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Página 1 de 14 Autor: António Raúl Bernardo “QUIMIQUINHO” Estudante de ENSINO DE QUÍMICA OS HIDROCARBONETOS Introdução 1. Definição Os hidrocarbonetos são compostos formados unicamente por carbono e hidrogénio. Esta função é fundamental na química orgânica, pois dela teoricamente derivam todas outras funções. Conseqüentemente, os hidrocarbonetos obedecem à fómula geral CxHy . Veja que a existência apenas de carbono e hidrogênio, em compostos desse tipo, justifica muito bem o nome hidrocarboneto (hidro, do hidrogênio, e carboneto, do carbono). Os hidrocarbonetos constituem uma classe de compostos orgânicos muito grande, variada e importante, pois englobam o petróleo e seus derivados, o gás natural etc. Exemplos: 2. Tipos Em função de tipo de ligação entre átomo de carbono existem: Os hidrocarbonetos saturados ou alcanos (ligações simples) Os hidrocarbonetos insaturados: Alcenos (ligações duplas) e Alcinos (ligações triplas) Em função de tipo de cadeia formada extistem: Hidrocarbonetos alifáticos ou acíclicos: cadeia carbonada aberta com ou sem ramificação. Hidrocarbonetos alicíclicos ou Cíclicas: cadeia carbonada fechada sem anel benzénicos, estes podem ser classificados em: ciclanos (ligações simples), ciclenos (ligações duplas) e ciclinos (ligações triplas) Hidrocarbonetos aromáticos: cadeia apresenta um ou mais anéis benzenicos I. Os hidrocarbonetos saturados ou alcanos 1.1. Definição Os alcanos são hidrocarbonetos que contêm apenas ligações simples entre os átomos de carbonos. São às vezes chamados de parafinas que significa pouca afinidade; apresentam fraca reactividade. 1.2. Fórmula geral A fórmula geral dos alcanos é CnH(2n + 2). Com n ≥ 1 , n é o numero de átomo de carbono 1.3. Nomenclatura dos alcanos 1.3.1. Cadeias lineares (não ramificadas) Página 2 de 14 Autor: António Raúl Bernardo “QUIMIQUINHO” Estudante de ENSINO DE QUÍMICA Para nomear os alcanos utiliza-se as regras de nomenclatura de UIPAC ( União Internacional de Química Pura e Aplicada). A nomenclatura dos alcanos é fundamental pois ela determina a nomenclatura de todos outros compostos orgânicos. Os quatro primeiros alcanos portam os nomes usuais N Prefixo Fórmula bruta Fórmula semi-desenvolvida Nome 1 Met CH4 CH4 Metano 2 Et C2H6 CH3-CH3 Etano 3 Prop C3H8 CH3-CH2-CH3 Propano 4 But C4H10 CH3-CH2- CH2-CH3 Butano Para os outros alcanos com cadeia linear quer dizer os alcanos onde o n é igual a 5, utiliza-se um prefixo latino ou grego indicando número de átomo de carbono seguido da terminação «ANO» N Prefixo Formula bruta Formula semi desenvolvida Nome 5 Pent C5H12 CH3-CH2- CH2 - CH2 -CH3 Pentano 6 Hex C6H14 CH3-CH2 - CH2 - CH2- CH2-CH3 Hexano 7 Hept C7H16 CH3-CH2 - CH2 - CH2 - CH2- CH2-CH3 Heptano 8 Oct C8H18 CH3-CH2- CH2- CH2- CH2- CH2- CH2-CH3 Octano 9 Non C9H20 CH3-CH2- CH2- CH2- CH2- CH2- CH2- CH2- CH3 Nonano 10 Dec C10H22 CH3-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH3 Decano para evitar a confusão e melhor apreciar que se refere dos alcanos a cadeia carbonadas não ramificada faz –se as vezes seguir seu nome n-(normal) a partir de n igual a 4 n- butano n- pentano 1.3.2. Os radicais alquilos ou arilos Os radicais alquilos são radicais livres e monovalentes obtidos em subtraindo um hidrogénio no alcano correspondente. Os radicais alquilos têm como fórmula geral CnH2n+1; com n≥1 Os radicais alquilos são nomeados mudando a terminação «Ano» do alcano correspondente em «IL» ou «ILO (A)» Quadros de alguns radicais alquilos N Fórmula bruta Nome do radical 1C CH3─ Metil ou Metilo 2C C2H5─ Etilo 3C C3H7─ Propilo 4C C4H9─ Butilo H3C C H2 H2 C CH3 CH3 CH2 CH2 CH2 CH3 Página 3 de 14 Autor: António Raúl Bernardo “QUIMIQUINHO” Estudante de ENSINO DE QUÍMICA 5C C5H11─ Pentilo De acordo com o número de carbono onde foi tirado os hidrogénios os radicais alquilos podem ter os seguinte prefixos: «Sec e Ter e quando estão ramificados levam o prefixo Iso». Radical Nome Sec butilo por que o hidrogénio foi tirado no carbono secundário Isobutilo porque esta ramificada Ter butilo porque os hidrogénios foram tirados no carbono terciário 1.3.3. Regras de nomenclatura dos alcanos ramificados Obtém-se o nome de hidrocarboneto ramificado de maneira seguinte: Procurar a cadeia carbonada mais longa, isto é a cadeia que tem o maior número de carbono como a cadeia principal. Esta cadeia principal é nomeada como um alcano linear; mas sem a letra n- 5 átomos de Carbono: pentano Numera-se sequencialmente a cadeia de carbono partindo-se de uma extremidade; a extremidade a ser escolhida é aquela que traga as ramificações (uma ou mais ligação com outro átomo de carbono) com o menor número possível. Nomear as ramificações de forma análoga a cadeia principal, substituindo o sufixo - ano pelo sufixo -il (assim, 1: metil, 2:etil, 3: propil, etc...) Reagrupar as ramificações em ordem alfabética e se aparecer mais de uma mesma fórmula, indicar a multiplicidade através de prefixo (di-, tri-, tetra-, etc...) O nome será constituído pela lista de ramificações precedentes pelo número de átomos da cadeia principal, seguido pela cadeia principal. Os substituintes devem seguir em ordem alfabética. 2,2,4-trimetilpentano 1.4. Método de obtenção dos alcanos Os alcanos provem da decomposição dos materiais orgânicos enterrados no solo. Na natureza, os alcanos se encontram nos gases naturais, na hulha, no xisto betuminoso e no petróleo bruto. Este último contem praticamente todos os alcanos, por razões económicos se isola principalmente que os que tem “n” inferior a 20. A extracção dos alcanos se faz por destilação fraccionada. Para obter um alcano bem terminado ao estado puro, pode se utilizar muitos métodos gerais de síntese podem ser utilizar em ocorrência. CH3 CH CH2 CH3 CH3 CH CH2 CH3 CH3 C CH3 CH3 da esquerda para a direita: 2,2,4 - sim da direita para a esquerda: 2,4,4 - não http://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:Alkane_IUPAC2.PNG http://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:Alkane_IUPAC3.PNG http://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:Alkane_IUPAC1.PNG http://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:Alkane_IUPAC2.PNG http://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:Alkane_IUPAC3.PNG http://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:Alkane_IUPAC1.PNG http://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:Alkane_IUPAC2.PNG http://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:Alkane_IUPAC3.PNG http://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:Alkane_IUPAC1.PNG http://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:Alkane_IUPAC2.PNG http://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:Alkane_IUPAC3.PNG http://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:Alkane_IUPAC1.PNG http://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:Alkane_IUPAC2.PNG http://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:Alkane_IUPAC3.PNG http://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:Alkane_IUPAC1.PNG http://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:Alkane_IUPAC2.PNG http://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:Alkane_IUPAC3.PNG http://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:Alkane_IUPAC1.PNG http://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:Alkane_IUPAC2.PNG http://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:Alkane_IUPAC3.PNG http://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:Alkane_IUPAC1.PNG Página 4 de 14 Autor: António Raúl Bernardo “QUIMIQUINHO” Estudante de ENSINO DE QUÍMICA Por exemplo a Síntese de Wurtz segundo a qual temos uma reacção de halogeneto de alquilo com o sódio segundo a equação: 2R-X +2Na R-R + 2NaX EX: 2CH3-CH2-Cl + 2 Na → CH3-CH2-CH2-CH3 + 2Nacl 1.5. Propriedades físicas e químicas 1.5.1. Propriedades físicas Alcanos são praticamente insolúveis em água e solúveis em solventes orgânicos Alcanos são menos densos que a água. Pontos de fusão e ebulição dos alcanos geralmente aumentam com o peso molecular e com o comprimento da cadeia carbônica principal. Emcondições normais, do CH4 até C4H10 são gasosos; do C5H12 até C17H36 são líquidos; e depois de C18H38 são sólidos. As moléculas de alcanos podem ligar-se entre si por força de Van der Waals. Estas forças tornam-se mais interessantes à medida que o tamanho das moléculas aumenta. 1.5.2. Propriedades químicas Os alcanos são compostos naturalmente pouco reactivos (parafinas); para fazer reagir um alcano é preciso fornecer grande quantidade de energia, pois sua estrutura é muito estável e muito difícil deve ser quebrada. Só uma partícula extremamente relativa, como um átomo ou um radical livre, consegue atacar a molécula do alcano. As reacções geralmente dão – se pela subtracção de hidrogénio do alcano, rompendo homolíticamente a ligação. As suas únicas reacções significáveis exigem as condições rigorosas (caso da combustão ou do cracking) ou de espécies extremamente reactivas (caso da halogenação). Os alcanos sofrem reacções de substituição. 1) A halogenação Os alcanos reagem com os halogéneo (cloro) na presença da luz solar e a temperatura ambiente para dar lugar a um halogeno alcano. A substituição de átomos de hidrogénio por átomos de cloro se faz por etapas sucessiva 1ªEtapa:CH4 +Cl2 CH3 Cl + HCl (CH3 Cl : cloro metano) 2ªEtapa:CH3Cl + Cl2 CH2Cl2+ HCl (CH2Cl2: Diclorometano) 3ªEtapa:CH2Cl2+ Cl2 CHCl3+ HCl (CHCl3: Triclorometano ou cloroformio) 4ªEtapa:CHCl3+ Cl2 CCl4+ HCl (CCl4 : Tetracloreto de carbono) O bromo reage da mesma maneira que o cloro mas a reacção é muito lenta e o iodo não reage. 2) A combustão Os alcanos reagem com o oxigénio de forma completa como incompleta A combustão completa dos alcanos leva a formação de dióxido de carbono e agua segundo a equação http://pt.wikipedia.org/wiki/Condi%C3%A7%C3%B5es_normais Página 5 de 14 Autor: António Raúl Bernardo “QUIMIQUINHO” Estudante de ENSINO DE QUÍMICA CnH2n +2 + ( )O2 nCO2 + (n+1)H2O Ex: CH4(g) + 2O2(g) CO2(g) + 2H2O(g) C4H10(g) + 13/2 O2(g) 4CO2(g) + 5H2O(g) A combustão incompleta dos alcanos leva a formação de carbono e agua segundo a equação CnH2n +2 + ( )O2 nC + (n+1 )H2O Ex: CH4(g) + O2(g) C(s) + 2H2O(g) C4H10(g) + 5/2 O2 (g) 4C(s) + 5H2O(g) 3) A nitração Os alcanos reagem com o acido nítrico a uma elevada temperatura formando os nitro alcanos ou nitro parafinas e agua. A equação química é representada da seguinte maneira: R-H + HNO3 R - NO2 + H2O Exemplo : CH3 –CH2 – CH3 + HNO3 CH3 –CH2 – CH2 - NO2 +H2O 4) Craque (Cracking) ou Pirólise Os alcanos quando convenientemente aquecidos sofrem uma ruptura homolítica na cadeia, sistemática ou não, resultando outro alcano e alceno de cadeias menores. Essa reacção é muito usada para obtenção da gasolina (mistura de octano) a partir de querosene e de óleo diesel( alcanos com mais de 16 átomos de carbono. A equação química da reacção de craque ou pirolise se apresenta da seguinte forma: Exemplo: CH3 –CH2–CH2 – CH3(g) Δ CH3 - CH3(g) + CH2 = CH2(g) 5) Sulfonação Os alcanos reagem com o acido sulfúrico concentrado a uma elevada temperatura formando os sulfo alcanos ou sulfo parafinas e agua. A equação química é representada da seguinte maneira: 1.6. Usos dos alcanos Os alcanos são sobretudo utilizados com combustíveis (gás de fogão, gasolina, óleo diesel, querosena, producção eléctrica), Propano e butano podem ser liquefeitos em pressões não muito altas, e a mistura é conhecida como Gás Liquefeito de Petróleo (GLP). Os derivados dos alcanos (haletos de alquilos) sao utilizados como: Anestesias: O tricloro metano ou clorofórmio Solventes orgânicos: o cloreto de metilo Dissolvente: o tetracloreto de carbono Perigo: O metano (e outros alcanos inferiores) é explosivo quando misturado com o ar. II. Os hidrocarbonetos insaturados ou alcenos ou alquenos 2.1. Definição Página 6 de 14 Autor: António Raúl Bernardo “QUIMIQUINHO” Estudante de ENSINO DE QUÍMICA Os alcenos são hidrocarbonetos insaturado que apresenta uma ou mais dupla ligações são também chamados hidrocarbonetos etilénico ou oleifina. O termo oleifinas vem do latim oleum que significa óleo e affinis significa afinidade, são chamados de oleifinas porque eles formam substâncias de carácter oleosas. 2.2. Tipos e Fórmula geral Segundo o número de dupla ligação que contem o alceno; distinguem-se os monoalcenos, os dienos ou alcadienos, os trienos ou alcatrienos e os polienos. Ainda acrescentam que segundo a posição da dupla ligação nos dienos existem: os dienos conjugados, acumulados e isolados. Monoalcenos: Tem como fórmula geral Cn H2n com n ≥ 2 ; n é o numero de átomo de carbono; Dienos: Tem como formula geral Cn H2n-2 com n ≥ 3. 2.3. Nomenclatura Os alcenos sao nomeados mudando a terminação “Ano” do alcano correspondente pela terminação “Eno” Se a cadeia carbonada é linear e simples da –se primeiro o prefixo que indica o numero de átomo de carbono seguido do algarismo que indica a posição da dupla ligação e no fim a terminação “Eno” Temos Prefixo + posição da dupla ligação + Eno CH2 = CH2 : Eteno ou Etileno CH2 = CH – CH3 : Propeno ou Propileno CH2 = CH - CH2 – CH3 : But-1 - eno CH3 - CH = CH2 – CH3 : But-2 - eno Se a cadeia é linear é ramificada, a cadeia principal é aquela que tem a dupla ligação. Dá–se primeiro o algarismo que indica a posição do radical alquilo seguido do nome do radical alquilo e depois dizer o prefixo e seguido da posição da dupla ligação e a terminação Eno. Quando um alqueno apresentar quatro ou mais átomos de carbono, sua dupla ligação pode ocupar diferentes posições na cadeia, originando compostos diferentes.,Nesse caso, torna- se necessário indicar a localização da dupla ligação através de um número, obtido numerando-se a cadeia a partir da extremidade mais próxima da insaturação (dupla ligação). O número que indica a posição da dupla ligação deve ser o hífen. CH3 – CH = CH – CH - CH3 4-Metil pent-2-eno CH3 CH3 – CH = C – CH – CH3 3,4-dimetil pent-2 eno CH3 CH3 Se a cadeia contem duas duplas ligações temos o prefixo + posições das duplas ligações + dieno H2C = C = CH2 Prop-1,2-dieno ou alleno H2C = C = CH – CH3 But–1,2-dieno Página 7 de 14 Autor: António Raúl Bernardo “QUIMIQUINHO” Estudante de ENSINO DE QUÍMICA Se a cadeia carbonada contem três duplas ligações temos: prefixo + posição da duplas ligações + trieno Exemplo: CH3 - CH= CH – CH = CH – CH = CH2 Hept –1,3,5– trieno CH3 – C = CH – CH = C – CH = CH2 3,6 - dimetilo hept-1,3,5 trieno CH3 CH3 Os radicais alquilenos são obtidos tirando um átomo de hidrogénio no alceno correspondente e nomeam – se mudando a terminação eno dos alcenos por enilo Ex: CH2= CH2 CH2= CH - Etileno Vinilo 2.4. Propriedades dos alcenos 2.4.1. Propriedades físicas Os alcenos e alcanos têm propriedades físicas similares, sao insolúveis em agua e solúveis em solventes apolares os alcenos tem temperatura de fusão e de ebulição muito baixo que os dos alcanos correspondentes. Os alcenos são: o Gasosos de C2 à C4 o Líquidos de C5 à C16 o Os restos são sólidos 2.4.2. Propriedades químicas Os alcenos são mais reactivos por causa da dupla ligação que é mais fraca eles sofrem reacção de combustão, adição e polimerização. Reacçãode combustão Os alcenos queimam dentro do oxigénio ou dentro do ar; também existe a combustão completa e incompleta Combustão completa Origina o dióxido de carbono e agua segundo a equação: CnH2n + ( )O2 nCO2 + nH2O C2H4(g) +3O2(g) 2CO2(g) + 2H2O(g) Combustão incompleta Origina o carbono e agua segundo a equação: CnH2n + ( )O2 nC + H2O C2H4(g) + O2 (g ) 2C(s) + 2H2O(g) Reacção de adição Os alcenos dão produtos de audição por causa da dupla ligação. Eles reagem com Cl2 , Br2, H2, HCN, H2SO4, HNO3 . Exemplo: CH3 – CH2 - CH = CH2 + H2 CH3 – CH2 – CH2 – CH3 A adição de um composto halogenado sobre um alceno realiza segundo a regra de MARKOWNIKOFF que anuncia –se como o seguinte “ durante a adição de HX sobre uma dupla ligação, o hidrogénio ou catião fixa – se sobre o átomo de carbono mais hidrogenado. Exemplo: CH3 – CH2 - CH = CH2 + HCl → CH3 – CH2 - CH - CH2 Cl H A adição de água sobre um alceno (hidratação) produz um álcool Exemplo: CH3 = CH2 + H2O → CH3 – CH2 – OH Página 8 de 14 Autor: António Raúl Bernardo “QUIMIQUINHO” Estudante de ENSINO DE QUÍMICA Reacção de polimerização A reacção de polimerização é uma poliadição dentro da qual as moléculas simples soldam – se entre eles para formar uma molécula. Nas reacções de polimerização as ligações duplas sao transformadas em ligações simples. O etileno se polimerisa em polietileno, a polimerização e a união dum maior numero de moléculas em uma molécula gigante ou longa. n( CH2= CH2 ) ( CH2 CH2 )n Reacção de polimerização de etileno formando o polietileno 2.5. Obtenção e Usos Os alcenos mais simples, até 5 átomos de carbono podem ser obtidos em forma pura, na indústria de petróleo; os demais são produzidos em laboratório. Os alcenos sao substâncias muito importante a partir dos quais muitas as outras substâncias podem ser sintetizadas: O eteno ou etileno (CH2=CH2) é produzido por frutos verdes e age no amadurecimento desses frutos. Do ponto de vista industrial e econômico,etileno é produzido, principalmente, pelo craqueamento da nafta resultante do refino do petróleo e do tratamento do gás natural. A maior parte do etileno é, em seguida, transformada em polietileno, um dos plásticos mais utilizados da actualidade, com o qual são fabricados sacos para embalagens, cortinas de banheiro, toalhas de mesa, embalagens para produtos de limpeza, garrafas de água mineral etc. Os dienos simples não existem na natureza. São, porém, preparados em grande quantidade pela indústria petroquímica, visando à produção de polímeros e borrachas sintéticas. Um dieno importante é o 2-metil-buta-1,3-dieno, chamado usualmente de isopreno (Luvas cirúrgicas, bicos de chupetas,mamadeiras e preservativos são exemplos de produtos feitos de isoprenos.) Os terpenos e seus derivados oxigenados são os principais formadores dos óleos essenciais ou aromáticos. III. Os Alcinos ou hidrocarbonetos acetilénicos 3.1. Definição e Fórmula geral Os Alcinos são hidrocarbonetos insaturados que levam uma ou mais triplas ligações entre dois átomos de carbono vizinhos. Os Alcinos que tem uma tripla ligação também chamados mono alcinos tem como formula geral: CnH2n–2 ; com n≥ 2. 3.2. Tipos segundo a posição da tripla ligação em relação a cadeia carbonada , distingue – se os alcinos verdadeiro e os alcinos substituídos R – C ≡ CH : Alcino verdadeiro R – C ≡ C – Rꞌ : Alcino substituído ou Alcino falso 3.3. Nomenclatura A nomenclatura dos alcinos da – se mudando a terminação ANO dos alcanos correspondentes pela terminação INO.Na nomenclatura oficial IUPAC usa-se: Prefixo + Ino + posição da tripla ligação CH ≡ CH : Etino ou Acetileno CH3– C ≡ CH : Propino Se a cadeia carbonada é linear e simples da – se o nome do composto e seguido do algarismo que indica a posição da tripla ligação. Para enumerar os átomos de carbonos inicia sempre no átomo de carbono mais próxima da tripla ligação. Página 9 de 14 Autor: António Raúl Bernardo “QUIMIQUINHO” Estudante de ENSINO DE QUÍMICA CH3 – CH2 – C ≡ CH: But – 1- ino 4 3 2 1 CH3 – CH ≡ C – CH: But – 2- ino 4 3 2 1 Se a cadeia carbonada é linear e ramificada , a cadeia principal é aquela que lava a tripla ligação. Da – se primeiro o nome do radical alquilo seguido da sua posição do radical alquilo seguido do nome do radical alquilo , depois dizer o nome do alcino seguido da posição da tripla ligação. Exemplo: CH3 – CH – CH2 – C ≡ C – CH3 5 –Metil-hex–2–ino I CH3 Se a cadeia contém duas triplas ligaçoes temos: Prefixo + Adiino Exemplo:CH3 – C ≡ C – CH2 – CH2 – C ≡ CH Hepta -1,5– diino Se a cadeia carbonada contem tres triplas ligaçoes temos: Prefixo + posições das triplas ligações + triino Exemplo: CH3 – C ≡ C – CH2 – CH2 – C ≡ C – C ≡ CHNon – 1, 3, 7 Triino Se a cadeia carbonada contém uma dupla e uma tripla ligaçao teremos: Prefixo + posição da dupla ligaçao + En + posição da tripla ligaçao + Ino. Exemplo: CH3 – CH = CH – CH2 – C ≡ C H Hex – 2 - en – 3 - ino Nota: um radical alquinilo é um radical derrivado dos alcinos nao ramificado no qual se tira um atomo de hidrogenio . seu nome derriva do nome do alcino correspondente no qual o sufixo “Ino” muda em “Inilo” Exemplo: CH ≡ C – Etinilo CH ≡ C – CH2 – Propinilo 3.4. Propriedades dos alcinos 3.4.1. Propriedades fisicas Os alcinos se distinguem pouco na suas propriedades , dos alcanos e dos alcenos. A temperatura ambiente o acetileno e o Propino são gases e de C4 é liquido até C14 , e a partir de C15 são sólidos, os alcinos são solúveis em álcool, éter e os solventes orgânicos não polares , mais pouco na água. Eles têm uma temperatura de ebulição um pouco elevada em relação dos alcanos correspondentes. 3.4.2. Propriedades químicas Por causa da tripla ligação, os alcinos são muito reactivos. As reacções são determinadas pela posição das substâncias sobre e ao lado da tripla ligação. As reacções de adição e de polimerização o são as que predominam os alcinos que possuem hidrogénio terminal sao chamados alcinos verdadeiros e os que não possuem são chamados alcinos falsos. Exemplo : CH3 – C ≡ C – H + Na → CH3 – C ≡ C – Na + 1/2H2 Exemplo : CH3 – C ≡ C – CH3 + Na → não reage A COMBUSTÃO A combustão dos alcinos conduz também na formação de dióxido de carbono e agua segundo a equação CnH2n- 2 + O2 → nCO2 + n-1H2O Ex C3H4 + 4O2 3CO2 + 2H2O A HIDROGENAÇÃO Em presença de um catalisador (Ni, Pt, Pd), os alcinos são facilmente hidrogenados em alcenos e em alcanos, a escolha do catalisador determina o produto da reacção ( alceno, alcano e isómero cis ou trans) O Nickel (Ni) e Platina (Pt) conduzem na formação de alcano (hidrogenação total) R – C ≡ C – Rꞌ + 2H2 Ni ou Pt R – CH2 – CH2 – Rꞌ Página 10 de 14 Autor: António Raúl Bernardo “QUIMIQUINHO” Estudante de ENSINO DE QUÍMICA CH3 – C ≡ C – CH3 + 2H2 Ni ou Pt CH3 – CH2 – CH2 – CH3 Reacção de hidrogenação total de Propino formando o propano O paladio (Pd) conduz a formação (hidrogenação parcial) R – C ≡ C – Rꞌ + H2 Pd R – CH = CH – Rꞌ CH3 – CH2 – C ≡ CH + H2Pd CH3 – CH – CH – CH3 Reacção de hidrogenação parcial de Propino formando Prop – 2 – eno ADIÇÃO DE UM HIDRÁCIDOS A adição de um Hidrácido sobre um alcino se faz também utilizando a regra de Marckownikoff. Exemplo: H – C ≡ C – CH3 + HCl → H – C = C – H I I H Cl 3.5. Obtenção e Usos O alcino mais importante é o C2H2(H-C ≡C-H), chamado vulgarmente de acetileno é produzido facilmente, colocando-se o carbeto de cálcio em contato com a água: CaC2 + 2H2O → Ca(OH)2 + C2H2 A queima do acetileno produz chama muito quente e luminosa, segundo a reação: 2C2H2 + 5 O2 → 4CO2 + 2H2O + Calor Por esse motivo, o acetileno é utilizado em lanternas para exploração de cavernas. Hoje, é o combustível empregado nos maçaricos oxiacetilênicos, capazes de produzir temperaturas muito elevadas (da ordem de 3.000 °C), prestando-se por isso à solda e ao corte de metais. Além disso, a partir dele são produzidos muitos derivados, que servem como matérias- primas para indústrias de plásticos, fios têxteis, borrachas sintéticas etc. IV. Os hidrocarbonetos alicíclicos 4.1. Definição e Formula geral Os hidrocarbonetos aliciclicos são hidrocarbonetos com cadeias carbonadas fechadas e que não tem anéis benzénico. A formula geral dos ciclanos é CnH2n , com n ≥ 3. 4.2. Tipos Os hidrocarbonetos aliciclicos podem ser classificados de: ciclanos, ciclenos e ciclinos. 4.2.1. Ciclanos ou cicloalcanos Definição e nomenclatura Sao hidrocarbonetos alciclicos que tem unicamente ligações simples entre os atomos de carbono. São nomeados acrescentando a palavra ciclo a frente de cada alcano correspondentes. Exemplo: ou Propriedades Propriedades fisicas CH2H2C H2C CH2 Ciclo Butano Página 11 de 14 Autor: António Raúl Bernardo “QUIMIQUINHO” Estudante de ENSINO DE QUÍMICA Os ciclanos têm propriedades fisicas analogas à dos alcanos, o ciclopropano e ciclobutano sao gasos; os outros são liquidos ou solidos. De uma forma geral os hidrocarbonetos aliciclicos tem as temperatura de ebuliçao e densidades pouco mais elevadas que os termos alifaticos correspondentes. Propriedades quimicas A razão da sua instabilidade, os pequenos ciclos (ciclopropano e ciclobutano) se comporta como se não fossem insaturados. Os ciclos se abrem espontaneamente quase a 500 o C e o hidrocarboneto se isomerisa em alceno Exemplo: Em presença de Niquel como catalizador , a hidrogenação e halogenação dos pequenos ciclos e abertura dos mesmos em alcanos Métodos de obtenção Pode se obter um ciclano por: Acção do zinco sobre um derivado dihalogenado as extremidades da cadeia segundo a reacção: Br – CH2 – CH2 – CH2 – Br + Zn + ZnBr 4.2.2. Os ciclenos ou ciclo alcenos Definição:São hidrocarbonetos aliciclicos que têm ao menos uma dupla ligação dentro do ciclo. Fórmula geral: A formula geral dos ciclenos é CnH2n -2 , com n ≥ 3 Nomenclatura: Os ciclos alcenos são nomeados acrescentando a palavra ciclo a frente de cada alceno correspondentes Ex Ciclo propeno Ciclo Buteno 4.2.3. Os ciclinos ou ciclo alcinos Definição: São hidrocarbonetos aliciclicos que têm ao menos uma tripla ligaçao carbono – carbono dentro do ciclo. por causa da grande tensao dita a tripla ligaçao , estes compostos sao muitos instaveis. Os cicloalcinos de menos de oito atmos sao raramente isolados no meio da reacção. Nomenclatura: Os cicloalcinos são nomeados acrescentando a palavra ciclo a frente de cada alcino correspondentes Exemplo: Ciclo Octino Os ciclinos têm propriedades parecidas aos alcinos. V. Os hidrocarbonetos aromáticos 5.1. Definição H2C CH2 CH2 CH2 H C H3C + H2 Ni CH3 CH2 CH3 HC H C CH2 CHHC H2C CH2 Página 12 de 14 Autor: António Raúl Bernardo “QUIMIQUINHO” Estudante de ENSINO DE QUÍMICA sao hidrocarbonetos onde o termo de base é o benzeno. Esta serie comprene todos os compostos onde a molecula contém um ou mais nucleos benzenicos ou de ciclohexa – 1,3,5 – trieno. O nome aromatico lhe foi atribuido porque alguns dos seus compostos como benzaldeido, vanilina possedem odor agradavel 5.2. Nomenclatura A nomenclatura dos hidrocarbonetos aromaticos nao seguem numa regra fixa e varios destes compostos possuem normas proprias. No entanto, a maioria deles é nomeada de acordo com os mesmos termos usados nas de mais nomenclaturas. Exemplo C6H6 C10H8 C14H10 C14H10 Benzeno Naftaleno Antranceno Fenantreno CH = CH2 CH3 CH3 CH3 Stireno Metilobenzeno DiMetilobenzeno ou ou tolueno Metil tolueno ou xileno 5.3. O benzeno Tem como fórmula molecular C6H6 é um hidrocarboneto cíclico insaturado que foi posto em evidência em 1825 pelo Michael Faraday no gaz de iluminação. O benzeno é o hidrocarboneto aromático mais simples. As fórmulas de Kekulé, Claus e Dewar mostram os diferentes lugares que podem se ocupados pelas duplas ligações para conservação a tetravalencia do carbono Kekulé Claus Dewar a estrutura a mais próxima da verdade é a proposto por Kekulé o químico Alemão (1829 – 1896) em 1865. As duplas ligações estão deslocalizadas, isto quer dizer que não tem as posições fixas mas se deslocam continuamente a volta do ciclo. Deste efeito o benzeno pode ser representado por diferentes formas como: 5.4. Propriedades físicas e químicas Propriedades físicas O benzeno é um líquido incolor, muito móvel, de odor agradável de massa volúmica 0,9g/ml, entra em ebulição à 80 ° C se solidifica à 5,4° C, insolúvel em agua, mas solúvel Página 13 de 14 Autor: António Raúl Bernardo “QUIMIQUINHO” Estudante de ENSINO DE QUÍMICA em álcool e em éter, o benzeno é solvente de muitas substancias tais como: iodo, enxofre, fósforo, borracha Propriedades químicas Quimicamente o benzeno é menos reactivo do que outros hidrocarbonetos insaturados. Sua reactividade é aproximadamente a do dos alcanos. Suas reacções de base são as redacções de substituição. Algumas redacções de benzeno: A combustão A combustão do benzeno do dióxido de carbono e água segundo a equação química: C6H6 + O2 6CO2 + 3H2O A bromação de benzeno É a reacçao do benzeno com bromo formando o bromobenzeno segundo a equação: Também esta reacção se faz da mesma maneira com o cloro A nitração do benzeno É a reacção do benzeno com o acido nitrico, formando assim o nitro benzeno segundo a equação: Alquilação e acilação (reacções de Friedel – Craft) o Alquilaçao É uma fixação de radical alquilo sobre o benzenopor acção de halogeneto de alquila em presença de AlX3 como catalisador. Nessas reacções o catalisador utilizado é o cloreto de aluminio ( AlCl3 ) Reacção de alquilaçao de friedel – Craft o Acilação: É reaccão de benzeno com halogeneto de acila ou haleto de acila na presença de AlX3. O produto obtido é um fenilalquilocetona ou fenilarilocetona Reacção de acilação de Friedel – Craft Métodos de obtenção do benzeno: Na indústria o benzeno é Obtido pela destilação de alcatrão da húlia e por polimerização de acetileno. BERTELOT, realizou a síntese de benzeno aquecendo o 3C2H2 C6H6 Reacção de síntese benzeno por aquecimento de acetileno Usos: O benzeno é utilizado em grande escala como solvente de gorduras , também é considerado como matéria prima para o fabrico de corante e de produtos farmacêuticos. Fontes dos hidrocarbonetos: As principais fontes de hidrocarbonetos são o carvão, o petróleo e o gás natural. Os hidrocarbonetos podem ser obtidos através da destilação fraccionada do petróleo. C6H6 + Br2 C6H5Br + HBr C6H6 + HNO3 C6H5 NO2 + H2O + R X R + HX AlX3 + R COX AlX3 CO R + HX Página 14 de 14 Autor: António Raúl Bernardo “QUIMIQUINHO” Estudante de ENSINO DE QUÍMICA Importância dos hidrocarbonetos: Na indústria a maior parte de hidrocarbonetos serve como combustível nos motores a explosão, nos motores a combustão, no aquecimento, servem também como solvente e como óleo de lubrificação. Os hidrocarbonetos insaturados servem de matéria prima para a fabricação de produtos de grandes valores.
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