 — C3— C4H2 — C5H3: pentan-3-ona CH3 O | || H3C7 — C6H2 — C5H2 — C4H — C3H2 — C2 — C1H3: 6-etil-4-metil-heptan-2-ona | CH2 | CH3@profmessiasnobre 60 Química Prof. Messias Nobre As cetonas são compostos bem reativos em virtude da presença da carbonila, que é extremamente polarizada. As aromáticas são menos reativas que as alifáticas graças à ressonância que o núcleo aromático estabelece com os elétrons da carbonila. Essa polaridade também explica a razão das cetonas serem parcialmente solúveis em água, que também é polar. A propanona é totalmente miscível na água. A propanona, mais conhecida como acetona, é a principal cetona de uso comercial, pois além de ser usada como removedora de esmaltes de unhas, ela também é muito utilizada como solvente de tintas, vernizes, esmaltes, bem como na extração de óleos de sementes vegetais. A propanona é conhecida comercialmente como acetona @profmessiasnobre 61 Química Prof. Messias Nobre As cetonas mais simples, como a propanona e a butanona, são líquidas, possuindo um cheiro agradável, enquanto as metil-alquil-cetonas superiores têm cheiro desagradável. Propriedades das cetonas Os pontos de fusão e ebulição das moléculas variam conforme o tamanho da cadeia carbônica. No entanto, devemos saber quem as moléculas de cetonas são ligadas por força de interação dipolo-dipolo, ou seja, de modo não tão forte, por isso não será necessária tanta energia para desconectar-se as moléculas e, consequentemente, o ponto de ebulição não será tão alto. A propanona, por exemplo, nossa famosa acetona, menor molécula da função cetona, tem ponto de ebulição 53 °C, pouco maior que a temperatura ambiente, isso explica a volatilidade do composto (facilidade que a acetona tem de passar para o estado gasoso). Os compostos da função cetona são levemente polares, devido à diferença de eletronegatividade provocada pelo oxigênio, e são substâncias incolores e inflamáveis. O tamanho da cadeia carbônica da cetona determina a solubilidade do composto em água: quanto maior o número de carbonos do composto, menos solúvel ele será em água e mais solúvel ele será em solventes orgânicos. Classificação das cetonas As cetonas podem ser classificadas de duas formas de acordo com a simetria da molécula, são elas: ✓ simétricas: quando os radicais ligados à carbonila são iguais; ✓ assimétricas: quando os radicais são diferentes. A outra classificação para compostos do grupo cetona ocorre de acordo com o número de carbonilas: ✓ monocetona: quando se tem apenas uma carbonila; ✓ policetona: quado se tem duas ou mais carbonilas. Aplicação das cetonas As cetonas são usadas principalmente como solvente para tintas, esmaltes, vernizes e também para o processo de extração de óleos naturais de sementes. @profmessiasnobre 62 Química Prof. Messias Nobre • Propanona ou acetona (C3H6O): removedora de esmaltes. • Butanona (C4H8O): solvente industrial utilizado na produção de gomas, resinas, revestimentos, entre outros. • Hept-2-ona (C7H14O): responsável pelo odor de algumas frutas. • Acetofenona (C8H8O): utilizada pela indústria de cosméticos na preparação de fragrâncias. • Zingerone ou 4-(4-hidroxi-3-metoxifenil)-butan-2-ona (C11H14O3): principal responsável pelo sabor do gengibre. Aldeídos Os aldeídos são um grupo de compostos orgânicos caracterizados pela presença do grupo carbonila (C = O) em um carbono primário da cadeia, ou seja, esse grupo sempre vem em uma extremidade: Formila A nomenclatura desses compostos segue as regras estabelecidas pela IUPAC para a nomenclatura dos compostos orgânicos com a terminação “al”, que indica o grupo funcional: Nomenclatura oficial dos aldeídos Não é necessário numerar de onde está saindo o grupo funcional, pois conforme já foi explicado, ele vem somente na extremidade da cadeia. Se a carbonila ocorresse em outro carbono, seria uma cetona, e não um aldeído. https://www.preparaenem.com/quimica/acetonas.htm @profmessiasnobre 63 Química Prof. Messias Nobre H2C = O: met + an + al = Metanal H3C — HC = O: et + an + al = etanal H3C — CH2 — CH2 —HC = O: prop + an + al = propanal O = CH — CH2 — HC = O: propandial (temos aqui dois grupos aldeídos, em que o sufixo que se usa é o “dial”). H3C4 — CH3 = CH2 — HC1 = O: but-2-enal (note que a numeração colocada para indicar a localização da insaturação [dupla ligação] foi a menor possível). @profmessiasnobre 64 Química Prof. Messias Nobre Os aldeídos mais simples como o metanal e o etanal possuem cheiro bem forte e irritante, enquanto os de massas molares maiores possuem aromas agradáveis, tanto que muitos deles são responsáveis pelo odor e sabor de vários vegetais. Por exemplo, o cheiro e sabor característicos da canela devem-se ao aldeído cinâmico ou cinamaldeído, e a vanilina (4-hidróxi-3- metoxibenzaldeído) extraída da orquídea Vanilla planifólia é o principal compenente da essência ou aroma de baunilha: O aldeído cinâmico da canela e vanilina da baunilha O mais simples dos aldeídos, o metanal, é também o de maior diversidade de uso. Ele é conhecido também como formol e, em condições ambientes, é um gás incolor cujo ponto de ebulição é -21 ºC, de cheiro característico e irritante. Em solução aquosa de 40% em massa, ele é usado para a conservação de cadáveres. Também pode ser usado em alguns cosméticos, como endurecedor de unha, com a porcentagem máxima de 5%, e em cosméticos capilares, com o limite máximo de 2%, como conservante, pois impede a proliferação de micro-organismos. Infelizmente, porém, ele também tem sido muito utilizado em escovas progressivas para alisar os fios de cabelos. Mas esse é um uso proibido por lei, sendo considerado um crime hediondo pelo Código Penal Brasileiro. Isso porque os vapores do formol possuem um odor irritante e penetrante, sendo comprovadamente cancerígeno, além de destruir a estrutura dos fios de cabelo. @profmessiasnobre 65 Química Prof. Messias Nobre Propriedades dos Aldeídos À temperatura de 25o C, os aldeídos com um ou dois carbonos são gasosos, de 3 a 11 carbonos são líquidos e os demais são sólidos. Os aldeídos mais simples são bastante solúveis em água e em alguns solventes apolares. Apresentam também odores penetrantes e geralmente desagradáveis. Com o aumento da massa molecular esses odores vão se tornando menos fortes até se tornarem agradáveis nos termos que contêm de 8 a 14 carbonos. Alguns deles encontram são empregues na perfumaria (especialmente os aromáticos). O grupo carbonilo confere uma considerável polaridade aos aldeídos, e por isso, possuem pontos de ebulição mais altos que outros compostos de peso molecular comparável. No entanto, não se formam ligações de hidrogénio intermoleculares, visto que eles contêm apenas hidrogénio ligado a carbono. Comparando-se as cetonas com os aldeídos isómeros, as cetonas têm ponto de ebulição mais elevados e são mais solúveis em água, pois suas moléculas são mais polares que a dos aldeídos. Os aldeídos possuem densidade menor do que a água (menor do que 1 g/cm³). Aqueles mais simples são muito solúveis em água e em alguns solventes apolares. De forma geral, os aldeídos apresentam odores penetrantes e desagradáveis. Porém, a medida que a massa molecular da cadeia carbônica aumenta, esses odores tendem a se tornar mais fracos até se tornarem agradáveis. Alguns deles, em especial os aldeídos aromáticos, são aplicados em perfumarias. Devido à presença do grupo carbonila (C = O), os aldeídos apresentam considerável polaridade e, portanto, possuem temperaturas de ebulição mais altos do que outros compostos de pesos moleculares semelhantes (como éteres). No entanto, a temperatura de ebulição do aldeído é mais baixa do que a do seu álcool correspondente, já que aldeídos não formam ligação de hidrogênio entre si. Os aldeídos são bastante reativos, em decorrência da grandepolaridade gerada pelo grupo carbonila, que serve como local de adição nucleofílica e aumentando a acidicidade dos átomos de hidrogénio ligados ao carbono a (carbono ligado diretamente à carbonila). Em relação às cetonas, os aldeídos são bem mais reativos. Como o grupo carbonila confere à molécula uma estrutura plana, e a adição de um reagente nucleófilo pode ocorrer em dois lados, ou seja, a superfície de contacto é maior, o que facilita a reação. Isso possibilita a formação de racematos (mistura de enantiômeros), caso o carbono seja assimétrico. Principal Aldeído Um aldeído muito importante é o metanal, também conhecido pelo nome aldeído fórmico ou formaldeído. Nas condições ambiente, o metanal é um gás incolor bastante irritante para as mucosas. Ao ser dissolvido em água, forma uma solução chamada formol ou formaldeído, que apresenta uma concentração de no máximo 40% em massa. @profmessiasnobre 66 Química Prof. Messias Nobre O formol apresenta a propriedade de desnaturar proteínas, tornando-as resistentes à decomposição causada por bactérias. É por isso que o formol é usado como antisséptico e também como fluido de embalsamamento, proporcionando a conservação de espécies biológicas, tais como partes do corpo humano, o que auxilia a realização de pesquisas, por exemplo. Durante a defumação doméstica, as carnes são submetidas à fumaça rica em aldeído fórmico, proveniente da madeira. O aldeído fórmico é um dos responsáveis por manter a carne defumada conservada. Hoje em dia, o metanal é aplicado em escala industrial como matéria-prima para produzir plásticos e resinas. Ácidos carboxílicos Os ácidos carboxílicos, como o próprio nome indica, são compostos orgânicos que possuem o grupo carboxila (— COOH) em sua cadeia: O grupo carboxila é formado pela união de um grupo carbonila ( —C = O) com um grupo hidroxila (— OH). Nomenclatura A nomenclatura oficial desses compostos segue a seguinte regra: A nomenclatura dos ácidos carboxílicos, assim como a da grande maioria dos compostos orgânicos, segue um padrão estabelecido pela IUPAC e é baseada na seguinte regra: Ácido + prefixo + infixo + oico https://www.manualdaquimica.com/quimica-organica/acidos-carboxilicos.htm https://www.manualdaquimica.com/quimica-organica/nomenclatura-iupac.htm @profmessiasnobre 67 Química Prof. Messias Nobre a) Prefixo O prefixo utilizado na nomenclatura dos ácidos carboxílicos está relacionado com a quantidade de carbonos presentes na cadeia principal. • 1 carbono: Met- • 2 carbonos: Et- • 3 carbonos: Prop- • 4 carbonos: But- • 5 carbonos: Pent- • 6 carbonos: Hex- • 7 carbonos: Hept- • 8 carbonos: Oct- • 9 carbonos: Non- • 10 carbonos: Dec- b) Infixo O infixo utilizado na nomenclatura dos ácidos carboxílicos está relacionado com o tipo de ligação presente na cadeia principal. • Apenas ligações simples: -an- • Uma ligação dupla: -en- • Uma ligação tripla: -in- • Duas ligações duplas: -dien- Confira abaixo alguns exemplos de aplicação da regra de nomenclatura dos ácidos carboxílicos: Exemplo 1: Ácido de cadeia normal Exemplo de uma cadeia normal de um ácido carboxílico https://www.manualdaquimica.com/quimica-organica/nomenclatura-dos-acidos-carboxilicos.htm @profmessiasnobre 68 Química Prof. Messias Nobre Na cadeia do ácido acima, temos a presença de quatro átomos de carbono (prefixo but-) e apenas ligações simples (infixo -an-), logo, seu nome oficial é ácido butanoico. Exemplo 2: Ácido com duas carboxilas Exemplo de cadeia de um ácido carboxílico com duas carboxilas Na cadeia do ácido acima, temos a presença de três átomos de carbono (prefixo prop-), apenas ligações simples (infixo -an-) e duas carboxilas (sufixo -dioico), logo, seu nome oficial é ácido propanodioico. Exemplo 3: Ácido com cadeia insaturada Exemplo de uma cadeia insaturada de um ácido carboxílico Um ácido carboxílico será insaturado quando, entre os carbonos, existir pelo menos uma ligação pi, ou seja, se o ácido possuir uma ou duas ligações duplas, ou uma ligação tripla. No ácido em questão, temos uma cadeia normal com cinco átomos de carbono (exige a utilização do prefixo pent-) e uma ligação dupla no carbono 3 (exige o infixo -en-). Assim, o nome desse ácido carboxílico é ácido pent-3-enoico. Obs.: A numeração da estrutura sempre se inicia pelo carbono da carboxila. https://www.manualdaquimica.com/quimica-organica/nomenclatura-dos-acidos-carboxilicos.htm https://www.manualdaquimica.com/quimica-organica/nomenclatura-dos-acidos-carboxilicos.htm https://www.manualdaquimica.com/quimica-organica/nomenclatura-dos-acidos-carboxilicos.htm @profmessiasnobre 69 Química Prof. Messias Nobre Exemplo 4: Ácido com cadeia ramificada Exemplo de cadeia ramificada de um ácido carboxílico Como esse ácido apresenta uma cadeia ramificada, o primeiro passo é determinar sua cadeia principal, que deverá apresentar o carbono do grupo funcional e o maior número possível de carbonos (no caso, sete carbonos / prefixo hept-), como podemos observar na imagem abaixo: Ao determinar a cadeia principal, que apresenta apenas ligações simples entre os carbonos do ácido carboxílico (infixo -an-), percebemos que existem ligados a ela os radicais etil (H3C-CH2) e metil (CH3), os quais estão nas posições 2 e 3, respectivamente. Essas posições são determinadas pela numeração da cadeia principal, iniciada a partir do carbono da carboxila. https://www.manualdaquimica.com/quimica-organica/nomenclatura-dos-acidos-carboxilicos.htm https://www.manualdaquimica.com/quimica-organica/nomenclatura-dos-acidos-carboxilicos.htm https://www.manualdaquimica.com/quimica-organica/nomenclatura-dos-acidos-carboxilicos.htm @profmessiasnobre 70 Química Prof. Messias Nobre Assim, considerando todas essas características, o nome desse ácido carboxílico é 3-etil-2-metil- heptanoico. Exemplo 5: Composto com cadeia aromática Fórmula estrutural do benzeno Quando o composto apresenta um aromático, como o benzeno, a nomenclatura do ácido carboxílico apresenta as seguintes particularidades: • O grupo carboxila sempre estará anexado ao aromático; • Na nomenclatura, levamos em consideração o nome do aromático acrescido do termo - oico. Por exemplo, no caso do benzeno, benzoico; Fórmula estrutural de um ácido carboxílico aromático (ácido benzoico) • O carbono do aromático ligado ao carbono da carboxila sempre será o carbono 1 da cadeia. Caso ele apresente uma ramificação, continuaremos a numeração de forma a fornecer o menor número possível ao radical. https://www.manualdaquimica.com/quimica-organica/aromaticos.htm https://www.manualdaquimica.com/quimica-organica/nomenclatura-dos-acidos-carboxilicos.htm https://www.manualdaquimica.com/quimica-organica/nomenclatura-dos-acidos-carboxilicos.htm https://www.manualdaquimica.com/quimica-organica/nomenclatura-dos-acidos-carboxilicos.htm @profmessiasnobre 71 Química Prof. Messias Nobre Assim, no composto aromático acima, temos o metil no carbono 3 e o benzeno como aromático. Logo, o nome desse ácido carboxílico é ácido 3-metil-benzoico. O || H — C — OH: Ácido met + an + oico = ácido metanoico O || H3C — C — OH: Ácido et + an + oico = ácido etanoico O || H3C — CH2 — C — OH: Ácido prop + an + oico = ácido propanoico O || H3C — CH2 — CH2 — C — OH: Ácido but + an + oico = ácido butanoico Quando tiver alguma insaturação (dupla ou tripla ligação) ou ramificação e houver mais de uma possibilidade para ambas, isto é, se a insaturação e a ramificação puderem sair de outro carbono da cadeia, é necessário numerar de qual carbonose trata, começando a numeração da cadeia a partir do grupo carboxila. Veja os exemplos: O || H3C — CH2 — CH = CH — C — OH: Ácido pent-2-enoico O || H3C — CH — CH2 — CH2 — CH2 — C — OH: Ácido 5-metil-hexanoico | CH3 @profmessiasnobre 72 Química Prof. Messias Nobre Os ácidos carboxílicos mais presentes em nosso cotidiano são os de menor cadeia, isto é, o ácido fórmico (ácido metanoico) e o ácido acético (acido etanoico), que correspondem, respectivamente, aos principais componentes do veneno da picada de formigas e do vinagre que usamos para temperar saladas. O ácido fórmico é usado como fixador de pigmentos e corantes em tecidos, enquanto o ácido acético, além do vinagre, é usado também como matéria-prima para a produção de polímeros e essências artificiais. O ácido acético ou ácido etanoico é o principal componente do vinagre Os ácidos carboxílicos geralmente têm um odor desagradável, sendo que os que possuem um ou dois carbonos têm cheiro irritante, e os que possuem de 3 a 12 carbonos na cadeia têm cheiro pungente e rançoso. Os caprinos, por exemplo, exalam fortes odores que vêm da vaporização de ácidos carboxílicos de 6, 8 e 10 carbonos, que são chamados respectivamente de ácidos caproico, caprílico e cáprico. O popular “cheiro de bode” é resultado da exalação de ácidos carboxílicos por esses animais Visto que possuem o grupo carboxila, eles são bastante reativos, polares, podem fazer ligações de hidrogênio duplas e possuem pontos de fusão e ebulição elevados. @profmessiasnobre 73 Química Prof. Messias Nobre Propriedades dos Ácidos Carboxílicos Os ácidos carboxílicos, por conterem a carboxila em sua cadeia, tornam-se compostos polares. São considerados ácidos fracos, apresentando grau de ionização menor que 5%. São capazes, assim como os álcoois, de formar ligações de hidrogênio entre si ou com outras moléculas diferentes, como a água. Os ácidos que possuem até 4 átomos de carbono em sua cadeia encontram-se na fase líquida e são incolores, apresentando alta miscibilidade em água. Já os ácidos que possuem de 5 a 9 átomos de carbono em sua cadeia também são líquidos incolores, porém são viscosos e muito pouco solúveis em água. Os ácidos que possuem 10 ou mais átomos de carbono em sua cadeia encontram-se na fase sólida e são brancos, semelhantes à cera. Além disso, são insolúveis em água. Os ácidos carboxílicos são também solúveis em solventes menos polares, tais como o éter, o álcool e o benzeno. Os ácidos alifáticos possuem um odor que passa de forte e irritante no caso dos ácidos fórmico e acético para extremamente desagradável no caso dos ácidos butírico (butanoico), valérico (pentanoico) e caproico (hexanoico). Por outro lado, os ácidos que possuem maior massa molecular (com mais de 6 átomos de carbono em sua cadeia), por serem pouco voláteis, não apresentam um odor muito forte. Por formarem maiores quantidades de ligações de hidrogênio, os ácidos carboxílicos apresentam pontos de fusão e ebulição mais elevados que os dos alcanos, haletos de alquila, aldeídos, cetonas e álcoois que apresentam peso molecular semelhante. Principais Ácidos Carboxílicos Ácido metanoico O ácido metanoico, também conhecido como ácido fórmico, foi obtido por meio da maceração de formigas. Sua fórmula estrutural está apresentada abaixo. O ácido metanoico trata-se de um líquido incolor que apresenta um odor irritante e, quando injetado nos tecidos, provoca dor e irritação característica. Sua principal aplicação é como fixador de pigmentos e corantes em tecidos, como lã, algodão e linho. @profmessiasnobre 74 Química Prof. Messias Nobre Ácido etanoico O ácido etanoico, também chamado de ácido acético, foi obtido, pela primeira vez, por meio do vinho azedo (vinagre). Sua fórmula estrutural está apresentada abaixo. O ácido acético é um líquido incolor à temperatura ambiente, apresentando um cheiro irritante e um sabor azedo. Industrialmente, é produzido através da oxidação do etanol. O vinagre que utilizamos para temperar a comida trata-se de uma solução aquosa contendo de 6 a 10% em massa de ácido acético. Ácido benzoico O ácido benzoico é um sólido e cristalino, solúvel em água e aplicado na Medicina como fungicida. É usado também, juntamente com seus sais de sódio, como conservantes. A fórmula estrutural do ácido benzoico está mostrada a seguir. @profmessiasnobre 75 Química Prof. Messias Nobre Derivados Diretos de Ácidos Carboxílicos A partir de ácidos carboxílicos é possível obter diversos sais e anidridos. Ao reagirem com uma base, os ácidos carboxílicos geram como produto sal e água, conforme o exemplo abaixo: Já os anidridos são substâncias obtidas através da desidratação dos ácidos carboxílicos. Os anidridos apresentam o seguinte grupo funcional: Éteres @profmessiasnobre 76 Química Prof. Messias Nobre Os éteres possuem o oxigênio ligado diretamente a duas cadeias carbônicas (grupos alquila ou arila), como um heteroátomo. Eles podem ser obtidos pela condensação de moléculas de álcoois e/ou fenóis, com eliminação de água: A nomenclatura desses compostos pode ser realizada de duas formas: Nomenclatura oficial segundo a IUPAC dos éteres @profmessiasnobre 77 Química Prof. Messias Nobre CH3 — O — CH2 — CH3→ metoxietano CH3 — CH2 — O — CH2 —CH3→ etoxietano CH3 — CH2 — O — CH2 — CH2 —CH3→etoxipropano CH3 — O — CH2 — CH ═ CH —CH3→ metoxibuteno CH3 — CH2 — CH2 — O — CH2 — CH2 — CH2 — CH2 — CH3→propoxipentano éter + 1º grupo + 2º grupo + ico CH3— O —CH2 —CH3→ éter etílico e metílico CH3 —CH2—O —CH2 —CH3→éter dietílico CH3 —CH2—O —CH2 —CH2 —CH3→éter etílico e propílico CH3 —CH2 —CH2—O —CH2—CH2 —CH2 —CH2 —CH3→éter propílico e pentílico No caso dos compostos cíclicos, eles são denominados como epóxidos: Se forem éteres de cadeias fechadas, a nomenclatura será diferente: @profmessiasnobre 78 Química Prof. Messias Nobre Propriedades dos Éteres Características físicas dos éteres: no estado líquido são muito voláteis, incolores e de cheiro agradável, não apresentam solubilidade em água (exceto o metoximetano), mas podem ser encontrados também na fase sólida ou gasosa. Para saber o estado físico de um éter é só observar a quantidade de carbonos: os éteres com até três carbonos se encontram no estado gasoso, os com mais de três carbonos são líquidos e os de massa molecular maior são sólidos. Quanto às propriedades químicas, pode-se dizer que os éteres são altamente inflamáveis, apesar da pouca reatividade. A aplicação desses compostos é variada, podem ser usados para fabricar seda artificial, celulóide e ainda como solvente na obtenção de gorduras, óleos e resinas. A aplicação de éteres na medicina é importante: é usado como anestésico e para preparar medicamentos. Uma conhecida forma de éter, muito usada em nosso cotidiano e na medicina, é o éter comum, um líquido altamente volátil que atualmente entrou em desuso em razão dos perigos de se inflamar e causar incêndios. Esse éter também é conhecido pelas denominações de éter etílico, éter dietílico ou éter sulfúrico. Mas não é só na medicina que encontramos os éteres, são aplicados também na indústria, como solvente de tintas, óleos, resinas, graxas, em razão da propriedade que possui de dissolver esses compostos. Esses compostos são mais aplicados como solventes em reações orgânicas e para extrair essências, óleos e gorduras. Visto que o etoxietano é o melhor solvente para extraira cocaína das folhas de coca, a comercialização desse éter é controlada. @profmessiasnobre 79 Química Prof. Messias Nobre Ésteres Os ésteres orgânicos são compostos derivados dos ácidos carboxílicos, em que há a substituição do hidrogênio da carboxila (—COOH) por algum grupo orgânico, que pode ser um radical alquila (R) ou arila (Ar): Assim, seu grupo funcional pode ser caracterizado por: A reação de esterificação é lenta, sendo necessário um aumento de temperatura e a presença de um catalisador para acelerar a sua velocidade. Esse processo é denominado de Esterificação de Fischer. Os ésteres possuem uma carbonila ligada a uma alcoxila - oxigênio sp3 ligado por sua vez a um grupo alquila ou arila. Podem ser obtidas pela reação de um ácido carboxílico (ou haleto de acila) com um álcool. Os ésteres são muito usados pelas indústrias alimentícias, de cosméticos e de produtos de higiene e limpeza, pois eles são encontrados na natureza nas frutas e flores, na forma de líquidos voláteis que conferem os seus cheiros característicos. Assim, as indústrias utilizam-nos como flavorizantes, isto é, como aditivos químicos para conferir cheiro e gosto aos produtos fabricados. No entanto, os flavorizantes artificiais são os mais usados atualmente em virtude de seu custo muito menor e facilidade de produção. Veja alguns exemplos de ésteres que são usados como flavorizantes: Etanoato de pentila – aroma de banana; Butanoato de etila – aroma de morango; Etanoato de isopentila – aroma de pera; Etanoato de octila – aroma de laranja; Etanoato de benzila – aroma de jasmim; Nonanoato de etila – aroma de rosa; Metanoato de etila + heptanoato de etila – aroma de uva. @profmessiasnobre 80 Química Prof. Messias Nobre Os ésteres estão presentes na produção dos polímeros conhecidos como poliésteres, que são formados pela reação entre um diácido carboxílico (ácido tereftálico) e um diálcool (etilenoglicol). O principal poliéster é o polímero PET, cuja reação de formação é mostrada abaixo: Esse polímero é usado na produção de embalagens, principalmente de garrafas, guarda-chuvas, barracas de camping, na produção de fibras têxteis sintéticas, entre outros. O poliéster é um polímero usado na fabricação de fibras têxteis sintéticas @profmessiasnobre 81 Química Prof. Messias Nobre Outra das principais aparições dos ésteres em nosso cotidiano ocorre nos óleos e gorduras, que são, na verdade, triésteres, ou seja, como o próprio nome indica, suas moléculas possuem três grupos de ésteres. Eles são formados pela reação entre o glicerol (um triálcool) e ácidos graxos (ácidos carboxílicos de cadeia bem longa), com eliminação de água. Visto que são derivados da glicerina (glicerol), eles são também chamados de triglicerídeos: Reação de obtenção de um triglicerídeo Se as ligações entre os grupos orgânicos simbolizados por “R” acima forem todas simples, ou seja, se o triéster derivar de um ácido graxo saturado, teremos a formação de uma gordura, como a manteiga. Mas se o ácido graxo for insaturado, com ligações duplas entre carbonos, então, teremos óleos. Os óleos e gorduras são triésteres @profmessiasnobre 82 Química Prof. Messias Nobre Características dos ésteres Principais propriedades físicas apresentadas pelos ésteres: ✓ Possuem aroma de frutas e flores; ✓ Ésteres de baixa massa molar são líquidos à temperatura ambiente e os de alta massa molar são sólidos; ✓ Quando comparados com os alcoóis e ácidos carboxílicos, os ésteres apresentam pontos de fusão e ebulição mais baixos; ✓ Em comparação com a água, os ésteres de menor massa molar são menos densos; ✓ Os ésteres de menor massa molar são polares e os de maior massa molar são apolares; ✓ Nos ésteres polares, predominam forças dipolo permanente; já nos apolares, predominam forças dipolo induzido; ✓ Os ésteres de menor massa molar são pouco solúveis em água e os de maior massa são insolúveis em água. Utilizações dos ésteres Os ésteres são muito conhecidos pelo uso como flavorizantes em alimentos industrializados, ou seja, substâncias que simulam o sabor e o aroma característico de alimentos naturais, como frutas. Além disso, os ésteres são usados ainda na fabricação de medicamentos, cosméticos, perfumes e ceras. Nomenclatura dos Ésteres A IUPAC (União Internacional da Química Pura e Aplicada) estabelece que a nomenclatura oficial dos compostos pertencentes a esse grupo deve seguir a seguinte regra: @profmessiasnobre 83 Química Prof. Messias Nobre @profmessiasnobre 84 Química Prof. Messias Nobre Devido ao fato de serem derivados de ácidos carboxílicos, existe uma nomenclatura usual (não oficial) para os ésteres, que se refere ao nome usual do ácido, mudando-se apenas a terminação ico por ato. A reação inversa a de esterificação é denominada de Hidrólise de Ester. No caso, a partir de éster e água são produzidos ácido carboxílico e álcool. @profmessiasnobre 85 Química Prof. Messias Nobre A esterificação também pode ocorrer entre um ácido inorgânico ou álcool secundário ou terciário. Nesse caso, a formação da água ocorrerá de forma diferente: o grupo hidroxila será proveniente do álcool e o hidrogênio do ácido. Um exemplo é a reação entre um ácido inorgânico e a formação de um éster inorgânico. As três moléculas de ácido orgânico (ácido nítrico) reagem com a glicerina e forma-se a trinitroglicerina (éster nitrato), um explosivo. Sais de ácidos carboxílicos Sais de ácidos carboxílicos são substâncias orgânicas oxigenadas, formadas a partir da reação de neutralização entre um ácido carboxílico e uma base inorgânica qualquer, como podemos observar na equação abaixo: @profmessiasnobre 86 Química Prof. Messias Nobre Características a) Estado físico À temperatura ambiente, os sais de ácido carboxílico são sólidos, de estrutura cristalina. b) Solubilidade Os sais de ácidos carboxílicos formados por metais alcalinos (família IA da tabela periódica) ou com amônio (cátion de fórmula NH4+) apresentam boa solubilidade em água. Os sais com qualquer outro cátion são praticamente insolúveis, principalmente os de metais pesados. c) Densidade São substâncias com uma densidade maior que a da água. d) Forças intermoleculares São moléculas de características polares mistas, já que sua parte formada por carbonos e hidrogênios apresenta um caráter apolar, e a extremidade que possui ligação iônica apresenta caráter polar. e) Ponto de fusão e de ebulição Tanto a temperatura de fusão quanto a de ebulição é bastante elevada, assim, em vez de sofrer mudança de estado físico, é mais fácil a molécula sofrer uma decomposição. f) Propriedades organolépticas (que estimulam os sentidos) Os sais de ácidos carboxílicos são inodoros (não estimulam o olfato) e adstringentes, mesmo sendo sais. Nomenclatura oficial pela União Internacional de Química Pura e Aplicada (IUPAC) Prefixo do número de carbonos + infixo + oato + de + nome do cátion @profmessiasnobre 87 Química Prof. Messias Nobre A cadeia desse sal de ácido carboxílico apresenta: - Quatro átomos de carbono (prefixo but); - Apenas ligações simples entre os carbonos (infixo an); - Sufixo oato (por ser um sal de ácido); - Preposição de (por ser um sal); - O cátion não metálico amônio (NH4+). Assim, o nome desse sal de ácido carboxílico é etanoato de amônio. A cadeia desse sal de ácido carboxílico apresenta: - Dois átomos de carbono (prefixo et); - Apenas ligações simples entre os carbonos (infixo an); - Sufixo oato (por ser umsal de ácido); - Preposição de (por ser um sal); - O metal magnésio (Mg). Assim, o nome desse sal de ácido carboxílico é butanoato de magnésio. https://www.manualdaquimica.com/quimica-organica/sais-acidos-carboxilicos.htm @profmessiasnobre 88 Química Prof. Messias Nobre Utilizações Os sais de ácidos carboxílicos apresentam, de uma forma geral, como principal utilização a formação de sabões, ou seja, são usados em indústrias de fabricação de sabões (produto cuja ação básica é limpar). Isso ocorre porque a ação de limpeza é determinada por moléculas que apresentam uma parte polar (por apresentarem ligação iônica em uma extremidade) e uma parte apolar (por apresentar uma sequência de carbonos e hidrogênios), como é o caso dos sais de ácidos carboxílicos. Anidridos orgânicos Os anidridos orgânicos são compostos derivados de reações de desidratação dos ácidos carboxílicos. Daí a origem de seu nome, pois anhydros, em grego, significa “sem água”. Desse modo, na reação de formação dos anidridos, duas moléculas de um ácido carboxílico reagem para originar uma molécula do anidrido. Abaixo temos o exemplo da formação do anidrido mais importante, o anidrido acético ou anidrido etanoico: Assim, o grupo funcional característico dos anidridos é: @profmessiasnobre 89 Química Prof. Messias Nobre Existem anidridos normais ou simétricos, que são como o anidrido acético, e são assim denominados porque seus radicais são os mesmos. Se os radicais forem diferentes, dizemos que o anidrido é misto. Além disso, existem anidridos cíclicos. Nomenclatura oficial dos anidridos A nomenclatura oficial dos anidridos, segundo a IUPAC (União Internacional de Química Pura e Aplicada), é feita baseada no ácido do qual ele foi formado, ou seja, troca-se a palavra “ácido” por “anidrido”. Por exemplo, no caso mostrado acima, o ácido de origem foi o ácido etanoico ou ácido acético, assim o anidrido resultante foi o anidrido etanoico ou anidrido acético. A estrutura dessa nomenclatura é a seguinte: Anidrido Butanoico Anidrido Etanoicopropanoico Conforme já dito, o anidrido acético é muito importante, pois ele é usado na obtenção do ácido acetilsalicílico (AAS), conhecido comumente como aspirina e usado como antitérmico. @profmessiasnobre 90 Química Prof. Messias Nobre FUNÇÕES NITROGENADAS As funções nitrogenadas são aquelas que, além do carbono e do hidrogênio, possuem o elemento nitrogênio. Algumas também podem ter o oxigênio. Os principais grupos funcionais que contêm o nitrogênio são: ✓ Aminas: compostos derivados da amônia (NH3) pela substituição de um ou mais hidrogênios por cadeias carbônicas. As aminas são muito usadas na produção de corantes, explosivos e certos tipos de sabão. ✓ Amidas: possuem o nitrogênio ligado diretamente ao grupo carbonila (N – C = O). As amidas são utilizadas na produção de medicamentos, fertilizantes e adubos; na alimentação do gado, em explosivos, resinas e polímeros, além das sínteses de outros compostos orgânicos. ✓ Isonitrilos: Os isonitrilos ou isocianetos são compostos que apresentam um radical orgânico R ligado ao grupo isocianeto (NC). São substâncias bastante tóxicas e de cheiro desagradável, porém são muito utilizadas em sínteses orgânicas. ✓ Nitrilas: As nitrilas ou cianetos são compostos que possuem o grupo CN. São substâncias muito tóxicas que já foram até mesmo usadas como venenos, mas também são utilizadas como solventes orgânicos para extração de pesticidas de plantas, sementes e produtos derivados da soja; além de serem matéria-prima para a fabricação de fibras têxteis e polímeros acrílicos. ✓ Nitrocompostos: Apresentam o grupo nitro (NO2) ligado a uma cadeia carbônica. O nitrobenzeno é o nitrocomposto aromático mais importante, sendo usado como solvente de substâncias orgânicas. Além disso, os nitrocompostos aromáticos são utilizados como explosivos, tais como a trinitroglicerina (TNG) e o 2,4, ✓ 6-trinitrotolueno (TNT). @profmessiasnobre 91 Química Prof. Messias Nobre Aminas As aminas são bases orgânicas, que são obtidas a partir da substituição de um, dois ou três átomos de hidrogênio da amônia (NH3) por cadeias carbônicas. Portanto, o grupo funcional das aminas pode ser um dos três abaixo: De acordo com a quantidade de hidrogênios substituídos, as aminas podem ser classificadas em: ✓ Aminas primárias: 1 hidrogênio substituído; ✓ Aminas secundárias: 2 hidrogênios substituídos; ✓ Aminas terciárias: 3 hidrogênios substituídos. Nomenclatura oficial A nomenclatura oficial das aminas primárias segue a seguinte regra estabelecida pela IUPAC: @profmessiasnobre 92 Química Prof. Messias Nobre Lembrando que se houver insaturações ou ramificações, é necessário numerar a cadeia partindo da extremidade mais próxima do grupo NH2 e mostrar em qual carbono ocorre. H3C — NH2: metanamina H3C — CH2 —NH2: etanamina H3C — CH2 — CH2 — CH2 —NH2: butan-1-amina NH2 | H3C — CH — CH2 — CH2 — CH2 —CH3: hexan-2-amina NH2 | H3C — CH2 — CH — C = CH — CH3: hex-3-en-3-amina CH3 NH2 | | H3C — CH — CH — CH2 —CH3: 2-metil-pentan-3-amina CH3 NH2 | | H3C — CH — CH2 — CH —CH3: 4-metil-pentan-2-amina Principais propriedades das aminas As aminas possuem caráter básico porque elas derivam da amônia e seu átomo de nitrogênio possui um par de elétrons não compartilhados, sendo possível, portanto, oferecer esse par de elétrons (segundo a teoria eletrônica de Gilbert Newton Lewis, uma base é toda espécie química capaz de oferecer um par de elétrons). Além disso, o par de elétrons possibilita que as aminas também possam receber um próton H+ (segundo a teoria protônica de Brönsted -Lowry, base é toda espécie química capaz de receber um próton H+). As aminas podem ser encontradas nas condições ambientes dos três estados de agregação: ✓ Gases: Aminas com 1 a 3 substituintes metil e a etilamina; ✓ Líquidas: Da propilamina à dodecilamina; ✓ Sólidas: Aminas com mais de 12 átomos de carbono (acima da dodecilamina) são sólidas. @profmessiasnobre 93 Química Prof. Messias Nobre A metilamina e a etilamina têm o cheiro parecido com o da amônia, as demais aminas possuem cheiro de peixe, que pode ser eliminado com caldo de limão. Inclusive, uma das aminas responsáveis pelo cheiro do próprio peixe é a trimetilamina. A trimetilamina é responsável pelo cheiro de peixe podre As aminas aromáticas são tóxicas e letais. ✓ São compostos polares; ✓ Aminas primárias e secundárias são capazes de realizar ligações de hidrogênio; ✓ Aminas terciárias realizam interação dipolo permanente; ✓ As aminas com até cinco carbonos são solúveis em água e etanol. Já as aminas com seis ou mais carbonos são praticamente insolúveis em água, mas solúveis em solventes orgânicos; ✓ Aminas que apresentam estrutura aromática são mais densas que a água; ✓ Aminas que apresentam de um a três carbonos são gasosas em temperatura ambiente. Já as que apresentam de quatro a doze carbonos são líquidas em temperatura ambiente; ✓ De uma forma geral, as aminas apresentam ponto de fusão e de ebulição mais elevados apenas em relação a qualquer composto orgânico apolar. Aminas no cotidiano No cotidiano, esse grupo funcional é encontrado nas moléculas de muitas substâncias estimulantes e em drogas, tais como a cafeína, a nicotina, anfetaminas (um de seus derivadosé o ecstasy), a cocaína e o crack. https://brasilescola.uol.com.br/quimica/ligacoes-hidrogenio.htm https://brasilescola.uol.com.br/quimica/forca-intermolecular-dipolo-dipolo.htm @profmessiasnobre 94 Química Prof. Messias Nobre Exemplos de aminas estimulantes: nicotina, cafeína e cocaína As vitaminas fundamentais para a manutenção da vida são também aminas, daí o seu nome: “vital + amina”. Mas nem todas as vitaminas são aminas. Nos alimentos e no nosso organismo existem também os aminoácidos, que são compostos com o grupo amino e também com o grupo carboxila. Também estão presentes em anestésicos, antibióticos, um exemplo é a penicilina, e em antidepressivos, como a fluoxetina. Molécula de fluoxetina, caixa e cartela de pílulas de medicamento antidepressivo @profmessiasnobre 95 Química Prof. Messias Nobre As aminas são usadas na síntese de compostos orgânicos, na produção de certos tipos de sabões e na vulcanização da borracha. As aminas aromáticas são muito usadas na fabricação de corantes (como a anilina, que é a benzenoamina) e de explosivos. Amidas As amidas são compostos que possuem em sua estrutura um hidrogênio ligado diretamente a um grupo carbonila, que é o carbono realizando uma dupla ligação com o oxigênio. Teoricamente é como se um dos hidrogênios da amônia (NH3) fosse substituído por um grupo acila. Assim, o grupo funcional das amidas é o seguinte: Grupo funcional das amidas Classificação das amidas Amida simples ou não substituída É a amida que apresenta dois hidrogênios ligados ao nitrogênio do grupo funcional. Amida monossubstituída É a amida que apresenta apenas um hidrogênio ligado ao nitrogênio do grupo funcional, já que o outro foi substituído por radical orgânico. https://brasilescola.uol.com.br/o-que-e/quimica/o-que-sao-amidas.htm https://brasilescola.uol.com.br/o-que-e/quimica/o-que-sao-amidas.htm @profmessiasnobre 96 Química Prof. Messias Nobre Amida dissubstituída É a amida que não apresenta nenhum hidrogênio ligado ao nitrogênio do grupo funcional, já que todos eles foram substituídos por radicais orgânicos. Nomenclatura das amidas Antes de falarmos sobre a nomenclatura das amidas, vale relembrar que esses compostos são um grupo de substâncias orgânicas nitrogenadas que apresentam o grupo acila (C=O) ligado diretamente a um átomo de nitrogênio, o qual pode ter apenas hidrogênios ou radicais orgânicos. Elas podem ser originadas a partir da reação química entre um ácido carboxílico e uma amina ou entre um ácido carboxílico e a amônia, como podemos observar na equações representadas a seguir: Equação de formação de uma amida a partir da amônia Equação de formação de uma amida a partir de uma amina https://brasilescola.uol.com.br/o-que-e/quimica/o-que-sao-amidas.htm @profmessiasnobre 97 Química Prof. Messias Nobre Em todas as equações fornecidas, é possível perceber que a hidroxila presente na carboxila do ácido é substituída pelo nitrogênio da amina ou da amônia. O nitrogênio pode estar ligado a dois hidrogênios, a um hidrogênio e a um radical ou a três radicais. A regra de nomenclatura IUPAC que deve ser utilizada para uma amida é: Prefixo + Infixo + amida Na qual: Prefixo: sempre está relacionado à quantidade de carbonos presentes na cadeia;Infixo: sempre relacionado ao tipo de ligações existentes entre os átomos de carbono da cadeia. Nesse exemplo, uma amida contém 5 (prefixo pent) átomos de carbono, e apenas ligações simples (infixo an) entre esses átomos de carbono. Por essa razão, seu nome é pentanamida. Caso a amida seja ramificada, o nome e a posição de cada radical serão escritos antes do prefixo, conforme foi convencionado. Observe o exemplo abaixo: Amida ramificada Como a amida é ramificada, é fundamental determinar sua cadeia principal (com maior número de carbonos a partir do grupo funcional), a qual está numerada acima. Nesse caso, a cadeia principal tem 6 carbonos (prefixo hex), apenas ligações simples (infixo an) entre os carbonos e um radical isopropil no carbono 3. O nome dessa amida é, portanto, 3-isopropil-hexanamida. https://brasilescola.uol.com.br/o-que-e/quimica/o-que-sao-amidas.htm https://brasilescola.uol.com.br/o-que-e/quimica/o-que-sao-amidas.htm @profmessiasnobre 98 Química Prof. Messias Nobre Nomenclatura de amida monossubstituída Uma amida monossubstituída é aquela em que um dos hidrogênios do grupo NH2, presente no grupo acila, é substituído por um radical orgânico qualquer. Nesse caso, basta indicar o termo N e o nome do radical antes de fornecer o nome da cadeia da amida localizada no grupo acila. Como essa amida, além de substituída, é ramificada, é fundamental determinar sua cadeia principal. Assim, temos uma cadeia principal com 6 carbonos (prefixo hex), apenas ligações simples (infixo an) entre os carbonos, um radical metil no carbono 3 e um radical etil no nitrogênio. Dessa forma, o nome dessa amida é N-etil-3-metil-hexanamida. Nomenclatura de amida dissubstituída A amida dissubstituída é aquela em que os dois hidrogênios do grupo NH2, presente no grupo acila, foram substituídos por radicais orgânicos quaisquer. Nesse caso, basta indicar o termo N e o nome de cada um dos radicais (separados por hífen) antes de fornecer o nome da cadeia da amida localizada no grupo acila. https://brasilescola.uol.com.br/o-que-e/quimica/o-que-sao-amidas.htm @profmessiasnobre 99 Química Prof. Messias Nobre A cadeia, à esquerda do grupo acila (N-C=O), não apresenta radical orgânico, mas o nitrogênio do grupo acila apresenta duas ramificações: um radical metil e um etil. A cadeia possui três carbonos (prefixo prop) e apenas ligações simples entre os carbonos (infixo an). Para a nomenclatura, uniremos o prefixo prop, o infixo an e o sufixo amida, precedidos pelos nomes dos radicais e sua posição N. Assim sendo, o nome do composto é N-etil-N-metil-propanamida Nomenclatura de amida de cadeia fechada As amidas com cadeias fechadas apresentam uma regra de nomenclatura específica, a saber: Nome do hidrocarboneto + carboxiamida Essa amida apresenta uma parte fechada, que se refere ao hidrocarboneto indicado na nomenclatura, quatro carbonos (prefixo but) e apenas ligações simples (infixo an) entre os carbonos. Para a nomenclatura, uniremos o prefixo but, o infixo an e o sufixo amida. Assim sendo, o nome do composto é Ciclobutano-carboxiamida Características físicas das amidas ✓ São menos densas que a água; ✓ Apresentam caráter básico; ✓ Apresentam moléculas polares; ✓ As forças intermoleculares que mantêm as moléculas das amidas coesas são as dipolo permanente; ✓ São encontradas no estado sólido à temperatura ambiente, com exceção da metanamida, que é líquida; @profmessiasnobre 100 Química Prof. Messias Nobre ✓ Apresentam boa solubilidade em água quando possuem poucos átomos de carbono. Porém, quanto maior o número de carbono, menor a solubilidade em água, e maior a solubilidade em solventes orgânicos; ✓ Possuem ponto de fusão e de ebulição maiores, quando comparados a outros compostos orgânicos. Utilizações das amidas ✓ De uma forma geral, as amidas são utilizadas, por exemplo: ✓ Na síntese (produção) de diversos compostos orgânicos; ✓ Na fabricação de explosivos; ✓ Na produção de lacas (certo tipo de resina); ✓ Na produção de fertilizantes; ✓ Na produção de medicamentos; ✓ Na produção de cremes e pomadas. A amida que possui maior importância comercial é, na verdade, uma diamida do ácido carbônico: a ureia. Abaixo temos a sua fórmula, veja que ela possui dois grupos NH2 ligados a um grupo acila: Fórmula da ureia A ureia é um sólido branco, cristalino, solúvel em água e foi o primeirocomposto orgânico sintetizado em laboratório. Ela é muito usada como matéria-prima na fabricação de fertilizantes e adubos. Ela também é utilizada na alimentação do gado, em explosivos, em resinas, polímeros, nas sínteses de outros compostos orgânicos e como intermediário na preparação de medicamentos. @profmessiasnobre 101 Química Prof. Messias Nobre Por exemplo, os barbitúricos, muito utilizados em remédios sedativos, principalmente em casos de ansiedade e distúrbios psicológicos, são uma classe de compostos derivados de uma amida chamada de ácido barbitúrico, o qual está representado abaixo. Fórmula química do ácido barbitúrico Nos seres humanos e nos animais, a ureia é eliminada por meio da urina, sendo o produto final da degradação de moléculas nitrogenadas existentes no organismo. Nos seres humanos, a ureia corresponde à taxa de 2 a 55% em massa na composição da urina Nitrilas ou Cianetos As nitrilas, também denominadas cianetos, são uma classe de compostos orgânicos em que seu grupo funcional (- C ≡N) é obtido substituindo-se o hidrogênio do gás cianídrico (HCN – daí o nome cianeto) por algum radical orgânico. O próprio gás cianídrico é considerado uma nitrila. Esse gás cianídrico (HCN) foi obtido pela primeira vez em 1782, através da reação entre o azul da Prússia (Fe[Fe(CN)6]) e o ácido sulfúrico (H2SO4), por isso passou a ser conhecido também como ácido prússico. @profmessiasnobre 102 Química Prof. Messias Nobre A nomenclatura das nitrilas ou cianetos é realizada de duas formas principais: As nitrilas geralmente são substâncias tóxicas que fazem mal à saúde e podem até matar, dependendo da concentração no organismo. Isso acontece porque o íon CN- reage com o ácido clorídrico (HCl) do suco gástrico produzido no estômago e forma o gás cianídrico (HCN) que impede a enzima citocromoxidase de consumir o gás oxigênio transportado pelo sangue, causando parada da respiração celular, o que gera, consequentemente, a morte das células. Se isso ocorrer nos centros vitais do organismo, a pessoa morre. Um exemplo que mostra essa toxidade é que o gás cianídrico era usado em câmaras de execução de prisioneiros nos Estados Unidos. Além disso, os cianetos de sódio e de potássio foram muito usados como venenos. Em 1916, um famoso monge russo chamado Rasputin sofreu uma tentativa de envenenamento através de um pudim com cianeto. No entanto, por tratar-se de um pudim, ele não morreu, pois alguns açúcares se combinam com o cianeto e formam a cianidrina, que praticamente não tem toxidade. @profmessiasnobre 103 Química Prof. Messias Nobre Rasputin por muito tempo foi acusado de “poderes satânicos” porque não morreu em uma tentativa de envenenamento com cianeto. Na natureza, o polidésmido é uma espécie da ordem dos miriápodes que produz ácido cianídrico para defender-se de seus predadores. O polidésmido é um artrópode cego que produz ácido cianídrico @profmessiasnobre 104 Química Prof. Messias Nobre A amigdalina mostrada a seguir é uma nitrila aromática que está presente em sementes de várias frutas, como pêssego, cereja, maçã e uva. Mas a concentração dessa substância nessas sementes é tão pequena que não nos causa mal algum. A amgdalina é uma nitrila presente em sementes de várias frutas As folhas e as raízes da mandioca-brava mostradas a seguir também são um exemplo de fontes da amgdalina. Por isso, antes de ser servida como alimentação para o gado, ela deve ser picada e colocada no sol para que o HCN evapore. Para ser consumida pelo ser humano, suas folhas devem ser cozidas por vários dias. As folhas e as raízes da mandioca-brava possuem amgdalina @profmessiasnobre 105 Química Prof. Messias Nobre No processo de galvanoplastia (técnica que permite dar um revestimento metálico a um objeto por colocá-lo no lugar do cátodo no circuito da eletrólise), usa-se cianeto e há produção do íon CN- – um resíduo tóxico perigoso que pode parar nos esgotos, representando uma grande ameaça para o meio ambiente. Para diminuir os impactos ambientais dos efluentes da galvanoplastia, o cianeto é geralmente oxidado a cianato, que é menos tóxico e hidrolisa-se. Esse procedimento produz um resíduo sólido em uma quantidade muito alta e de descarte com custos elevados. Por isso, na prática, a maioria das empresas estoca esse resíduo, pois há um grande deficit de aterros de classe I, que são para resíduos perigosos. Mas as nitrilas também possuem aplicações importantes. Por exemplo, a acetonitrila ou etanonitrila (mostrada na figura inicial) é muito utilizada como solvente orgânico para extração de pesticidas de plantas, sementes e produtos derivados da soja. Outro exemplo é a propenonitrila (cianeto de vinila), que é uma importante matéria-prima na fabricação de fibras têxteis e polímeros acrílicos, como as lãs sintéticas denominadas orlon. Propriedades importantes ✓ Em razão da presença de nitrogênio, que é muito eletronegativo, os nitrilos são considerados compostos polares e, por isso, suas moléculas interagem por dipolo permanente; ✓ Mesmo sendo polares, apresentam péssima solubilidade em água, pois a maior parte da cadeia dos nitrilos é composta por hidrocarbonetos; ✓ O estado físico dos nitrilos em temperatura ambiente depende da quantidade de carbonos na cadeia. Se eles apresentarem de 2 a 14 átomos de carbono, serão líquidos; caso contrário, serão sólidos; ✓ Apresentam elevada toxicidade; ✓ Possuem elevados pontos de fusão e de ebulição quando comparados com outras substâncias orgânicas de massa molar aproximada; ✓ São mais densos que a água; ✓ São compostos bastante reativos e, por isso, muito utilizados em sínteses orgânicas. Isonitrilo ou isocianeto O termo isonitrilo, ou isocianeto, refere-se à função orgânica nitrogenada que apresenta o grupo funcional isocianeto (NC) ligado a um radical orgânico qualquer (R). O grupo isocianeto apresenta os elementos químicos carbono e nitrogênio dispostos da seguinte forma: Podemos observar no grupo funcional isocianeto que, entre o carbono e o hidrogênio, há uma ligação dupla e uma ligação dativa. Essas ligações são necessárias para que ocorra a estabilização do átomo de carbono, já que ele está ligado exclusivamente ao átomo de nitrogênio. A ligação simples disposta à esquerda do nitrogênio é realizada com o radical orgânico para que o átomo de nitrogênio fique estável também, como descrito a seguir: @profmessiasnobre 106 Química Prof. Messias Nobre De uma forma geral, os isonitrilos são derivados do ácido inorgânico isocianídrico (HNC), em uma reação com um álcool orgânico, por exemplo. Nesse processo, ocorre a troca de posição do hidrogênio do ácido com o radical do álcool, resultando no isonitrilo e em uma molécula de água. A equação a seguir representa a formação de um isonitrilo a partir do ácido: Nomenclatura oficial A nomenclatura oficial (IUPAC) de um isonitrilo é feita de forma simples por meio da seguinte regra: Nome do radical + Carbilamina Todavia, para nomear um isonitrilo, a regra usual abaixo também pode ser utilizada: Isocianeto + de + nome do radical + a O radical ligado ao grupo de isocianeto é o butil, logo, essa cadeia pode ser chamada de Butil-carbilamina (Iupac) ou Isocianeto de butila (usual). O radical ligado ao grupo de isocianeto é o isobutil, logo, essa cadeia pode ser chamada de Isobutil-carbilamina (Iupac) ou Isocianeto de isobutila (usual). @profmessiasnobre 107 Química Prof. Messias Nobre O radical ligado ao grupo de isocianeto é o hexil, logo, essa cadeia pode ser chamada de Hexil- carbilamina (IUPAC) ou Isocianeto de hexila (usual). PropriedadesFísicas e Químicas ✓ São compostos que apresentam um densidade inferior à densidade da água; ✓ São bastante solúveis em solventes pertencentes às funções orgânicas álcool e éter; ✓ A força intermolecular que prevalece nesses compostos é a dipolo permanente; ✓ Quando comparados a outros compostos orgânicos que apresentam massa molar semelhante, eles apresentam ponto de fusão e de ebulição mais elevados; ✓ Os isonitrilos de cadeias menores são encontrados no estado líquido em temperatura ambiente. Já os de cadeias maiores são sólidos nessa temperatura; ✓ Quando estão no estado líquido, são incolores; ✓ Apresentam um odor muito desagradável; ✓ São compostos químicos mais reativos do que os compostos denominados de nitrilos; ✓ Trata-se de compostos químicos muito utilizados em diversas sínteses orgânicas. @profmessiasnobre 108 Química Prof. Messias Nobre Nitrocompostos Nitrocomposto é um composto orgânico derivado da reação química entre o ácido nítrico (HNO3) e um alcano (hidrocarboneto saturado de cadeia aberta) ou um aromático. Quando o ácido nítrico reage com o alcano ou o aromático, ocorre uma reação de substituição na qual o ácido perde um grupo hidroxila (OH), e o composto orgânico perde um hidrogênio: Em seguida, temos a formação de uma molécula de água, resultante da união entre o OH e o H, enquanto o grupo NO2 (que restou do ácido) liga-se no alcano ou no aromático, formando o nitrocomposto. Assim, a principal característica estrutural de um nitrocomposto é a presença de um ou mais grupos nitro (NO2) ligados a um alcano ou a um aromático. @profmessiasnobre 109 Química Prof. Messias Nobre Propriedades ✓ Com relação às propriedades físicas, podemos destacar: ✓ Em geral, são líquidos viscosos em temperatura ambiente (com exceção dos nitrocompostos de massa molar baixa, que são líquidos fluidos); ✓ Possuem pontos de fusão e de ebulição elevados; ✓ São mais densos que a água; ✓ Em geral, são insolúveis em água, com exceção do nitrometano e do nitroetano; ✓ Quando formados por cadeia alifática, possuem um aroma agradável e não são venenosos. Agora, se formados por cadeia aromática, são venenosos e possuem um aroma desagradável; ✓ O tipo de força intermolecular que une suas moléculas é o dipolo permanente, já que apresentam características polares. Em relação às propriedades químicas, devemos saber que os nitrocompostos são bastante reativos, ou seja, são utilizados em diversas reações orgânicas, como as reações de substituição. Nomenclatura A regra de nomenclatura oficial, proposta pela IUPAC (União Internacional da Química Pura e Aplicada), para os nitrocompostos é: @profmessiasnobre 110 Química Prof. Messias Nobre Inicialmente, é interessante numerar a cadeia do nitrocomposto (sempre a partir do carbono mais próximo do carbono que apresenta o grupo nitro): Ao numerar a cadeia do nitrocomposto, temos que nela há cinco átomos de carbono (prefixo pent), apenas ligações simples entre os carbonos (infixo an) e o grupo nitro no carbono 2. O nome dessa estrutura é 2-nitropentano. Inicialmente, é interessante numerar a cadeia do nitrocomposto (sempre a partir do carbono mais próximo do carbono que apresenta o grupo nitro) seguindo até a extremidade que apresenta um maior número de carbonos para a cadeia principal: Ao numerar a cadeia do nitrocomposto, temos que nela há 5 átomos de carbono (prefixo pent), apenas ligações simples entre os carbonos (infixo an), dois radicais metil (nos carbonos de número 3 e 4) e o grupo nitro no carbono 2. O nome dessa estrutura é 3,4-dimetil-2-nitropentano. @profmessiasnobre 111 Química Prof. Messias Nobre Propriedades O TNT (2,4,6- trinitrotolueno), usado em explosivos, é o nitrocomposto aromático mais conhecido @profmessiasnobre 112 Química Prof. Messias Nobre Iminas Imina é o grupo funcional que contém u m carbono ligado por meio de uma ligação dupla a um átomo de nitrogênio, sendo este ligado a um grupo alquila ou arila. Esse grupo orgânico é também conhecido como base de Schiff e recebeu esse nome graças a Hugo Schiff, um italiano naturalizado descobridor dessa classe. A extração desse tipo de composto pode ser feita por meio de síntese em que temos uma amina aromática com um composto carbonila e que com a adição nucleofílica origina um hemiaminal. Essa última substância sofre uma desidratação , tornando-se uma imina estável. Abaixo temos uma reação mostrando a obtenção de uma base de Schiff. Apesar de serem duas funções com rara incidência em concursos e vestibulares, é bastante útil conhecermos seus grupos funcionais, pois de certa forma se assemelham às amidas e aminas, respectivamente. Imina: nitrogênio efetuando dupla ligação com o carbono. As iminas são o produto da condensação do amoníaco ou uma amina primária com uma cetona ou um aldeído. De forma análoga à dupla ligação dos alquenos, as iminas podem apresentar isomeria Z/E. Cabe se esperar que os critérios de estabilidade relativa de um isômero relacionado ao outro sejam os mesmos que com os alquenos (impedimento estérico). Igualmente como na tautomeria ceto-enólica, também existe a tautomeria imina-enamina com predomínio da primeira (a imina). @profmessiasnobre 113 Química Prof. Messias Nobre Nomenclatura das Iminas Os compostos de estrutura geral R-CH=N-R’ ou RR’’C=NR podem ser também denominados como iminas N-substituídas ou como derivados ‘ilideno’ de uma amina R’-NH2 CH3 – CH2 – CH2 - CH2 – CH2 - CH = NH Hexilidenoazano Hexan-1-imina Hexilidenoamina CH3 – CH = N – CH3 Etilideno(metil)azano N – metiletanimina N – metililidenoamina Síntese O mecanismo de formação da imina, de maneira simplificada, começa com a adição nucleófila da amina sobre o carbonilo eletrófilo do aldeído ou cetona, formando-se um hemiaminal como intermediário, o qual na continuação perde uma molécula de água para conduzir à imina. A reação habitualmente requer catálise ácida. Além de ser uma reação de equilíbrio para conduzi-la até o produto há de se eliminar a água do meio de reação azeotropicamente ou mediante agentes desidratantes. As formações de iminas está favorecida quando existe conjugação da ligação dupla carbono- nitrogênio com algum substituinte, tipicamente grupos arilo. Nestes casos a imina é relativamente estável. @profmessiasnobre 114 Química Prof. Messias Nobre Propriedades físico-químicas das Iminas As iminas apresentam o grupo CN em sua composição o que poderia contribuir para tornar a molécula polar, porém no caso das nitrilas, embora elas possuam o grupo –CN com alta polaridade, essa parte da molécula não é capaz de compensar a fração apolar da substância, tornando - as insolúveis em água. As iminas se assemelham a s amidas terciárias apresentando por isso propriedades bastantes semelhantes a esses compostos Compostos sulfurados ou tiocompostos Os compostos sulfurados ou tiocompostos são compostos orgânicos que possuem um ou mais átomos do elemento enxofre em sua estrutura. Daí o uso do termo tio, que é uma palavra que vem do grego theion, que significa “enxofre”. O enxofre pertence à família 16 da tabela periódica, vindo exatamente abaixo do elemento oxigênio. Desse modo, como era de se esperar, os tiocompostos possuem características parecidas com os compostos do elemento oxigênio. Observe abaixo: Alguns tiocompostos mais conhecidos são: tióis, tioéteres, tioésteres, tiocetonase tiofenóis. Eles são análogos respectivamente aos álcoois, éteres, ésteres, cetonas e fenóis. @profmessiasnobre 115 Química Prof. Messias Nobre Os compostos sulfurados possuem um odor muito forte e desagradável, tanto que o metanotiol, cuja fórmula foi representada acima, é considerado o composto com um dos piores cheiros do mundo. Em razão desta propriedade, estes tiocompostos estão presentes em muitos aspectos de nossa vida: Botijões de gás: Nos botijões de gás é adicionado o mercaptana (tiól) butan-1-tiol, que confere odor ao gás, denunciando quando há vazamentos e evitando possíveis explosões e acidentes. Gás de mostarda: Este gás, que foi usado como arma em guerras, pode causar cegueira, edema pulmonar, lesões na pele (produz bolhas dolorosas em todo o corpo do atingido) e asfixia. Ele é um tioéter de nome 2-cloroetilsulfanil-2-cloroetano, cuja fórmula estrutural é: Cl- CH2-CH2-S-CH2-CH2-Cl. É um líquido volátil, extremamente tóxico, de odor semelhante à mistura de alho com mostarda. Cebolas, cebolinhas e alho: No alho, na cebola e na cebolinha existe uma substância, cuja fórmula é: Ao cortar ou amassar o alho, suas enzimas transformam esta substância na alicina (estrutura abaixo), que é responsável pelo odor característico deles. Defesa de animais: Outro exemplo é o 3-metilbutan-1-tiol, substância presente no líquido que cangambás (Mephitis mephitis) utilizam como arma de defesa. @profmessiasnobre 116 Química Prof. Messias Nobre Ácidos sulfônicos Os ácidos sulfônicos são compostos orgânicos sulfurados formados a partir de ácido sulfúrico e hidrocarbonetos. São muito utilizados na produção de detergentes e corantes. Os ácidos sulfônicos apresentam como característica estrutural a presença do grupo sulfônico (SO3H) ligado a um carbono de uma cadeia carbônica (representada aqui por R). Representação da estrutura geral de um ácido sulfônico Esses ácidos são originados pela reação química entre um hidrocarboneto (composto formado por átomos de carbono e hidrogênio) e o ácido sulfúrico (H2SO4). Fórmula estrutural de uma molécula de ácido sulfúrico Na reação de formação de um ácido sulfônico, um grupo hidroxila do ácido interage com um hidrogênio do hidrocarboneto, o que forma uma molécula de água. Em seguida, o enxofre do ácido liga-se diretamente ao carbono que perdeu o hidrogênio no hidrocarboneto. Equação geral de formação de um ácido sulfônico @profmessiasnobre 117 Química Prof. Messias Nobre Características ✓ Em temperatura ambiente, os ácidos sulfônicos são sólidos; ✓ Possuem moléculas polares; ✓ Suas moléculas são capazes de estabelecer ligações de hidrogênio entre si; ✓ Possuem odor característico muito repugnante; ✓ Pontos de fusão e ebulição elevados, se comparado com outros compostos orgânicos; ✓ Apresentam alta solubilidade em água; ✓ Possuem alta reatividade com ácidos fortes. Nomenclatura A regra de nomenclatura estabelecida pela União Internacional da Química Pura e Aplicada (IUPAC) é a seguinte: Ácido + prefixo (nº de carbonos) + infixo (tipo de ligações entre os carbonos) + sulfônico Veja alguns exemplos de aplicação da regra de nomenclatura de ácidos sulfônicos: 1º) Ácido sulfônico com três átomos de carbono em sua estrutura. Nesse ácido sulfônico, temos os seguintes componentes: 3 átomos de carbono = prefixo prop; Ligações simples entre os carbonos = infixo an; Presença do grupo sulfônico no carbono de número 2 (posição confirmada quando numeramos a cadeia a partir do carbono da esquerda ou do carbono da direita). @profmessiasnobre 118 Química Prof. Messias Nobre Assim, o nome do ácido sulfônico com três átomos de carbono é: ácido propan-2-sulfônico. 2º) Ácido sulfônico com seis átomos de carbono em sua estrutura O ácido sulfônico em questão apresenta uma cadeia ramificada, logo, o primeiro passo é demarcar a cadeia principal. Esta deve apresentar o maior número de carbonos possível e ter o carbono ligado diretamente ao grupo sulfônico, como demonstrado a seguir: Com a determinação da cadeia principal do ácido sulfônico, podemos visualizar os seguintes componentes: • 4 átomos de carbono na cadeia principal = prefixo but; • Ligações simples entre os carbonos = infixo an; • Presença do grupo sulfônico no carbono de número 2 (posição confirmada quando numeramos a cadeia a partir do carbono da esquerda, que é o mais próximo do grupo); • Presença de dois radicais metil (CH3) nos carbonos 2 e 3 da cadeia principal. Assim, o nome do ácido sulfônico com seis átomos de carbonos é: ácido 2,3-dimetil-butan-2- sulfônico. @profmessiasnobre 119 Química Prof. Messias Nobre Utilizações ✓ Produção de detergentes; ✓ Produção de corantes orgânicos; ✓ Produção de derivados do benzeno; ✓ Produção de alguns medicamentos; ✓ Participa de sínteses orgânicas. Tioálcoois, tióis ou mercaptanas Os tioálcoois são mais conhecidos como tióis tratam-se de compostos orgânicos derivados do álcool através da substituição do átomo de oxigênio pelo enxofre. Junto ao nome do álcool coloca-se o prefixo tio, podendo-se utilizar o nome do hidrocarboneto com a terminação tiol. Características principais dos tioalcoóis ✓ São menos densos que a água; ✓ Apresentam caráter ácido intenso; ✓ São muito pouco solúveis na água; ✓ São compostos de baixa polaridade; ✓ O estado físico predominante é o gasoso. @profmessiasnobre 120 Química Prof. Messias Nobre De uma forma geral, os tioalcoóis são utilizados em reservatórios de combustíveis gasosos, como o gás de cozinha, para que, se houver algum vazamento, nós consigamos perceber. Isso é feito porque esses compostos apresentam um cheiro repugnante. Aquele cheiro característico que sentimos quando abrimos a válvula do fogão sem acender a chama não é do gás de cozinha, mas, sim, do tioálcool presente no interior do botijão. A semelhança entre um tioálcool e um álcool não se restringe apenas à estrutura. A nomenclatura desses compostos difere apenas por um termo: o ti. Veja a regra de nomenclatura determinada pela União Internacional da Química Pura e Aplicada (IUPAC) para os tioalcoóis: Prefixo (no de carbonos) + infixo (tipo de ligações) +tiol A cadeia do tioálcool representado acima não é ramificada, por isso, para realizar sua nomenclatura, basta utilizar prefixo, infixo e o sufixo tiol. Porém, é necessário identificar o número do carbono que abriga o grupo SH. Para isso, devemos numerar a cadeia a partir do carbono mais próximo do grupo SH: Como temos quatro carbonos, o prefixo é but; somente ligações simples, o infixo é an; e o grupo SH (sufixo tiol) está localizado no carbono 2. Dessa forma, o nome desse tioálcool é: Butan-2-tiol @profmessiasnobre 121 Química Prof. Messias Nobre A cadeia do tioálcool representado acima é ramificada, por isso, devemos localizar a cadeia principal, que deve conter o carbono ligado ao grupo SH e o maior número de carbonos possível. Em seguida, numeramos a cadeia a partir do carbono mais próximo do grupo SH. Ao delimitar a cadeia principal, observa-se um radical metil (CH3) no carbono 3 da cadeia. Como a cadeia principal apresenta cinco carbonos, utilizamos o prefixo pent; somente ligações simples, utilizamos o infixo an; e o grupo SH (sufixo tiol) está localizado no carbono 2. Dessa forma, o nome desse tioálcool é: 3-metil-pentan-2-tiol Os tioalcoóis ainda apresentam uma regra de nomenclatura usual, que é a seguinte: Nome do radical + mercaptan ou mercaptana Para realizar a nomenclatura usual de um tioálcool, devemos circular o grupo SH para poder visualizar o radicalque está ligado a ele. Acompanhe os dois exemplos abaixo: @profmessiasnobre 122 Química Prof. Messias Nobre Quando circulamos o grupo SH na fórmula acima, observamos o grupo (H3C-CH-CH3), que é o radical isopropil. Assim, para fornecer o nome usual desse tioálcool, basta escrever o nome do radical observado seguido do termo mercaptan: Isopropil-mercaptana Tioéter ou Sulfeto Um tioéter é um composto orgânico classificado como sulfurado pelo fato de apresentar átomos de enxofre na sua composição (S). Antes de um estudo mais detalhado sobre o assunto, é importante relembrar o que é um éter. Os éteres são funções orgânicas oxigenadas que apresentam dois radicais orgânicos ligados a um átomo de oxigênio. Veja um exemplo: Já o tioéter sempre apresenta dois radicais orgânicos ligados a um átomo de enxofre, como podemos observar no exemplo a seguir: Por essa razão, podemos representar um tioéter com a seguinte fórmula geral: A presença do átomo de enxofre como átomo central favorece que os tioéteres tenham como principais características a geometria angular e sejam moléculas mais apolares. Isso se dá pelo fato de o enxofre apresentar seis elétrons na camada de valência e utilizar apenas dois nas ligações simples com os radicais. Assim, sobram quatro elétrons que não participam das ligações, formando duas nuvens eletrônicas. De acordo com as regras de Gillespie, quando o átomo central apresentar dois ligantes e duas nuvens sobrando, a geometria da molécula será angular. @profmessiasnobre 123 Química Prof. Messias Nobre Como a maior parte da molécula (os radicais) do tioéter apresenta carbono e hidrogênio, ela é considerada apolar, sendo, por isso, insolúvel em água. Esses compostos apresentam boa solubilidade em solventes orgânicos. A grande maioria dos tioéteres é sólida, mas os de cadeias menores são líquidos em temperatura ambiente. As demais propriedades dos tióetes sempre são avaliadas comparando-os com um éter orgânico. Por exemplo: possuem menores ponto de fusão e ebulição do que os éteres, além de serem bem menos reativos. A regra de nomenclatura IUPAC dos tioéteres é a seguinte: Prefixo do radical menor + tio+ prefixo do radical maior + infixo do número de carbono + infixo mais + o O radical menor é o metil (1 carbono) e o maior é o etil. No maior, vamos retirar o il do etil e acrescentar an + o. Assim, a nomenclatura desse composto será: Metil-tioetano O radical menor é o propil (carbono) e o maior é o pentil. No maior, vamos retirar o il do pentil e acrescentar an + o. Assim, a nomenclatura desse composto será: Propil-tiopentano Propriedades dos tio éteres ✓ São compostos que, em geral, apresentam geometria molecular angular; ✓ Suas moléculas apresentam baixa polaridade; ✓ Não são solúveis em água; ✓ Apresentam boa solubilidade em solventes como aldeídos, cetonas e éteres; ✓ Em geral, são mais densos que a água; ✓ Os tioéteres com poucos carbonos (mais simples) são líquidos em temperatura ambiente, e os tioéteres com um maior número de carbonos são sólidos; ✓ Seus pontos de fusão e de ebulição são baixos quando comparados com os éteres; @profmessiasnobre 124 Química Prof. Messias Nobre ✓ Apresentam baixa reatividade química, não participando, assim, de processos reacionais (reações químicas) Forma de obtenção Em geral, os tioéteres são obtidos quando colocamos um haleto orgânico (composto formado, geralmente, por um radical alquila ligado a um halogênio) para reagir com um sulfeto inorgânico, como o sulfeto de sódio (Na2S). A reação que ocorre entre o sulfeto e o haleto orgânico é de dupla troca. Nessa reação, o cátion (Na+) do sulfeto une-se ao ânion (X-) do haleto, e o ânion (S-2) do sulfeto une-se ao radical (R) alquila do haleto. Quando o cloreto de metila (H3C-Cl), por exemplo, reage com o sulfeto de sódio, temos a formação do sulfeto de metila, ou seja, um tioéter que apresenta dois radicais metil ligados ao enxofre, e do cloreto de sódio. Compostos Organometálicos Organometálicos são os compostos orgânicos que possuem pelo menos um átomo de metal ligado a um átomo de carbono. Normalmente os metais que formam esse tipo de substância são: magnésio (Mg), zinco (Zn), chumbo (Pb) e mercúrio (Hg). Dentre os organometálicos mais comuns estão os organomagnésios, mais conhecidos como compostos ou reagentes de Grignard, cujo metal ligado ao carbono é o magnésio, e ele, por sua vez, está ligado a um halogênio, que pode ser um dos seguintes elementos da família 17 da Tabela Periódica: flúor (F), cloro (Cl), bromo (Br) e iodo (I). Os compostos organometálicos são normalmente tóxicos, pois possuem metais que se acumulam no organismo e são mais solúveis em compostos orgânicos do que outros compostos inorgânicos que têm a presença desses metais. Um exemplo em que isso pode ser visto é quando garimpeiros ou indústrias jogam compostos organometálicos em lagos e rios. Os resultados são graves problemas para a saúde dos usuários dessas águas (tanto humanos como animais), como também outros problemas ecológicos. @profmessiasnobre 125 Química Prof. Messias Nobre A seguir temos três exemplos de compostos organometálicos presentes em nosso dia a dia: • Cloreto de etil-mercúrio (H3C ─ CH2 ─ HgCl): esse composto pode ser usado como fungicida na preservação de sementes. Entretanto, seu uso é muito perigoso, pois, por possuir mercúrio, ele é altamente tóxico, principalmente para o sistema nervoso; • Butil-lítio (H3C ─ CH2 ─ CH2 ─ CH2 ─ Li): esse composto é usado como iniciador de polimerização para a produção de elastômeros, isto é, polímeros com propriedades elásticas; • Tetraetil-chumbo (ou chumbotetraetila): por muito tempo esse composto foi usado como antidetonante na gasolina, pois aumentava sua octanagem e o rendimento do motor. No entanto, junto com a queima da gasolina, esse composto liberava chumbo para o meio ambiente, causando a poluição da atmosfera. Esse chumbo é tóxico, polui o meio ambiente e é especialmente perigoso porque afeta o cérebro, ocasionando efeitos na coordenação motora. Assim, em seu lugar está sendo usado outro organometálico: o ferroceno, que possui em sua estrutura dois anéis ciclopentadienila em cada lado de um ferro, conforme mostrado nas estruturas químicas abaixo: @profmessiasnobre 126 Química Prof. Messias Nobre Nomenclatura dos organometálicos CH3 │ CH2 │ H3C ─ CH2 ─Al trietilalumínio │ CH2 │ CH3 H3C ─ CH2 ─ CH2 ─ Li propil-lítio @profmessiasnobre 127 Química Prof. Messias Nobre Se for um composto de Grignard, temos: H3C ─ CH2 ─ MgCl Cloreto etil-magnésio H2C ═ CH ─ MgBr Brometo de vinil-magnésio @profmessiasnobre 128 Química Prof. Messias Nobre @profmessiasnobre 129 Química Prof. Messias Nobre HORA DA PRÁTICA DE ALQUIMIA INTRODUÇÃO À QUÍMICA 1) O composto orgânico de fórmula plana abaixo possui: a) 5 carbonos primários, 3 secundários, 1 terciário e 2 quaternários b) 3 carbonos primários, 3 secundários, 1 terciário e 1 quaternário. c) 5 carbonos primários, 1 secundário, 1 terciário e 1 quaternário. d) 4 carbonos primários, 1 secundário, 2 terciários e 1 quaternário. 2) As moléculas de nanoputians lembram figuras humanas e foram criadas para estimular o interesse de jovens nacompreensão da linguagem expressa em fórmulas estruturais, muito usadas em química orgânica. Um exemplo é o NanoKid, representado na figura: Em que parte do corpo do NanoKid existe carbono quaternário? a) Mãos. b) Cabeça. c) Tórax. d) Abdômen. e) Pés. @profmessiasnobre 130 Química Prof. Messias Nobre 3) O número de elétrons pi que participa de uma ligação tripla entre átomos de carbono é igual a: a) 2 b) 3 c) 4 d) 6 e) 8 4) A vitamina K3 pode ser representada pela fórmula a seguir. Quantos átomos de carbono e quantos de hidrogênio existem em uma molécula desse composto? a) 1 e 3 b) 3 e 3 c) 9 e 8 d) 11 e 8 e) 11 e 10 5) O ácido acetil salicílico (AAS) é um importante analgésico sintético: Sobre este ácido e os átomos de carbono assinalados na figura acima, podemos afirmar que: 00. o carbono 1 tem hibridação sp3 01. a ligação entre o carbono 2 e o oxigênio é do tipo sp2-p. 02. existem ao todo 4 ligações π (pi). 03. o carbono 3 forma ligações com ângulos de 120 graus entre si. 04. o carbono 4 pertence a um grupamento ácido carboxílico. @profmessiasnobre 131 Química Prof. Messias Nobre 6) Um alceno possui cinco átomos de carbono na cadeia principal , uma ligação dupla entre os carbonos 1 e 2 e duas ramificações, cada uma com um carbono, ligadas nos carbonos 2 e 3. sobre este alceno e incorreto afirmar que apresenta: a) quatro carbonos primários b) dois carbonos terciários c) um carbono quartenário d) um carbono secundário e) quatorze hidrogênios 7) No composto As quantidades totais de átomos de carbono primário, secundário e terciário são, respectivamente: a) 5, 2 e 3 b) 3, 5 e 2 c) 4, 3 e 5 d) 6, 4 e 4 e) 5, 6 e 5 8) Um hidrocarboneto cuja cadeia carbônica é formada por cinco carbonos, todos secundários, tem nome de: a) n-pentano. b) 2-penteno. c) ciclopentano. d) metil-ciclobutano. e) 1-penteno. 9) Em seu livro “O Homem que Matou Getúlio Vargas”, Jô Soares afirma que “a naftalina, encontrada em qualquer lugar para matar traças, misturada em dose certa, pode ser tão tóxica e fulminante quanto o cianeto”. O constituinte básico da naftalina é o naftaleno, C10H8, sobre o qual podemos afirmar que é um hidrocarboneto: a) aromático que apresenta atividade óptica. b) aromático aquiral. c) cíclico saturado. @profmessiasnobre 132 Química Prof. Messias Nobre d) acíclico. e) cíclico insaturado quiral. 10) Da refinação do Petróleo obtém-se a fração que constitui o GLP, cuja composição química predominante consiste de hidrocarbonetos: a) ramificados b) alicíclicos c) aromáticos d) saturados e) insaturados. 11) A molécula que apresenta a menor cadeia alifática, insaturada e que contém um carbono quaternário é: a) C6H12 b) C5H12 c) C2H4 d) C5H10O e) C5H10 12) A “fluoxetina”, presente na composição química do Prozac, apresenta fórmula estrutural: Com relação a esse composto, é correto afirmar que ele apresenta: a) cadeia carbônica cíclica e saturada b) cadeia carbônica aromática e homogênea c) cadeia carbônica mista e heterogênea d) somente átomos de carbonos primários e secundários e) fórmula molecular C17H16ONF @profmessiasnobre 133 Química Prof. Messias Nobre 13) A fumaça liberada na queima de carvão contém muitas substâncias cancerígenas, dentre elas os benzopirenos, como, por exemplo, a estrutura Sua cadeia carbônica corresponde a um: a) hidrocarboneto, insaturado, aromático, com núcleos condensados. b) hidrocarboneto, alicíclico, insaturado, com três núcleos condensados. c) heterocíclico, saturado, aromático. d) ciclo homogêneo, saturado, aromático. e) alqueno, insaturado, não aromático. 14) Alcinos são hidrocarbonetos: a) alifáticos insaturados com dupla ligação. b) alicíclicos insaturados com tripla ligação. c) alifáticos insaturados com tripla ligação. d) alifáticos saturados. e) alicíclicos saturados. 15) Um grupo de compostos, denominado ácidos graxos, constitui a mais importante fonte de energia na dieta do Homem. Um exemplo destes é o ácido linoleico, presente no leite humano. A sua fórmula estrutural simplificada é: CH3(CH2)4(CH)2CH2(CH)2(CH2)7COOH Sua cadeia carbônica é classificada como: a) Aberta, normal, saturada e homogênea. b) Aberta, normal, insaturada e heterogênea. c) Aberta, ramificada, insaturada e heterogênea. d) Aberta, ramificada, saturada e homogênea. e) Aberta, normal, insaturada e homogênea. 16) A cadeia carbônica abaixo é classificada como: a) Aberta, ramificada, insaturada, heterogênea b) Alicíclica, ramificada, insaturada, heterogênea @profmessiasnobre 134 Química Prof. Messias Nobre c) Acíclica, ramificada, insaturada, homogênea d) Alifática, linear, saturada, homogênea e) Aberta, linear, saturada, heterogênea 17) Qual das substâncias é um hidrocarboneto de cadeia carbônica aberta e com dupla ligação? a) Acetileno b) Eteno c) Tolueno d) Benzeno e) Antraceno 18) A umbeliferona é obtida da destilação de resinas vegetais (umbelliferae) e é usada em cremes e loções para bronzear. Classifica-se sua cadeia como: a) cíclica, alicíclica, normal insaturada. b) cíclica, aromática, mononuclear. c) cíclica, aromática polinuclear de núcleos condensados. d) cíclica, alicíclica, ramificada, insaturada. e) acíclica, aromática, polinuclear da núcleos isolados. 19) Classifique em V ou F as sentenças relacionadas aos carbonos numerados da seguinte cadeia: ( ) os carbonos I, II e IV são primários ( ) o carbono III se classifica como secundário ( ) na cadeia há somente um carbono quaternário ( ) o carbono IV recebe a classificação de terciário ( ) existem 5 carbonos primários na cadeia @profmessiasnobre 135 Química Prof. Messias Nobre 20) O gosto amargo, característico da cerveja, deve-se ao composto mirceno, proveniente das folhas de lúpulo, adicionado à bebida durante a sua fabricação. A fórmula estrutural do mirceno apresenta: a) um carbono terciário. b) cinco carbonos primários. c) cadeia carbônica heterogênea. d) cadeia carbônica saturada e ramificada. e) cadeia carbônica acíclica e insaturada. 21) Observe o composto a seguir e assinale a alternativa correspondente ao número de carbonos primários presente nesta cadeia: 2,3- dimetilbutano a) 1 b) 2 c) 3 d) 4 e) 5 22) A combustão espontânea ou muito rápida, chamada detonação, reduz a eficiência e aumenta o desgaste do motor. Ao isooctano é atribuído um índice de octana 100 por causa da sua baixa tendência a detonar. O isooctano apresenta em sua fórmula estrutural: a) um carbono quaternário e cinco carbonos primários. @profmessiasnobre 136 Química Prof. Messias Nobre b) um carbono terciário e dois carbonos secundários. c) um carbono secundário e dois carbonos terciários. d) três carbonos terciários e quatro carbonos quaternários. e) quatro carbonos primários e um carbono secundário. 23) Observe a fórmula: isobutano As quantidades totais de átomos de carbono primário, secundário e terciário são respectivamente: a) 3, 1 e 1 b) 3, 0 e 1 c) 2, 0 e 1 d) 3, 1 e 0 e) 3, 1 e 2 24) Indique na imagem a seguir a classificação para cada carbono, de acordo com o número de ligações: 25) O náilon é um polímero de condensação, mais especificamente da classe das poliamidas, que são polímeros formados pela condensação de um diácido carboxílico com uma diamida. Uma das variedades desse polímero pode ser obtida por meio de uma matéria-prima denominada de caprolactana, cuja fórmula estrutural é: Fórmula da caprolactana @profmessiasnobre 137 Química Prof. Messias Nobre Analisando essa cadeia, podemos classificá-la em: a) Fechada, insaturada, heterogênea,mononuclear. b) Alicíclica, insaturada, heterogênea, mononuclear. c) Fechada alicíclica, saturada, heterogênea, mononuclear. d) Fechada alicíclica, insaturada, homogênea, mononuclear. e) Fechada, insaturada, homogênea, mononuclear. 26) Considere as seguintes substâncias, suas fórmulas estruturais e aplicações: 1. Cl — CH2 — S — CH2 — CH2 — Cl→ gás mostarda 2. HS — CH2 — CH — CH2 — OH → antídoto no envenenamento por arsênio | SH CH3 | 3. H3C — CH — CH2 — CH2 — SH → cheiro desagradável do gambá 4. → anestésico 5. → Substância presente na fumaça do cigarro Molécula de antraceno O || 6. H3C — CH2 — CH2 — C — O — CH2 — CH3 → essência de abacaxi Qual(is) dentre essas cadeias carbônicas pode(m) ser classificada (s) como uma cadeia alifática, normal, saturada e heterogênea? a) 1, 2, 3, 6. b) Todas. c) 4,5. d) 1 e 6. e) Somente 1. @profmessiasnobre 138 Química Prof. Messias Nobre 27) O pau-rosa, típico da região amazônica, é uma rica fonte natural do óleo essencial conhecido por linalol, o qual também pode ser isolado do óleo de alfazema. Esse óleo apresenta a seguinte fórmula estrutural: OH | H3C — C = CH — CH2 — CH2 — C — CH = CH2 | | CH3 CH3 Sua cadeia carbônica deve ser classificada como: a) acíclica, ramificada, saturada e heterogênea. b) acíclica, normal, insaturada e homogênea. c) alicíclica, ramificada, insaturada e homogênea. d) acíclica, ramificada, insaturada e homogênea. e) alicíclica, normal, saturada e heterogênea. 28) O ácido etilenodiaminotetracético, conhecido como EDTA, utilizado como antioxidante em margarinas, de fórmula Fórmula do EDTA (ácido etilenodiaminotetracético Apresenta cadeia carbônica: a) acíclica, insaturada, homogênea. b) acíclica, saturada, heterogênea. c) acíclica, saturada, homogênea. d) cíclica, saturada, heterogênea. e) cíclica, insaturada, homogênea. 29) O benzopireno (estrutura representada abaixo) éum potente agente cancerígeno, presente na fumaça de cigarros, carvão, e também na atmosfera das grandes cidades. @profmessiasnobre 139 Química Prof. Messias Nobre Analise a estrutura e marque a alternativa correta que classifica a cadeia carbônica: a) hidrocarboneto insaturado. b) Hidrocarboneto alicíclico c) hidrocarboneto saturado d) alqueno insaturado 30) Dadas as fórmulas estruturais a seguir, qual delas possui cadeia carbônica homogênea, insaturada e normal: a) H3C– CH2– CH2– CH2–CH2–CH2Br b) H2C=CH – CH2– CH2– CH2– CHO c) H3C– CH2– CH2–CHO d) H3C– CH2– CH2–CH2–O– CH2– CH2– CH3 e) H3C– C(CH3)2–CH2– CO–CH2–CH3 GABARITO 1 - C 2 - A 3 - C 4 - D 5 - VVFVV 6 - C 7 - D 8 - C 9 - B 10 - D 11 - A 12 - C 13 - A 14 - C 15 - E 16 - C 17 - B 18 - B 19 - FVVVV 20 - E 21 - D 22 - A 23 - B 24 - - 25 - C 26 - D 27 - D 28 - B 29 - A 30 - B 24) @profmessiasnobre 140 Química Prof. Messias Nobre HIDROCARBONETOS 1) A OGX energia, braço de exploração de petróleo no Maranhão do grupo EBX, do empresário Eike Batista, descobriu uma reserva gigante de gás natural, uma mistura de hidrocarbonetos leves, constituído principalmente por etano, propano, isobutano, butano, pentano, isopentano, dentre outros, na cidade de Capinzal do Norte, localizada a 260km de São Luís. As reservas, segundo a OGX, têm de 10 trilhões a 15 trilhões de pés cúbicos de gás, o equivalente a 15 milhões de metros cúbicos por dia – metade do que a Bolívia manda ao Brasil diariamente. Fonte: Disponível em: <http://www.jucema.ma.gov.br>. Acesso em: 01 jul. 2013. (adaptado) A nomenclatura desses hidrocarbonetos leves, constituintes do gás natural é baseada, dentre alguns critérios, na quantidade de carbonos presentes no composto. O número correto de carbonos nos seis primeiros compostos citados no texto, são, respectivamente, a) 2, 5, 5, 3, 4, 4. b) 2, 4, 4, 3, 5, 5. c) 2, 4, 4, 5, 5, 3. d) 2, 3, 5, 5, 4, 4. e) 2, 3, 4, 4, 5, 5. 2) GLP (Gás Liquefeito de Petróleo), também conhecido popularmente como gás de cozinha, é um combustível fóssil não renovável que pode se esgotar de um dia para o outro, caso não seja utilizado com planejamento e sem excesso. Ele é composto, dentre outros gases, por propano (C3H8 ), butano (C4H10 ) e pequenas quantidades de propeno (C3H6 ) e buteno (C4H8 ). Esses compostos orgânicos são classificados como hidrocarbonetos que apresentam semelhanças e diferenças entre si. Com base no tipo de ligação entre carbonos e na classificação da cadeia carbônica dos compostos acima, pode-se afirmar que: a) os compostos insaturados são propano e butano. b) os compostos insaturados são propeno e buteno. c) os compostos insaturados são propeno e butano. d) os compostos apresentam cadeias homocíclicas. e) os compostos possuem cadeias heterocíclicas. 3) O alcatrão de hulha é um líquido escuro e viscoso que apresenta em sua composição o benzeno, o tolueno, os dimetilbenzenos, o naftaleno e o fenantreno. Sobre o tema, considere as seguintes afirmações: I. Os hidrocarbonetos aromáticos são aqueles que possuem pelo menos um anel ou núcleo aromático, isto é, um ciclo plano com seis átomos de carbono que estabelecem entre si ligações ressonantes. II. Devido à ressonância das ligações duplas, os aromáticos não são compostos estáveis e só reagem em condições enérgicas. III. O metilbenzeno, conhecido comercialmente por tolueno, é um composto aromático derivado do benzeno e possui fórmula molecular C7H14. @profmessiasnobre 141 Química Prof. Messias Nobre IV. O benzeno é um composto aromático bastante estável devido à ressonância das ligações duplas. Está correto apenas o que se afirma em: a) I, II e IV. b) II, III e IV. c) I, II e III. d) I, III e IV. e) I e IV. 4) A sigla BTEX faz referência a uma mistura de hidrocarbonetos monoaromáticos, poluentes atmosféricos de elevada toxidade. Considere a seguinte mistura BTEX: Ao fim de um experimento para separar, por destilação fracionada, essa mistura, foram obtidas três frações. A primeira e a segunda frações continham um composto distinto cada uma, e a terceira continha uma mistura dos outros dois restantes. Os compostos presentes na terceira fração são: a) xileno e benzeno b) benzeno e tolueno c) etilbenzeno e xileno d) tolueno e etilbenzeno 5) O gás liquefeito de petróleo, GLP, é uma mistura de propano, C3H8, e butano, C4H10. Logo, esse gás é uma mistura de hidrocarbonetos da classe dos: a) alcanos. b) alcenos. c) alcinos. d) cicloalcanos. e) cicloalcenos. 6) O isooctano e outras moléculas de hidrocarbonetos ramificados são mais desejáveis, nas gasolinas comerciais, do que moléculas de cadeia linear uma vez que estas sofrem ignição de forma explosiva, causando até perda de potência. @profmessiasnobre 142 Química Prof. Messias Nobre Assinale a opção que apresenta a nomenclatura correta do isooctano: a) 2,2,3 - trimetilpentano b) 2,2,4 - trimetilpentano c) 2,2,4 - trimetilbutano d) 2,2,3 - dimetilpentano e) 2,2,4 - trimetilhexano 7) Considere as afirmações seguintes sobre hidrocarbonetos. I.Hidrocarbonetos são compostos orgânicos constituídos somente de carbono e hidrogênio. II.São chamados de alcenos somente os hidrocarbonetos insaturados de cadeia linear. III.Cicloalcanos são hidrocarbonetos alifáticos saturados de fórmula geral CnH2n. IV.São hidrocarbonetos aromáticos: bromobenzeno, p-nitrotolueno e naftaleno. São corretas as afirmações: a) I e III, apenas. b) I, III e IV, apenas. c)II e III, apenas. d) III e IV, apenas. e) I, II e IV, apenas. 8) "O Ministério da Saúde adverte: fumar pode causar câncer de pulmão." Um dos responsáveis por esse mal causado pelo cigarro é o alcatrão, que corresponde a uma mistura de substâncias aromáticas, entre elas benzeno, naftaleno e antraceno. As fórmulas moleculares dos três hidrocarbonetos citados são, respectivamente: a) C6H12 , C12H12 , C18H20 b) C6H12 , C12H10 , C18H18 c) C6H6 , C10H10 , C14H14 @profmessiasnobre 143 Química Prof. Messias Nobre d) C6H6 , C10H8 , C14H10 9) Um dos hidrocarbonetos de fórmula C5H12 pode ter cadeia carbônica a) cíclica saturada. b) acíclica heterogênea. c) cíclica ramificada. d) aberta insaturada. e) aberta ramificada 10) O gás natural é um combustível ecológico. Sua queima produz uma combustão menos poluente, melhorando a qualidade do ar quando substitui formas de energias como carvão mineral, lenha e óleo combustível. Contribui, ainda, para a redução do desmatamento. Por ser mais leve que o ar, o gás dissipa-se rapidamente pela atmosfera, em caso de vazamento. Sobre o gás natural, podemos ainda afirmar: a) É constituído principalmente por metano e pequenas quantidades de etano e propano. b) É também conhecido e comercializado como GLP (Gás Liquefeito de Petróleo). c) É constituído principalmente por gases sulfurosos e hidrocarbonetos. d) É constituído por hidrocarbonetos contendo de 6 a 10 átomos de carbono. e) É também chamado gás mostarda. 11) Além do impacto ambiental agudo advindo do derramamento de grandes quantidades de óleo em ambientes aquáticos, existem problemas a longo prazo associados à presença, no óleo, de algumas substâncias como os hidrocarbonetos policíclicos aromáticos, mutagênicos e potencialmente carcinogênicos. Essas substâncias são muito estáveis no ambiente e podem ser encontradas por longo tempo no sedimento do fundo, porque gotículas de óleo, após absorção por material particulado em suspensão na água, sofrem processo de decantação. Um agente mutagênico, com as características estruturais citadas no texto, apresenta a seguinte fórmula: 12) Alcinos são hidrocarbonetos: a) alifáticos saturados. b) alicíclicos saturados. @profmessiasnobre 144 Química Prof. Messias Nobre c) alifáticos insaturados com dupla ligação. d) alicíclicos insaturados com tripla ligação. e) alifáticos insaturados com tripla ligação. 13) No rótulo de um solvente comercial há indicação de que contém apenas hidrocarbonetos alifáticos. A partir dessa informação conclui-se que esse solvente não deverá conter, como um de seus componentes principais, o: a) tolueno. b) n-hexano. c) heptano. d) ciclohexano. e) pentano. 14) Nos motores a explosão, hidrocarbonetos de cadeia ramificada resistem melhor à compressão do que os de cadeia normal. Com esta finalidade, compostos de cadeia reta são submetidas a reações de "reforma catalítica" como a exemplificada a seguir: Os nomes do reagente e do produto são, respectivamente, a) i-octano e dimetil hexano. b) octano e 6-metil heptano. c) octano normal e 2,2-dimetil heptano. d) n-octano e 2-metil heptano. e) n-octano e i-hexano. 15) O octano é um dos principais constituintes da gasolina, que é uma mistura de hidrocarbonetos. A fórmula molecular do octano é: a) C8H18 b) C8H16 c) C8H14 d) C12H24 e) C18H38 @profmessiasnobre 145 Química Prof. Messias Nobre 16) A respeito dos hidrocarbonetos a seguir, assinale a opção FALSA: a) São todos aromáticos. b) Pertencem todos à mesma série homóloga. c) Suas propriedades físicas variam de forma previsível. d) São chamados respectivamente: benzeno; metil-benzeno; 1,2-dimetil benzeno; 1,3,5-trimetil bezeno; 1,2,3,4-tetrametil benzeno. e) Possuem a mesma fórmula mínima (CH)n 17) Muitas pessoas confundem a benzina com o benzeno, que são dois solventes orgânicos diferentes com nomes parecidos. A benzina, também chamada de éter de petróleo, é um líquido obtido na destilação fracionada do petróleo, de baixa massa molar, constituído por hidrocarbonetos, geralmente alifáticos, como pentano e heptano. O benzeno é um hidrocarboneto aromático, constituído por um anel benzênico. Sobre esses solventes, são feitas as seguintes afirmações: I. a molécula do benzeno apresenta três ligações duplas entre átomos de carbono; II. a energia de ligação entre os átomos de carbono no benzeno é maior que a da benzina; III. os átomos de carbono na benzina apresentam geometria tetraédrica; IV. os ângulos de ligação entre os átomos de carbono no benzeno são de 60°. As afirmativas corretas são aquelas contidas em: a) I, II, III e IV. b) I, II e III, apenas. c) I, II e IV, apenas. d) II e III, apenas. e) III e IV, apenas. 18) O petróleo em chamas produz muito mais fumaça negra do que qualquer um de seus derivados utilizados como combustíveis de veículos - gasolina, querosene, óleo diesel. Isso porque o petróleo bruto apresenta, em maior proporção, @profmessiasnobre 146 Química Prof. Messias Nobre I. hidrocarbonetos de maior massa molar. II. hidrocarbonetos de cadeias maiores e mais ramificadas. III. compostos orgânicos oxigenados, nitrogenados e sulfurados. Está correto o que se afirma SOMENTE em: a) I b) II c) III d) I e II e) II e III 19) A imprensa denunciou a venda, nos postos autorizados, de gasolina adulterada ("batizada") com solventes de ponto de ebulição mais altos, responsáveis pela formação de resíduos nocivos aos motores dos automóveis. Sabendo-se que a gasolina é rica em hidrocarbonetos com 7 a 9 átomos de carbono, escolha a opção cujo material, derivado do petróleo, poderia estar sendo usado como adulterante. a) Gás natural (metano, um átomo de carbono). b) Gás de cozinha (propano, butano. 3 e 4 átomos de carbono). c) Éter de petróleo (pentanos. 5 átomos de carbono) d) Querosene (undecanos a tetradecanos. 11 a 14 átomos de carbono) e) Álcool hidratado (etanol, C2H6O) 20) A gasolina é uma mistura na qual predominam a) hidrocarbonetos. b) álcoois. c) haletos orgânicos. d) éteres. e) cetonas. 21) Alcinos são hidrocarbonetos: a) alifáticos saturados. b) alicíclicos saturados. c) alifáticos insaturados com dupla ligação. d) alicíclicos insaturados com tripla ligação. e) alifáticos insaturados com tripla ligação. 22) O octano é um dos principais constituintes da gasolina, que é uma mistura de hidrocarbonetos. A fórmula molecular do octano é: a) C8H18 b) C8H16 c) C8H14 d) C12H24 e) C18H38 @profmessiasnobre 147 Química Prof. Messias Nobre 23) Considere as afirmações seguintes sobre hidrocarbonetos. I) Hidrocarbonetos são compostos orgânicos constituídos somente de carbono e hidrogênio. II) São chamados de alcenos somente os hidrocarbonetos insaturados de cadeia linear III) Cicloalcanos são hidrocarbonetos alifáticos saturados de fórmula geral CnH2n. IV) São hidrocarbonetos aromáticos: bromobenzeno, p-nitrotolueno e naftaleno. São corretas as afirmações: a) I e III, apenas. b) I, III e IV, apenas. c) II e III, apenas. d) III e IV, apenas. e) I, II e IV, apenas. 24) O gás liquefeito de petróleo, GLP, é uma mistura de propano, C3H8, e butano, C4H10. Logo, esse gás é uma mistura de hidrocarbonetos da classe dos: a) alcanos. b) alcenos. c) alcinos. d) cicloalcanos. e) cicloalcenos. 25) A fórmula molecular do 2,3 – dimetil butano, é: a) C6H14 b) C6H12 c) C6H10 d) C4H10 e) C4H8 26) A substância de fórmula C8H16 representa um: a) alcano de cadeia aberta. b) alceno de cadeia aberta. c) alcino de cadeia aberta. d) composto aromático. e) alcino de cadeia fechada. 27) O 2-metilpent-2-eno tem fórmula molecular: a) C6H12. b) C6H10. c) C5H12. d) C5H10. e) C5H8. @profmessiasnobre 148 Química Prof. Messias Nobre28) A OGX energia, braço de exploração de petróleo no Maranhão do grupo EBX, do empresário Eike Batista, descobriu uma reserva gigante de gás natural, uma mistura de hidrocarbonetos leves, constituído principalmente por etano, propano, isobutano, butano, pentano, isopentano, dentre outros, na cidade de Capinzal do Norte, localizada a 260 km de São Luís. As reservas, segundo a OGX, têm de 10 trilhões a 15 trilhões de pés cúbicos de gás, o equivalente a 15 milhões de metros cúbicos por dia – metade do que a Bolívia manda ao Brasil diariamente. Fonte: Disponível em: Acesso em: 01 jul. 2013. (adaptado) A nomenclatura desses hidrocarbonetos leves, constituintes do gás natural é baseada, dentre alguns critérios, na quantidade de carbonos presentes no composto. O número correto de carbonos nos seis primeiros compostos citados no texto, são, respectivamente: a) 2, 5, 5, 3, 4, 4. b) 2, 4, 4, 3, 5, 5. c) 2, 4, 4, 5, 5, 3. d) 2, 3, 5, 5, 4, 4. e) 2, 3, 4, 4, 5, 5. 29) Um dos hidrocarbonetos de fórmula C5H12 pode ter cadeia carbônica: a) cíclica saturada. b) acíclica heterogênea. c) cíclica ramificada. d) aberta insaturada. e) aberta ramificada. 30) No rótulo de um solvente comercial há indicação de que contém apenas hidrocarbonetos alifáticos. A partir dessa informação conclui-se que esse solvente não deverá conter, como um de seus componentes principais, o: a) tolueno. b) n-hexano. c) heptano. d) ciclohexano. e) pentano. GABARITO 1 - E 2 - B 3 – E 4 - C 5 - A 6 - B 7 - A 8 - D 9 - E 10 - A 11 - D 12 - E 13 - A 14 - D 15 - A 16 - E 17 - B 18 - D 19 - D 20 - A 21 - E 22 - A 23 - A 24 - A 25 - A 26 - B 27 - A 28 - E 29 - E 30 - A @profmessiasnobre 149 Química Prof. Messias Nobre FUNÇÕES OXIGENADAS 1) A sacarose (C12H22O11), também conhecida como açúcar de mesa, é um tipo de glicídio formado por uma molécula de glicose e uma de uma frutose produzida pela planta ao realizar o processo de fotossíntese. De acordo com a sua fórmula estrutural, indique as funções na molécula de sacarose: a) álcool e fenol b) álcool e éter c) álcool e cetona d) cetona e álcool e) éter e cetona 2) Na revelação de uma fotografia analógica, ou seja, de película, uma das etapas consiste em utilizar uma solução reveladora, cuja composição contém hidroquinona. A função orgânica que caracteriza esse composto é a) álcool. b) fenol. c) ácido carboxílico. d) benzeno. e) cetona. 3) O eugenol, essência extraída do cravo, é utilizado em clínicas odontológicas como anestésico eficaz no combate à dor de dente e como essência em cosméticos. Possui também efeitos antibactericida e antisséptico, que são benéficos à pele e ajudam no combate a bactérias e ferimentos, impedindo, assim, a ação de micro-organismos na pele. @profmessiasnobre 150 Química Prof. Messias Nobre As classes funcionais presentes no eugenol são: a) fenol e éter. b) aldeído e fenol. c) éter e álcool. d) cetona e aldeído. e) álcool e cetona. 4) Nas estruturas de ambas as substâncias I e II, está presente a função orgânica: a) álcool. b) aldeído. c) cetona. d) éster. e) éter. @profmessiasnobre 151 Química Prof. Messias Nobre 5) As figuras a seguir representam moléculas constituídas de carbono, hidrogênio e oxigênio. Qual das figuras representa uma molécula pertencente à função álcool? a) A. b) B. c) C. d) D. 6) O principal processo industrial utilizado na produção de fenol é a oxidação do cumeno (isopropilbenzeno). A equação mostra que esse processo envolve a formação do hidroperóxido de cumila, que em seguida é decomposto em fenol e acetona, ambos usados na indústria química como precursores de moléculas mais complexas. Após o processo de síntese, esses dois insumos devem ser separados para comercialização individual. Considerando as características físico-químicas dos dois insumos formados, o método utilizado para a separação da mistura, em escala industrial, é a a) filtração. b) ventilação. c) decantação. d) evaporação. e) destilação fracionada. 7) Uma forma de organização de um sistema biológico é a presença de sinais diversos utilizados pelos indivíduos para se comunicarem. No caso das abelhas da espécie Apis mellifera, os sinais utilizados podem ser feromônios. Para saírem e voltarem de suas colmeias, usam um feromônio que indica a trilha percorrida por elas (Composto A). Quando pressentem o perigo, expelem um feromônio de alarme (Composto B), que serve de sinal para um combate coletivo. O que diferencia @profmessiasnobre 152 Química Prof. Messias Nobre cada um desses sinais utilizados pelas abelhas são as estruturas e funções orgânicas dos feromônios. QUADROS , A. L. Os feromônios e o ensino de química. Química Nova na Escola, n. 7, maio 1998 (adaptado). As funções orgânicas que caracterizam os feromônios de trilha e de alarme são, respectivamente, a) álcool e éster. b) aldeído e cetona. c) éter e hidrocarboneto. d) enol e ácido carboxílico. e) ácido carboxílico e amida. 8) A fórmula representa a estrutura do geranial, também conhecido como citral A, um dos compostos responsáveis pelo aroma do limão. @profmessiasnobre 153 Química Prof. Messias Nobre O geranial é um composto pertencente à função orgânica: a) cetona. b) éter. c) éster. d) ácido carboxílico. e) aldeído. 9) A produção mundial de alimentos poderia se reduzir a 40% da atual sem a aplicação de controle sobre as pragas agrícolas. Por outro lado, o uso frequente dos agrotóxicos pode causar contaminação em solos, águas superficiais e subterrâneas, atmosfera e alimentos. Os biopesticidas, tais como a piretrina e a coronopilina, têm sido uma alternativa na diminuição dos prejuízos econômicos, sociais e ambientais gerados pelos agrotóxicos. Identifique as funções orgânicas presentes simultaneamente nas estruturas dos dois biopesticidas apresentados: @profmessiasnobre 154 Química Prof. Messias Nobre a) Éter e éster. b) Cetona e éster. c) Álcool e cetona. d) Aldeído e cetona. e) Éter e ácido carboxílico. 10) Alguns profissionais burlam a fiscalização quando adicionam quantidades controladas de solução aquosa de hidróxido de sódio a tambores de leite de validade vencida. Assim que o teor de acidez, em termos de ácido láctico, encontra-se na faixa permitida pela legislação, o leite adulterado passa a ser comercializado. A reação entre o hidróxido de sódio e o ácido láctico pode ser representada pela equação química: A consequência dessa adulteração é o(a): a) aumento do pH do leite. b) diluição significativa do leite. c) precipitação do lactado de sódio. d) diminuição da concentração de sais. e) aumento na concentração de íons H+. 11) A dopamina é um neurotransmissor importante em processos cerebrais. Uma das etapas de sua produção no organismo humano é a descarboxilação enzimática da L-Dopa, como esquematizado: Sendo assim, a fórmula estrutural da dopamina é: a) @profmessiasnobre 155 Química Prof. Messias Nobre b) c) d) e) 12) Uma das substâncias utilizadas em desinfetantes comerciais é o perácido de fórmula CH3CO3H. A formulação de um dado desinfetante encontrado no comércio consiste em uma solução aquosa na qual existem espécies químicas em equilíbrio, como representado a seguir. (Nessa representação, a fórmula do composto 1 não é apresentada.) @profmessiasnobre 156 Química Prof. Messias Nobre Ao abrir um frasco desse desinfetante comercial, é possível sentir o odor característico de um produto de uso doméstico. Esse odor é de: a) amônia, presente em produtos de limpeza, como limpa vidros. b) álcool comercial, ou etanol, usado em limpeza doméstica. c) acetato de etila,ou etanoato de etila, presente em removedores de esmalte. d) cloro, presente em produtos alvejantes. e) ácido acético, ou ácido etanoico, presente no vinagre. 13) O biodiesel é um biocombustível obtido a partir de fontes renováveis, que surgiu como alternativa ao uso do diesel de petróleo para motores de combustão interna. Ele pode ser obtido pela reação entre triglicerídeos, presentes em óleos vegetais e gorduras animais, entre outros, e álcoois de baixa massa molar, como o metanol ou etanol, na presença de um catalisador de acordo com a reação química: O função química presente no produto que representa o biodiesel é: a) éter. b) éster. c) álcool. d) cetona. e) ácido carboxílico. 14) Recentemente, cientistas sintetizaram um híbrido curcumin-talidomida. A estrutura desse híbrido está mostrada abaixo, em que a parte a esquerda da ligação em negrito vem do curcumin, e a parte à direita vem da talidomida. Essa combinação permitiu obter um composto muito mais eficaz contra células cancerosas que o curcumin ou a talidomida sozinhos, ou que uma mistura dos dois. @profmessiasnobre 157 Química Prof. Messias Nobre As funções orgânicas presentes na estrutura desse híbrido são: a) hidroxila fenólica, éter e cetona. b) amina, éster e hidroxila fenólica. c) amida, éster e cetona. d) amida, hidroxila fenólica e éster. e) ácido carboxílico, amina e cetona. 15) O glifosato (C3H8NO5P) é um herbicida pertencente ao grupo químico das glicinas, classificado como não seletivo. Esse composto possui os grupos funcionais carboxilato, amino e fosfonato. A degradação do glifosato no solo é muito rápida e realizada por grande variedade de microrganismos, que usam o produto como fonte de energia e fósforo. Os produtos da degradação são o ácido aminometilfosfônico (AMPA) e o N-metilglicina (sarcosina): A partir do texto e dos produtos de degradação apresentados, a estrutura química que representa o glifosato é: a) @profmessiasnobre 158 Química Prof. Messias Nobre b) c) d) e) 16) A bactéria anaeróbia Clostridium botulinum é um habitante natural do solo que se introduz nos alimentos enlatados mal preparados e provoca o botulismo. Ela é absorvida no aparelho digestivo e, cerca de 24 horas, após a ingestão do alimento contaminado, começa a agir sobre o sistema nervoso periférico causando vômitos, constipação intestinal, paralisia ocular e afonia. Uma medida preventiva contra esse tipo de intoxicação é não consumir conservas alimentícias que apresentem a Iata estufada e odor de ranço, devido à formação da substância CH3CH2CH2COOH. O composto químico identificado, no texto, é classificado como: a) cetona. b) aldeído. c) ácido carboxílico. d) éster. e) éter. @profmessiasnobre 159 Química Prof. Messias Nobre 17) O óleo da amêndoa da andiroba, árvore de grande porte encontrada na região da Floresta Amazônica, tem aplicações medicinais como antisséptico, cicatrizante e anti-inflamatório. Um dos principais constituintes desse óleo é a oleína, cuja estrutura química está representada a seguir. Na estrutura da oleína são encontrados grupos funcionais característicos da função orgânica: a) ácido carboxílico. b) álcool. c) cetona. d) aldeído. e) éster. 18) A figura abaixo mostra a fórmula estrutural do composto que é retirado do óleo essencial da canela sendo a responsável pelo sabor e aroma característico muito apreciado na culinária e também na indústria de cosméticos. Identifique a função orgânica presente nesta molécula. a) Ácido carboxílico b) Cetona c) Éster d) Éter e) Aldeído 19) A vanilina é a substância responsável pelo aroma de baunilha presente na composição de determinados vinhos. Este aroma se reduz, porém, à medida que a vanilina reage com o ácido etanoico, de acordo com a equação química abaixo. A substância orgânica produzida nessa reação altera o aroma do vinho, pois apresenta um novo grupamento pertencente à função química denominada: @profmessiasnobre 160 Química Prof. Messias Nobre a) éster b) álcool c) cetona d) aldeído 20) A Aspirina foi um dos primeiros medicamentos sintéticos desenvolvido e ainda é um dos fármacos mais consumidos no mundo. Contém como princípio ativo o Ácido Acetilsalicílico (AAS), um analgésico e antipirético, de fórmula estrutural plana simplificada mostrada abaixo: Considerando a fórmula estrutural plana simplificada do AAS, a alternativa que apresenta corretamente a fórmula molecular do composto e os grupos funcionais orgânicos presentes na estrutura é: a) ; amina e ácido carboxílico. b) ; éster e ácido carboxílico. c) ; ácido carboxílico e éter. d) ; éster e álcool. e) ; éster e ácido carboxílico. 21) Os flavorizantes são produzidos em grande quantidade em substituição às substâncias naturais. Por exemplo, a produção da essência de abacaxi usada em preparados para bolos é obtida através da reação de esterificação realizada com aquecimento intenso e sob refluxo. Atente aos compostos I e II apresentados a seguir: Os nomes dos compostos orgânicos I e II são respectivamente: a) etóxi-etano e butanoato de etila. b) ácido butanoico e butanoato de etila. c) ácido butanoico e pentanoato de etila. d) butanal e hexano-4-ona. @profmessiasnobre 161 Química Prof. Messias Nobre 22) O ácido málico é um composto orgânico encontrado em frutas, e que faz parte de diversos ciclos biológicos, como o Ciclo de Krebs e o Ciclo de Calvin. Sendo um ácido, esse composto pode reagir com bases, para a formação de sais. Dado 1 mol de ácido málico e 1 mol de uma base inorgânica, foi realizada uma reação estequiométrica e sem nenhum reagente em excesso. Qual base foi utilizada neste experimento? a) b) c) d) 23) A seguir, está representada a molécula do hormônio Testosterona, um hormônio característico no desenvolvimento humano dos indivíduos do sexo masculino. Observando a molécula é possível identificar a presença da(s) função(ões) orgânica(s): a) Cetona e Aldeído b) Aldeído e Álcool c) Cetona e Álcool d) Cetona e Fenol e) Aldeído e Fenol @profmessiasnobre 162 Química Prof. Messias Nobre 24) Considere as seguintes descrições de um composto orgânico: I) o composto apresenta 7 (sete) átomos de carbono em sua cadeia carbônica, classificada como aberta, ramificada e insaturada; II) a estrutura da cadeia carbônica apresenta apenas 1 carbono com hibridização tipo sp, apenas 2 carbonos com hibridização tipo sp² e os demais carbonos com hibridização sp³; III) o composto é um álcool terciário. Considerando as características descritas acima e a nomenclatura de compostos orgânicos regulada pela União Internacional de Química Pura e Aplicada (IUPAC), uma possível nomenclatura para o composto que atenda essas descrições é: a) 2,2-dimetil-pent-3-in-1ol. b) 3-metil-hex-2-en-2-ol. c) 2-metil-hex-3,4-dien-2-ol. d) 3-metil-hex-2,4-dien-1ol. e) 3-metil-pent-1,4-dien-3-ol. 25) Observe a estrutura da fenolftaleína. Além da função fenol, identificamos o grupo funcional pertencente à função: a) ácido carboxílico. b) aldeído. c) álcool. d) éster. e) éter. 26) O biodiesel não é classificado como uma substância pura, mas como uma mistura de ésteres derivados dos ácidos graxos presentes em sua matéria-prima. As propriedades do biodiesel variam com a composição do óleo vegetal ou do animal que lhe deu origem, por exemplo, o teor de ésteres saturados é responsável pela maior estabilidade do biodiesel frente à oxidação, o que @profmessiasnobre 163 Química Prof. Messias Nobre resulta em aumento da vida útil do biocombustível. O quadro ilustra o teor médio de ácidos graxos de algumas fontes oleaginosas. Qual das fontes oleaginosas apresentadasproduziria um biodiesel de maior resistência à oxidação? a) Milho b) Palma c) Canola d) Algodão e) Amendoim 27) O espectro solar que atinge a superfície terrestre é formado predominantemente por radiações ultravioletas (UV) (100–400 nm), radiações visíveis (400–800 nm) e radiações infravermelhas (acima de 800 nm). A faixa da radiação UV se divide em três regiões: UVA (320 a 400 nm), UVB (280 a 320 nm) e UVC (100 a 280 nm). Ao interagir com a pele humana, a radiação UV pode provocar reações fotoquímicas, que estimulam a produção de melanina, cuja manifestação é visível sob a forma de bronzeamento da pele, ou podem levar à produção de simples inflamações até graves queimaduras. Um filtro solar eficiente deve reduzir o acúmulo de lesões induzidas pela radiação UV por meio da absorção das radiações solares, prevenindo assim uma possível queimadura. São apresentados a seguir as fórmulas estruturais, os nomes e os espectros de absorção de três filtros solares orgânicos. @profmessiasnobre 164 Química Prof. Messias Nobre @profmessiasnobre 165 Química Prof. Messias Nobre Os filtros solares orgânicos absorvem apenas parte da radiação eletromagnética; dessa forma, deve-se fazer a combinação entre diferentes filtros a fim de se obter um bom protetor solar. Na formulação de um protetor solar, um fabricante necessita escolher um dentre os três filtros orgânicos apresentados cujo máximo de absorção ocorra na região do UVA. A molécula do filtro solar escolhido apresenta as funções orgânicas: a) amina e ácido carboxílico. b) cetona e éter. c) amina e éster. d) amida e éter. e) cetona e álcool. 28) Na indústria alimentícia, é comum designarem-se os aditivos de alimentos por meio e códigos, formados geralmente por letras e algarismos romanos. Quando aparece no rótulo de um produto alimentício a indicação “contém conservante P.I.”, isso significa que há benzoato de sódio, um sal orgânico. Os reagentes que representam corretamente a reação de obtenção desse sal são: a) @profmessiasnobre 166 Química Prof. Messias Nobre b) c) d) e) 29) Leia o trecho da canção “Movido à água” (1986), de Itamar Assumpção. Existe o carro movido à gasolina Existe o carro movido a óleo diesel Existe o carro movido a álcool Existe o carro movido à eletricidade Existe o carro movido a gás de cozinha Eu descobri o carro movido à água Quase eu grito eureka Eurico Aí saquei que a água ia ficar uma nota E os açudes iam tudo secar Os rios não desaguariam mais no mar Nem o mar mais virar sertão Nem o sertão mais vira mar Banho nem de sol Chamei o anjo e devolvi a descoberta para o infinito Aleguei ser um invento inviável Só realizável por obra e graça do santo espírito Agora eu tô bolando um carro movido a bagulhos Dejetos, restos, detritos, fezes, três vezes estrume Um carro de luxo movido a lixo. A análise da letra da música de Assumpção, a partir de conhecimentos de química, mostra que: a) os combustíveis apresentados no verso são hidrocarbonetos. b) o consumo de água iria diminuir caso esta substância pudesse ser utilizada nos automóveis como combustível. c) é necessário encontrarmos alternativas para substituição da gasolina, tendo em vista o impacto de sua queima para o ambiente. d) a matéria orgânica presente no lixo poderia gerar metano, um gás combustível produzido a partir do álcool. @profmessiasnobre 167 Química Prof. Messias Nobre 30) Diferente dos álcoois, o grupo “enol” é caracterizado pela presença de uma hidroxila ligada a um carbono insaturado. Essa diferença, que parece pequena, possui uma enorme importância, alterando as características e reatividade daquela hidroxila. Abaixo, são listadas cinco estruturas orgânicas. Assinale a alternativa que contém apenas enóis. @profmessiasnobre 168 Química Prof. Messias Nobre a) I, III e V b) I e II c) II, IV e V d) I, II e V e) V, apenas. GABARITO 1 - B 2 - A 3 - A 4 – E 5 - C 6 - A 7 - A 8 - E 9 - B 10 - A 11 - E 12 - E 13 - B 14 – A 15 - B 16 - C 17 - A 18 - E 19 - A 20 - E 21 - B 22 - C 23 - C 24 – C 25 - D 26 - B 27 - B 28 - C 29 - C 30 - B FUNÇÕES NITROGENADAS 1) A seguir está representada a estrutura da dihidrocapsaicina, uma substância comumente encontrada em pimentas e pimentões. Na dihidrocapsaicina, está presente, entre outras, a função orgânica: a) álcool. b) amina. c) amida. d) éster. e) aldeído. 2) Os herbalistas chineses utilizam, há mais de 5000 anos, o extrato da planta Ma-Huang para o tratamento da asma. Um dos componentes ativos nesse extrato é a efedrina, cuja estrutura química está representada abaixo. a) é um ácido inorgânico forte e, em solução aquosa, apresentará pH ácido. b) possui a função orgânica amina e, em solução aquosa, apresentará pH básico. c) é uma amida e, em solução aquosa, apresentará pH neutro. @profmessiasnobre 169 Química Prof. Messias Nobre d) possui a função orgânica álcool e, em solução aquosa, apresentará pH ácido. e) é uma base inorgânica forte e, em solução aquosa, apresentará pH básico. 3) A reação de Schoten-Bauman é um método prático de obtenção de compostos carbonilados, como mostrado na reação abaixo: O produto carbonilado obtido nesta reação pertence à família: a) das aminas. b) das amidas. c) das nitrilas. d) dos ácidos carboxílicos. e) dos ésteres. 4) A imensa flora das Américas deu significativas contribuições a terapêutica, como a descoberta da Iobelina (figura abaixo), molécula polifuncionalizada isolada da planta Lobelianicotinaefolia e usada por tribos indígenas que fumavam suas folhas secas para aliviar os sintomas da asma. Sobre a estrutura química da Iobelina, é correto afirmar que: a) possui uma amina terciária b) possui um aldeído c) possui três carbonos primários d) possui uma amida e) possui um fenol f) 5) Anvisa suspende lote de paracetamol e de outros 3 remédios de laboratório. "Quatro medicamentos produzidos por um laboratório brasileiro tiveram lotes suspensos por determinação da Anvisa e as decisões foram publicadas no Diário Oficial da União nesta quarta- feira. Dentre eles, o Paracetamol 500mg, com validade para 11/2015, foi suspenso depois que um consumidor contatou o Procon para denunciar que havia um parafuso no lugar de um dos comprimidos, em uma das cartelas do medicamento. Após notificacão do Procon, o laboratório já iniciou o recolhimento voluntário do lote, que foi distribuído em Goiás, Minas Gerais, Rio Grande do Sul e Bahia. @profmessiasnobre 170 Química Prof. Messias Nobre O medicamento Cetoconazol 200mg, indicado para tratamentos de infecções por fungos ou leveduras, teve suspenso o lote com validade para 06/2015. O motivo da suspensão foi uma queixa de um consumidor feita ao SAC do laboratório afirmando que encontrou um outro medicamento, o Atenolol 100mg, na cartela do Cetoconazol. O atenolol é indicado para o controle de hipertensão arterial. O lote foi distribuído em Goiás, Amazonas, Alagoas, Bahia, Minas Gerais, Pará, Rio de Janeiro e São Paulo" http://www.g1.globo.com. Acesso em 20/8/2014 As estruturas do paracetamol, do cetoconazol e do atenolol são mostradas abaixo: Apesar de serem indicadas para diferentes tratamentos, as três substâncias citadas apresentam, em comum, o grupo funcional: a) fenol. b) amina. c) amida. d) álcool. 6) Gás lacrimogêneo é o nome genérico dado a vários tipos de substâncias irritantes da pele, dos olhos e das vias respiratórias, tais como o brometo de benzila, ou o gás clorobenzilideno malononitrilo. Ao estimular os nervos da córnea, esses gases causam lacrimação, dor e mesmo cegueira temporária. O uso crescente do gás lacrimogêneo, pelas polícias de todo o mundo, inclusive no Brasil, nas manifestações de rua, como armade "controle de multidões" deve-se ao fato de ser capaz de dispersar aglomerações, já que rapidamente provoca irritação ou incapacitação sensorial – efeitos que normalmente desaparecem algum tempo depois de cessada a exposição. @profmessiasnobre 171 Química Prof. Messias Nobre Com relação ao brometo de benzila e ao gás clorobenzilideno malononitrilo, pode-se afirmar corretamente que: a) o nome do composto brometo de benzila é característico de um sal misto ou duplo. b) pelo nome do gás clorobenzilideno malononitrilo constata-se a presença do grupo nitrilo, também chamado de cianeto, – C ≡ N. c) ao acionar o gás clorobenzilideno malononitrilo em direção à multidão, as moléculas se chocam originando uma reação química, cujo produto causará lacrimação, dor e cegueira temporária. d) pelo nome do composto brometo de benzila, constata-se a presença de um calcogêneo. 7) Os aminoácidos são substâncias de caráter anfótero devido à presença de grupos - NH2 e - COOH. Quando dois aminoácidos reagem entre si, ocorre a formação de um dipeptídeo com eliminação de água. Desse modo, o grupo funcional presente na ligação peptídica é: a) um fenol. b) uma amida. c) um éster. d) uma amina. e) um ácido carboxílico. 8) A bioluminescência é o fenômeno de emissão de luz visível por certos organismos vivos, resultante de uma reação química entre uma substância sintetizada pelo próprio organismo (luciferina) e oxigênio molecular, na presença de uma enzima (luciferase). Como resultado dessa reação bioquímica é gerado um produto em um estado eletronicamente excitado (oxiluciferina*). Este produto, por sua vez, desativa-se por meio da emissão de luz visível, formando o produto no estado normal ou fundamental (oxiluciferina). Ao final, a concentração de luciferase permanece constante. O esquema ilustra o mecanismo geral da reação de bioluminescência de vagalumes, no qual são formados dois produtos diferentes em estados eletronicamente excitados, responsáveis pela emissão de luz na cor verde ou na cor vermelha. O esquema ilustra o mecanismo geral da reação de bioluminescência de vagalumes, no qual são formados dois produtos diferentes em estados eletronicamente excitados, responsáveis pela emissão de luz na cor verde ou na cor vermelha. @profmessiasnobre 172 Química Prof. Messias Nobre Considere o seguinte espectro da luz visível. Com base nas informações apresentadas no texto e considerando a velocidade da luz igual a 300.000 km·s–1, é correto afirmar que uma das funções orgânicas e a fórmula molecular da forma aniônica da oxiluciferina do vagalume responsável pela emissão de luz com frequência igual a 4,8 × 1014 Hz são, respectivamente: a) éster e . b) álcool e . c) amina e . d) amina e . e) éter e . @profmessiasnobre 173 Química Prof. Messias Nobre 9) A bile é produzida pelo fígado, armazenada na vesícula biliar e tem papel fundamental na digestão de lipídeos. Os sais biliares são esteroides sintetizados no fígado a partir do colesterol, e sua rota de síntese envolve várias etapas. Partindo do ácido cólico representado na figura, ocorre a formação dos ácidos glicocólico e taurocólico; o prefixo glico- significa a presença de um resíduo do aminoácido glicina e o prefixo tauro-, do aminoácido taurina. A combinação entre o ácido cólico e a glicina ou taurina origina a função amida, formada pela reação entre o grupo amina desses aminoácidos e o grupo: a) carboxíla do ácido cólico. b) aldeído do ácido cólico. c) hidroxila do ácido cólico. d) cetona do ácido cólico. e) éster do ácido cólico. 10) A levodopa é o princípio ativo de um medicamento para o tratamento do Mal de Parkinson. Sua fórmula estrutural está representada a seguir. Sobre a levodopa foram encontradas, em determinado texto, as seguintes informações. I. A solução aquosa da levodopa apresenta caráter alcalino devido à presença de dois grupamentos hidroxi. II. A levodopa apresenta as funções orgânicas amina, ácido carboxílico e fenol. @profmessiasnobre 174 Química Prof. Messias Nobre III. A fórmula molecular da levodopa é C9H11NO4 É correto apenas o que se afirma em: a) I. b) II. c) I e II. d) I e III. e) II e III. 11) Ritalina é o nome comercial do metilfenidato, droga frequentemente receitada para pacientes com transtorno do déficit de atenção e hiperatividade (TDAH). A fórmula estrutural do fenilfenidato está representada abaixo. A respeito dessa substância foram feitas algumas afirmações: I. Apresenta fórmula molecular C14H19NO2. II. Um comprimido com 20 mg apresenta menos de 1,0 x 10-5 mol dessa substância. III. A molécula apresenta carbono quiral. IV. Apresenta as funções amina e ácido carboxílico. Estão corretas apenas as afirmações: a) I e III. b) II e III. c) I e IV. d) III e IV. 12) A metilamina e a etilamina são duas substâncias gasosas à temperatura ambiente que apresentam forte odor, geralmente caracterizado como de peixe podre. Uma empresa pretende evitar a dispersão desses gases e para isso adaptou um sistema de borbulhamento do gás residual do processamento de carne de peixe em uma solução aquosa. Um soluto adequado para neutralizar o odor da metilamina e etilamina é: a) amônia. b) nitrato de potássio. c) hidróxido de sódio. d) ácido sulfúrico. @profmessiasnobre 175 Química Prof. Messias Nobre 13) A pentano-5-lactama é uma amida cíclica que tem aplicações na síntese de fármacos e pode ser obtida pela desidratação intramolecular, entre os grupos funcionais de ácido carboxílico e amina primária, provenientes de um composto de cadeia alifática, saturada, normal e homogênea. O composto que, em condições apropriadas, dá origem a essa amida cíclica é: a) CH3NHCH2CH2CH2CO2H. b) HOCH=CHCH2CH2CONH2. c) CH2 (NH2 )CH2 CH=CHCO2H. d) CH2 (NH2 )CH2CH2CH2CO2H. e) CH2 (NH2 )CH(CH3 )CH2CO2H. 14) O propranolol é um fármaco pouco solúvel em água utilizado no tratamento de algumas doenças cardiovasculares. Quando essa substância é tratada com uma quantidade estequiométrica de um ácido de Brönsted-Lowry, o grupamento de maior basicidade reage com o próton levando à formação de um derivado solúvel em água. GONSALVES, A. A. et al. Contextualizando reações ácido-base de acordo com a teoria protônica de Brönsted-Lowry usando comprimidos de propranolol e nimesulida. Química Nova, n. 8, 2013 (adaptado). O ácido de Brönsted-Lowry reage com: a) a hidroxila alcoólica. b) os anéis aromáticos. c) as metilas terminais. d) o grupamento amina. e) o oxigênio do grupamento éter. @profmessiasnobre 176 Química Prof. Messias Nobre 15) Leia as afirmativas a seguir: I. Quando uma molécula orgânica contém somente átomos de C e N, esta molécula é um hidrocarboneto. II. No Microsoft Windows, pode-se pressionar CTRL + Z para desfazer uma ação. III. No exercício do direito de greve, o servidor público deve zelar pelas exigências específicas da defesa da vida e da segurança coletiva. Marque a alternativa CORRETA: a) Nenhuma afirmativa está correta. b) Está correta a afirmativa II, apenas. c) Estão corretas as afirmativas I e II, apenas. d) Estão corretas as afirmativas II e III, apenas. e) Todas as afirmativas estão corretas. 16) A figura a seguir mostra a estrutura química do remdesivir, um profármaco de ação antiviral de amplo espectro, com atividade in vitro observada contra diversos vírus de RNA, tais como o ebola, o MERS-CoV e o SARS-CoV. Ele atua como um inibidor de RNA polimerase dependente de RNA, comprometendo o processo de replicação do genoma viral. De acordo com a estrutura química apresentada, é correto afirmar que os grupos funcionais do remdesivir incluem: a) amina, éster e cetona. b) amida, amina e éter. c) álcool, amida e ácido carboxílico. d) aldeído, étere amina. e) amina, álcool e éster. @profmessiasnobre 177 Química Prof. Messias Nobre 17) A cafeína é um alcalóide do grupo das xantinas, é um poderoso estimulante presente em cafés, chás e alguns tipos de medicamentos e refrigerantes. Após observar atentamente a fórmula estrutural da cafeína representada abaixo, pode-se afirmar que, EXCETO: a) Possui grupamento característico das aminas. b) A fórmula molecular da cafeína é C8H10O2N4. c) Possui grupamento característico das cetonas. d) Possui quatro ligações do tipo pi. e) Possui duas funções nitrogenadas. 18) Sprays de ninidrina têm sido utilizados por peritos criminais para auxiliar na visualização de impressões digitais. A ninidrina reage com os aminoácidos da impressão digital e forma um produto azul-violeta, denominado púrpura de Ruhemann, que revela a impressão digital quando iluminado. A partir dessas informações, da reação mostrada acima e sabendo-se que M(H) = 1 g/mol, M(C) = 12 g/mol, M(O) = 16 g/mol, julgue o item a seguir, considerando que o volume molar de um gás ideal nas CNTP é igual a 22,7 L/mol. Pelo menos uma das substâncias mostradas na reação é uma amida. a) Certo b) Errado 19) O ciclamato é usado como adoçante artificial não calórico em diversos alimentos e bebidas, é 30 vezes mais doce que a sacarose e não apresenta o sabor amargo da sacarina. Aparece na composição dos produtos como ciclamato de sódio, ciclamato de cálcio e ácido ciclâmico. Em um determinado alimento, foi encontrado 180 mg de ciclamato de sódio para cada 100 mL de solução aquosa. Considerando a estrutura molecular do ciclamato de sódio, assinale a alternativa correta. (Dados: massas atômicas em g.mol-1 : H = 1,0; C = 12,0; N = 14,0; O = 16,0; Na = 23,0 e S = 32,0). a) Trata-se de um composto aromático com fórmula molecular C6H12NSO3Na. b) A concentração molar dessa solução é de aproximadamente 0,06 mol.L-1 . c) O ciclamato de sódio, um composto orgânico de cadeia longa, apresenta como funções orgânicas: amina e sal sulfurado de sódio. d) A concentração comum dessa solução é de aproximadamente 10 g.L-1 . e) Trata-se de um composto aromático com fórmula molecular C6H6NSO3Na. 20) A gema do ovo é um dos principais reservatórios de colina, uma vitamina que, no cérebro, tem a função de processar e guardar lembranças. A partir da colina, o neurotransmissor acetilcolina é sintetizado. Esse neurotransmissor tem um papel importante no sistema nervoso central, ligado à memória e à aprendizagem. Sabendo que a acetilcolina apresenta a seguinte fórmula estrutural: @profmessiasnobre 178 Química Prof. Messias Nobre é correto afirmar que este composto: a) apresenta um grupo ácido carboxílico. b) é um éter c) apresenta um grupo tetralquil amônio. d) possui um carbono quaternário. e) é uma amina secundária. 21) A gota ou artrite gotosa, chamada popularmente de reumatismo nos pés, é uma doença inflamatória causada pelo excesso de ácido úrico no sangue, que causa muita dor nas articulações. Os sintomas incluem o inchaço, a vermelhidão e a dor ao movimentar uma articulação, sendo que a mais afetada, geralmente, é a do dedão do pé. O ácido úrico apresenta duas estruturas equivalentes, sendo a forma enólica a menos estável: De acordo com a forma enólica do ácido úrico, é correto afirmar que: a) apresenta uma função éster. b) é uma amina primária. c) apresenta três ligações π. d) possui um carbono quiral (assimétrico). e) é um composto aromático. 22) O composto orgânico cuja estrutura é mostrada abaixo pertence à função orgânica chamada: a) Nitrila b) Fenol c) Alcano d) Amida e) Hidrocarboneto @profmessiasnobre 179 Química Prof. Messias Nobre 23) Quanto a compostos orgânicos e a reações de caracterização, julgue o item: Amida é a classe de compostos orgânicos formados na reação de uma amina com um aldeído, em que um grupo hidroxila foi substituído pelo grupo amino ou um grupo amino substituído. a) Certo b) Errado 24) É comum as estruturas dos compostos orgânicos apresentarem 2, 3 ou até 4 funções orgânicas. Observe a seguinte estrutura: As funções orgânicas representadas na estrutura acima são: a) éster, amida, aldeído e amina. b) éter, amida, cetona e amina. c) éster, amida, ácido carboxílico e amina. d) éter, amida, ácido carboxílico e amina. 25) Quanto às funções orgânicas mais comuns e às biomoléculas, julgue o seguinte item. As aminas são compostos orgânicos formados na reação de uma amida com um ácido carboxílico, no qual o grupo ―OH foi substituído pelo grupo amino, resultando no grupo ―CONR2. a) Certo b) Errado 26) A fórmula estrutural de um dos constituintes do jambu, erva típica da região Norte e muito apreciada na culinária paraense, é a seguinte: @profmessiasnobre 180 Química Prof. Messias Nobre Sobre esta substância, faz-se as seguintes afirmativas: I- possui a função amina, II- apresenta 7 carbonos com hibridação sp2 , III-possui 23 átomos de hidrogênio, IV- pode apresentar isomeria óptica, V- apresenta a função amida. Estão corretos os itens: a) I, III e IV. b) I, II e III. c) I, II e IV. d) III, IV e V. e) II, III e V. 27) Adoçantes são substâncias de origem natural ou sintética que vêm sendo utilizados em substituição ao açúcar (sacarose). Integrante da primeira geração dos edulcorantes, o Aspartame, descoberto em 1965, é cerca de 200 vezes mais doce que o açúcar comum. Porém, seu uso é bastante controverso devido a efeitos do seu consumo regular. Com o passar dos anos, uma segunda geração de adoçantes foi descoberta. Entre eles, está o Neotame, aproximadamente 7000 vezes superior à doçura da sacarose e 30 vezes à do Aspartame. A seguir são apresentadas as fórmulas estruturais do Aspartame e do Neotame: @profmessiasnobre 181 Química Prof. Messias Nobre A alternativa que contém a função orgânica que NÃO está presente na estrutura do Aspartame e do Neotame é: a) amina b) amida c) álcool d) éster e) ácido carboxílico 28) Os produtos naturais apresentam compostos com mais de uma função orgânica. Nestes casos, é necessário utilizar as regras de nomenclatura da IUPAC (International Union of Pure and Applied Chemistry) para identificá-las. Indique qual será o nome correto do composto representado na figura abaixo: a) 1,2-hidroxi-3-propanamina. b) 3-aminopropan-1,2-diol. c) 1-amino-2,3-propanodiol. d) 1,2-hidroxi-3-aminopropano. e) 1-aminopropan-2,3-diol. 29) A espermina é uma substância que é encontrada no fluido seminal e está representada abaixo. Na estrutura dessa molécula, tem-se o seguinte: a) duas aminas primárias e duas secundárias b) duas aminas primárias e duas terciárias c) duas aminas secundárias e duas terciárias d) quatro aminas primárias e) quatro aminas secundárias @profmessiasnobre 182 Química Prof. Messias Nobre 30) A carbonila é um grupo funcional constituído de um átomo de carbono e um de oxigênio que são ligados por ligação dupla. A carbonila entra na composição de várias classes de compostos orgânicos. A classe de compostos orgânicos que tem o carbono sp2 da carbonila ligado ao grupo amino, por ligação simples, a radicais derivados de hidrocarboneto é: a) cetona b) amida c) aldeído d) éster e) ácido carboxílico GABARITO 1 - C 2 - B 3 - B 4 - A 5 - C 6 - B 7 - B 8 - D 9 - A 10 - E 11 - A 12 - D 13 - D 14 - D 15 - D 16 - E 17 - C 18 - B 19 - C 20 - C 21 - E 22 - D 23 - B 24 - C 25 - B 26 - E 27 - C 28 - B 29 - A 30 - B FUNÇÕES SULFURADAS 1) Indique a nomenclatura do composto de Grignard mostrado a seguir: H3C ─ CH2 ─ MgCl a) cloreto de fenil magnésio b) propil-magnésio-cloro c) cloreto de etil-magnésio d) etil-cloreto de magnésio e) cloreto de magnésio etílico 2) Considere as reaçõesgenéricas a seguir: R ─ X + Mg → R ─ MgX R ─ MgX + RX →R ─ R+ MgX2 Com base nessas reações, complete as equações indicando os nomes de A e B. H3C ─ CH2 ─ Br + Mg → A A + H3C ─ CH2 ─ Br → B + MgBr2 a) brometo de metil-magnésio e butano. b) brometo de etil-magnésio e etano. c) brometo de magnésio etílico e butano. d) brometo de magnésio etílico e etano. e) brometo de etil-magnésio e butano @profmessiasnobre 183 Química Prof. Messias Nobre 3) O cheiro defensivo da jaritataca é em razão de uma mistura de substâncias, entre as quais estão incluídas as seguintes: SH CH3 SH │ │ │ H2C ─ CH2 ─ CH ─ CH3 H2C ─ CH ═ CH ─ CH3 Qual das alternativas a seguir traz a nomenclatura correta desses compostos sulfurados respectivamente? a) 3-metil-1-butanotiol e 2-buteno-1-tiol. b) 2-metil-4-butanotiol e 2-buteno-4-tiol. c) 3,3-dimetil-1-propanotiol e 2-buteno-1-tiol. d) 1,1-dimetil-3-propanotiol e 2-buteno-1-tiol. e) 2-etil-4-butanotiol e 2-buteno-1-tiol. 4) O gás de cozinha é, fundamentalmente, uma mistura dos gases propano e butano. Para fazer com que o consumidor detecte prontamente qualquer vazamento, são introduzidas no gás de cozinha pequenas quantidades de tióis (mercaptanas). Essas substâncias têm um odor extremamente desagradável, podendo ser detectadas baixíssimas concentrações delas no ar. Uma das mercaptanas empregadas para esse fim [e o 1,1-dimetiletanotiol. Qual é a fórmula estrutural dessa substância? @profmessiasnobre 184 Química Prof. Messias Nobre 5) Os tioéteres são representados por R ─ S ─ R, e sua nomenclatura é dada por: sulfeto de + nome do radical + nome do radical + a Por exemplo: H3C ─ S ─ CH2 ─ CH2 ─CH3: Sulfeto de metilpropila Com base nisso, indique o nome do tioéter: H3C ─ CH2 ─ S ─ CH2 ─ CH3: a) sulfeto de etiletila. b) sulfeto de propiletila. c) sulfeto de dietila. d) sulfeto de etilpropila. e) sulfeto de butanila. 6) Qual das estruturas a seguir corresponde a um metil-tiofenol? 7) Durante a Guerra do Vietnã, o chamado “agente-laranja", que atuava como desfolhante nas árvores da floresta, foi destaque, pois essa substância e altamente cancerígena. @profmessiasnobre 185 Química Prof. Messias Nobre As funções presentes na molécula desse composto são: a) éster, ácido carboxílico e hidrocarboneto. b) éter, haleto orgânico e ácido carboxílico. c) tiocomposto, cetona e álcool. d) amina, ácido carboxílico e amida. e) ácido carboxílico, éter e nitrocomposto. 8) O gênero Plocamium (Rhodophyta) compreende mais de 40 espécies de algas marinhas. que são amplamente distribuídas em todos os oceanos. A investigação química dessas algas tem sido comentada em artigos científicos, resultando no isolamento de um número considerável de substâncias orgânicas halogenadas. A figura a seguir representa uma das substâncias isoladas da alga citada. DADOS: C-12; H-1; Br-80; O-16 Analisando a estrutura da substância, na figura acima, conclui-se que a massa molecular e as funções orgânicas presentes na substância são, respectivamente: a) 240 u - ácido carboxílico, cetona. b) 310 u - aldeído, haleto. c) 311 u - haleto, fenol. d) 316 u - éster, haleto. e) 320 u - éter, álcool. 9) Os radicais presentes na estrutura do ácido pícrico, representado a seguir, caracterizam as funções a) enol e amida b) fenol e amina @profmessiasnobre 186 Química Prof. Messias Nobre c) fenol e nitrocomposto d) ácido carboxílico e amina e) ácido carboxílico e nitrocomposto 10) A dipirona sódica e o paracetamol são fármacos que se encontram presentes em medicamentos analgésicos e antiinflamatórios. Considerando a estrutura de cada composto, as ligações químicas, os grupamentos funcionais e a quantidade de átomos de cada elemento nas moléculas, marque a opção correta. a) A dipirona sódica é uma substância insolúvel em água. b) Apenas o paracetamol é uma substância aromática. c) A massa molecular da dipirona sódica é menor que a do paracetamol. d) Na dipirona sódica, identifica-se um grupo sulfônico. e) O paracetamol e a dipirona sódica são aminoácidos. 11) A degradação anaeróbica de matéria orgânica contendo enxofre pode levar à formação de substâncias com odores altamente desagradáveis. Dentre essas substâncias estão o gás sulfídrico (H2S) e as mercaptanas, como a pentamercaptana (1-pentanotiol). Assinale a alternativa que apresenta corretamente a geometria molecular do gás sulfídrico e a fórmula molecular do 1-pentanotiol. a) Angular e . b) Linear e . c) Angular e . @profmessiasnobre 187 Química Prof. Messias Nobre d) Angular e . e) Tetraédrica e . 12) A contaminação por benzeno, clorobenzeno, trimetilbenzeno e outras substâncias utilizadas na indústria como solventes pode causar efeitos que vão da enxaqueca a leucemia. Conhecidos como compostos orgânicos voláteis, eles têm alto potencial nocivo e cancerígeno e, em determinados casos, efeito tóxico cumulativo. O Estado de S. Paulo, 17 de agosto de 2001. Pela leitura do texto, é possível afirmar que: I. certos compostos aromáticos podem provocar leucemia. II. existe um composto orgânico volátil com nove átomos de carbono. III. solventes industriais não incluem compostos orgânicos halogenados. Está correto apenas o que se afirma em: a) I b) II c) III d) I e II e) l e Ill 13) Tramadol é um opiácio usado como analgésico para o tratamento de dores de intensidade moderada a severa, atuando sobre células nervosas específicas da medula espinhal e do cérebro. O metronidazol possui atividade antiprotozoária e antibacteriana contra os bacilos gram-negativos anaeróbios, contra os bacilos gram-positivos esporulados e os cocos anaeróbios, presentes na cavidade oral. O tramadol e o metronidazol apresentam em comum as funções orgânicas: a) amina e nitroderivado b) fenol e nitrila c) álcool e éter d) álcool e amina e) fenol e nitroderivado @profmessiasnobre 188 Química Prof. Messias Nobre 14) Os hidrocarbonetos de baixo peso molecular são gases extremamente inflamáveis. A fim de evitar incêndios ou explosões, pequenas quantidades de mercaptana, composto orgânico volátil de odor desagradável que contém enxofre, são adicionadas ao gás de cozinha para alertar os usuários sobre o escapamento indevido dos gases. Identifique a alternativa que apresenta dois componentes do gás de cozinha. a) b) c) d) e) 15) Um aluno, ao estudar a nomenclatura dos compostos orgânicos relacionada com a função orgânica dos mesmos, fez as seguintes anotações: I. Acetato de etila é um éter. II. Butanal é um aldeído. III. Butanona é uma cetona. IV. Ciclo-hexanol é um álcool. V. Cloreto de etanoíla é um ester. VI. Cloreto de etila é um haleto de alquila. VII. Tolueno é um fenol. Dessas anotações: a) 5 são corretas e 2 incorretas. b) 4 são corretas e 3 incorretas. c) 3 são corretas e 4 incorretas. d) 2 são corretas e 5 incorretas. e) 1 é correta e 6 são incorretas. 16) Reagentes de Grignard (RMgX, em que R é um grupo alquila) reagem com aldeídos para produzir álcoois secundários, de acordo com a seguinte equação química genérica. Para produzir o composto pentan-3-ol, R e R´ devem ser: a) etil e metil. b) metil e metil. c) etil e propil. d) metil e propil. e) etil e etil. @profmessiasnobre 189 Química Prof. Messias Nobre 17) Na bula de certo antiinflamatório Iê-se que esse medicamento é muito solúvel em metanol e triclorometano, solúvel em etanoato de isopropila, etanol e tolueno, e pouco solúvel em 2- propanol. É incorreto afirmar que na descrição feita há: a) três álcoois. b) um éster. c) dois hidrocarbonetos. d) um haletode alquila. e) um hidrocarboneto aromático. 18) Em junho deste ano, foi noticiado que um caminhão transportando cilindros do composto t-butil mercaptana (2-metil-2-propanotiol) tombou na Marginal Pinheiros - cidade de São Paulo. Devido ao acidente, ocorreu o vazamento da substância. Quando adicionada ao gás de cozinha, tal substância fornece-lhe um odor desagradável. Assinale a opção que indica a fórmula molecular CORRETA desse composto. a) b) c) d) e) 19) Com relação às funções orgânicas, assinale a afirmação verdadeira. a) Os álcoois são compostos que apresentam grupos oxidrila (OH) ligados a átomos de carbono saturados com hibridização sp2, enquanto os fenóis são compostos que apresentam grupos oxidrila (OH) ligados ao anel aromático. b) O éter é uma substância que tem dois grupos orgânicos ligados ao mesmo átomo de oxigênio, R-O-R1. Os grupos orgânicos podem ser alquila ou arila, e o átomo de oxigênio só pode fazer parte de uma cadeia fechada. c) Os tióis (R-S-H) e os sulfetos (R-S-R1) são análogos sulfurados de álcoois e ésteres. d) Os ésteres são compostos formados pela troca do hidrogênio presente na carboxila dos ácidos carboxílicos por um grupo alquila ou arila. 20) Considere as seguintes substâncias: @profmessiasnobre 190 Química Prof. Messias Nobre e as seguintes funções químicas: a. ácido carboxílico; b. álcool; c. aldeído; d. cetona; e. éster; f. éter. A opção que associa CORRETAMENTE as substâncias com as funções químicas é: a) Id; IIc; IIIe; IVf. b) Ic; IId; IIIe; IVa. c) Ic; IId; IIIf; IVe. d) Id; IIc; IIIf; IVe. e) Ia; IIc; IIIe; IVd. GABARITO 1 - C 2 - E 3 - A 4 - B 5 - C 6 - E 7 - B 8 - B 9 - C 10 - D 11 - D 12 - D 13 - D 14 - C 15 - B 16 - E 17 - C 18 - B 19 - D 20 - C