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1 www.cursoanualdequimica.com – e-mail: cursodequimica@gmail.com Química Orgânica 1° Semestre Curso Anual de Química Prof. Alexandre Oliveira Assunto Página Módulo 01 - Introdução à Química Orgânica 03 Módulo 02 - Funções Orgânicas – I 53 Módulo 03 - Funções Orgânicas – II 87 Módulo 04 - Isomeria Constitucional e Estereoisomeria: Isomeria cis-trans 131 Módulo 05 - Estereoisomeria – Isomeria óptica 159 Módulo 06 - Isomeria Conformacional 203 Módulo 07 - Acidez e Basicidade de Compostos Orgânicos 225 www.cursoanualdequimica.com www.vestcursos.com 2 www.cursoanualdequimica.com – e-mail: cursodequimica@gmail.com 3 www.cursoanualdequimica.com – e-mail: cursodequimica@gmail.com MÓDULO 01 Introdução à Química Orgânica Para se manterem vivos, desde cedo os seres humanos têm de ser capazes de distinguir entre dois tipos de materiais em seu mundo. “Você pode manter-se de raízes e grãos”, alguém deve ter dito, “mas você não pode viver na sujeira. Você pode ficar aquecido queimando galhos de árvore, mas você não pode queimar pedras.’ Por volta do século XVIII, os cientistas pensaram ter entendido a essência dessa diferença, e, em 1807. Jöns Jakob Berzelius deu nome aos dois tipos de materiais. Acreditava-se que substâncias derivadas de organismos vivos continham uma força vital imensurável – a essência da vida. Estas foram denominadas “orgânicas”. Substâncias derivadas de minerais – e as quais faltava essa força vital – eram “inorgânicas”. Muitas das substâncias existentes em produtos naturais são conhecidas desde a Antiguidade. Por exemplo, o vinho, obtido pela fermentação da uva, e o álcool, obtido pela destilação de sucos fermentados. Entretanto, somente no século XVIII teve início a sistematização dos processos de obtenção de substâncias a partir de produtos naturais. O químico sueco Karl Wilhelm Scheele, por exemplo, fez uma série de extrações de substâncias a partir de produtos naturais. Nessa mesma época, ou seja, no ano de 1777, surge pela primeira vez a expressão Química Orgânica, introduzida na literatura química pelo químico sueco Torben Olof Bergman (1735-1784). Desse modo, de acordo com Bergman, temos: compostos orgânicos: substâncias dos organismos vivos; compostos inorgânicos: substâncias do reino mineral. A Teoria da Força Vital Após o conhecimento de um grande número de substâncias extraídas de organismos vivos, começou-se a perceber que elas apresentavam semelhanças entre si e acentuadas diferenças de composição e de propriedade em relação às substâncias do reino mineral. Posteriormente, o químico francês Antoine Laurent de Lavoisier (1743- 1794), depois de muitas análises, concluiu que o elemento carbono está presente em todas as substâncias provenientes de organismos vivos. No início do século XIX nascia uma ideia errada, segundo a qual as substâncias extraídas de organismos vivos não podiam ser produzidas em laboratório, pois só poderiam ser formadas com a interferência de uma força vital, existente apenas nos organismos vivos. Essa ideia ficou conhecida como a Teoria da Força Vital, defendida ardorosamente pelo célebre químico sueco Jôns lakob Berzelius, que dizia: “Na natureza viva os elementos estão sujeitos a leis diversas que os da natureza privada de vida. Assim sendo, os compostos orgânicos não podem ser formados somente sob a influência de forças físicas e químicas comuns, mas necessitam da intervenção de uma força vital particular”. Não concordando com a ideia da força vital, o químico alemão Friedrich Wohler, discípulo e amigo de Berzelius, após inúmeras tentativas conseguiu, em 1828, por acaso, preparar em laboratório a substância ureia (já conhecida e extraída da urina dos animais) sem a intervenção de qualquer força vital. Isso foi feito por simples aquecimento do composto cianato de amônio, pertencente ao reino mineral. Veja: Essa preparação é conhecida hoje como síntese de Wõhler. A síntese de Wõhler tem importância histórica muito grande, pois foi a partir dela que os cientistas começaram realmente a preparar os compostos orgânicos em laboratório. 4 www.cursoanualdequimica.com – e-mail: cursodequimica@gmail.com As análises dos compostos orgânicos revelam a presença do elemento carbono. Por isso, em 1848, Leopold Gmelin (1788-1853) reconheceu claramente que o carbono é o elemento fundamental dos compostos orgânicos, e em 1858 Friedrich August Kekulé (1829-1896) definiu a Química Orgânica como sendo a química dos compostos de carbono. Isso se conserva até hoje, pois atualmente são aceitos os seguintes conceitos: Química Orgânica é o ramo da Química que estuda os compostos do carbono. Composto orgânico é a substância que contém o elemento carbono na sua constituição, seja ela existente ou não em organismo vivo. Atualmente são conhecidos alguns milhões de compostos orgânicos, número esse que aumenta assustadoramente a cada dia. Você certamente pode perceber que os compostos orgânicos têm ação notável na Medicina, na indústria e na nossa vida diária. O Elemento Químico Carbono Como o carbono é a unidade fundamental dos compostos orgânicos, torna-se necessário um conhecimento mais profundo sobre esse elemento. Desse modo, podemos saber o que ele tem de especial para poder formar tantos compostos. A estrutura dos compostos orgânicos começou a ser desvendada a partir da segunda metade do século XIX, com as ideias de Archibald Scott Couper (1831-1892) e Kekulé sobre o comportamento químico do carbono. Dentre essas ideias, hoje conhecidas por postulados de Couper-Kekulé, três são fundamentais. 1.° postulado: O átomo de carbono é tetravalente Este postulado nos mostra que o átomo de carbono pode estabelecer quatro pares eletrônicos, ou seja, quatro ligações covalentes. Veja por que: O átomo de carbono tem número atômico 6, o que significa que ele apresenta seis elétrons distribuídos nas camadas K e L. Por apresentar quatro elétrons na última camada (L), o carbono pode compartilhar quatro elétrons com outros átomos, de modo a completar o octeto e, assim, se estabilizar. O carbono apresenta quatro unidades de valência: 5 www.cursoanualdequimica.com – e-mail: cursodequimica@gmail.com 2.° postulado: As quatro unidades de valência do carbono são iguais entre si. Um composto de fórmula molecular CH3Br apresenta as seguintes fôrrnulas eletrônica e estrutural plana: Está provado que só existe um composto de fórmula CH3Br, o que nos permite dizer que as quatro fórmulas acima representam um único composto. Esse fato nos leva, então, à conclusão de que as quatro valências do carbono são exatamente iguais entre si. 3.° postulado: Átomos de carbono ligam-se diretamente entre si, formando estruturas denominadas cadeias carbônicas. A capacidade que átomos de um mesmo elemento têm de se ligarem entre si é característica de alguns elementos, tais como enxofre, nitrogênio, oxigênio e fósforo. Quando dois átomos se ligam através de um único par eletrônico, a ligação recebe o nome de ligação simples. Quando dois átomos se ligam através de dois pares eletrônicos, a ligação recebe o nome de ligação dupla. Quando dois átomos se ligam através de três pares eletrônicos, a ligação recebe o nome de ligação tripla. Cadeia carbônica é a estrutura formada por átomos de carbono ligados entre si, podendo haver, entre dois carbonos, um átomo de outro elemento, que recebe o nome de heteroátomo. A ligação covalente Ligação covalente: é a ligação formada pelo compartilhamento de elétrons entre os átomos envolvidos na ligação. Ocorre envolvendo principalmente átomos de hidrogênio e ametais, como por exemplo: H2, O2, HCl, SO2, H2SO4. 6 www.cursoanualdequimica.com – e-mail: cursodequimica@gmail.com Orbitais atômicos:Um orbital é uma região tridimensional em tomo do núcleo onde há a probabilidade de se encontrar um elétron. Observe a formação de algumas moléculas através de ligações covalentes simples: a) a molécula de H2 b) a molécula de HCl 7 www.cursoanualdequimica.com – e-mail: cursodequimica@gmail.com c) a molécula de Cl2 Observe também a formação da molécula de N2, que apresenta uma ligação covalente tripla. d) a molécula de N2 8 www.cursoanualdequimica.com – e-mail: cursodequimica@gmail.com A hibridação do Carbono A hibridação consiste numa "mistura" de orbitais atômicos puros. Assim, os orbitais atômicos híbridos surgem da fusão de orbitais atômicos puros, de tal modo que esses orbitais híbridos sejam equivalentes entre si e diferentes dos orbitais puros originais. De acordo com a distribuição eletrônica, o átomo de carbono deveria ser bivalente, pois apresenta somente dois elétrons em orbitais Px e Py disponíveis para formar pares eletrônicos. A teoria da hibridização consegue explica o fato de o carbono ser tetravalente. a) Hibridação sp3 do carbono: 9 www.cursoanualdequimica.com – e-mail: cursodequimica@gmail.com b) Hibridação sp2 do carbono: 10 www.cursoanualdequimica.com – e-mail: cursodequimica@gmail.com c) Hibridação sp do carbono: 11 www.cursoanualdequimica.com – e-mail: cursodequimica@gmail.com Estruturas de Lewis, Kekulé e condensadas Estruturas de Lewis Os símbolos químicos que temos usado, nos quais os elétrons de valência são representados por pontos. são chamados estruturas de Lewis. Essas estruturas são úteis porque nos mostram que átomos são ligados juntos e nos deixam saber quando qualquer átomo possui pares de elétrons livres ou tem carga formal. As estruturas de Lewis para H2O. H3O+. H3O+ e H2O2 são mostradas a seguir: par de elétrons livres água íon hidrônio íon hidróxido peróxido de hidrogênio H O H H O H H H O H HO O Ao desenhar uma estrutura de Lewis, tenha certeza de que os átomos de hidrogênio estejam rodeados por apenas dois elétrons e que C, O, N e átomos de halogênio (F, Cl, Br. I) estejam rodeados por não mais que oito elétrons – a regra do octeto deve ser obedecida. Elétrons de valência não utilizados em ligações são chamados elétrons não-compartilhados ou pares de elétrons livres. Uma vez que os átomos e elétrons estão no lugar, cada átomo deve ser examinado para ver quando urna carga pode ser designada para ele. Uma carga positiva ou negativa designada a um átomo é chamada carga formal; o átomo de oxigênio no íon hidrônio tem carga formal + 1, e o átomo de oxigênio no íon hidróxido tem carga formal – 1 Uma carga formal é a diferença entre o número de elétrons de valência que um átomo tem quando não está ligado a nenhum outro átomo e o número de elétrons que “possui” quando está ligado. Um átomo “possui’ todos os seus pares de elétrons livres e metade de seus elétrons (compartilhados) em ligação. Carga formal = número de elétrons de valência – (número de elétrons livres + 1/2 do número de elétrons em ligação) Por exemplo, um átomo de oxigênio tem seis elétrons de valência. Na água (H2O), o oxigênio “possui” seis elétrons (quatro elétrons livres e metade de quatro elétrons em ligação). Como o número de elétrons que ele “possui’ é igual ao número de elétrons de valência (6 – 6 = 0), o átomo de oxigênio na água não tem carga formal. No íon hidrônio (H3O+) ele “possui” cinco elétrons: dois elétrons livres mais três (metade de seis) elétrons ligantes. Como o número de elétrons que ele “possui” é um a menos que o número de elétrons de valência (6 – 5 = 1), sua carga formal é +1. O oxigênio no íon hidróxido (HO–) “possui” sete elétrons: seis elétrons livres mais um (metade de dois) elétron ligante. Como “possui” um elétron a mais que seus elétrons de valência (6 – 7 = –1), sua carga formal é – 1. Sabendo que o nitrogênio tem cinco elétrons de valência, certifique-se de que a carga formal apropriada foi designada ao átomo de nitrogênio nas estruturas de Lewis a seguir: H N H H H N H H H H N H H N H HN H amônia íon amônio ânion amideto hidrazina O carbono tem quatro elétrons de valência. Pense por que o átomo de carbono nas estruturas de Lewis abaixo tem a carga formal indicada: 12 www.cursoanualdequimica.com – e-mail: cursodequimica@gmail.com H C H H H H C H H H C H H HC H H H C H H metano cátion metila um carbocátion ânion metila um carbânion radical metila etano H C H H Uma espécie que contém átomos de carbono carregados positivamente é chamada carbocátion, e uma espécie que contém carbono carregado negativamente é chamada carbânion. (Relembre que um cátion é um íon carregado positivamente e um ânion é um íon carregado negativamente.) Carbocátions eram formalmente chamados íons carbônios; tal termo pode ser visto em livros de química antigos. Uma espécie que contém um átomo com apenas um único elétron desemparelhado é chamada radical (também chamada radical livre). O hidrogênio tem um elétron de valência, e cada halogênio (E Cl, Br, 1) tem sete elétrons de valência, ficando as espécies a seguir com as cargas formais indicadas: HHH Br Br íon hidrogênio íon hidreto radical hidrogênio íon brometo radical bromo bromo cloro Br Br Cl Cl Estudando as moléculas nesta seção, note que, quando os átomos não carregam carga formal ou elétron desemparelhado, o hidrogênio e os halogênios têm uma ligação covalente, o oxigênio sempre tem duas ligações covalentes, o nitrogênio sempre tem três e o carbono, quatro. Note que (exceto pelo hidrogênio) a soma do número de ligações e pares livres é quatro: os halogênios com uma ligação têm três pares livres; o oxigênio com duas ligações tem dois pares livres; e o nitrogênio com três ligações tem apenas um par livre. Átomos que têm mais ou menos ligações que o número necessário para um átomo neutro terão carga formal ou um elétron desemparelhado. Esses números são muito importantes para se lembrar quando estamos desenhando estruturas de substâncias orgânicas porque fornecem um método rápido para reconhecer se estamos cometendo um erro. C quatro ligações N três ligações O duas ligações H uma ligação F Cl I Br uma ligação Nas estruturas de Lewis para CH2O, HNO3, CH2O, CO32– e N2, observe que cada átomo tem o octeto completo (exceto o hidrogênio, que tem a última camada completa) e a carga formal apropriada. (Desenhando a estrutura de Lewis para a substância que tem dois ou mais átomos de oxigênio, evite ligações simples oxigênio– oxigênio. Essas são ligações fracas, e poucas substâncias as têm.) N NO C O O H C H O H O N O O H C O H O Um par de elétrons compartilhados pode também ser mostrado como urna linha entre dois átomos. Compare as estruturas anteriores com as seguintes: N NO C O O H C H O H O N O O H C O H O Suponha que lhe foi pedido que desenhasse uma estrutura de Lewis. Neste exemplo vamos usar HNO2. 1. Determine o número total dos elétrons de valência (1 para H, 5 para N e 6 para cada O = 1 + 5 + 12 = 18). 13 www.cursoanualdequimica.com – e-mail: cursodequimica@gmail.com 2. Use o número de elétrons de valência para formar ligações e completar o octeto com elétrons livres. 3. Se depois que todos os elétrons tiverem sido designados algum átomo (outro que não o hidrogênio) não tiver o octeto completo, use o elétron livre para formar dupla ligação. 4. Assinale a carga formal para qualquer átomo cujo número de elétrons de valência não seja igual ao número de seus elétrons livres mais a metade de seus elétrons em ligação. (Nenhum dos átomos em HNO2 tem carga formal.) H O N OH O N O N não tem um octeto completouse um par de elétrons para formar uma ligação dupla ligação dupla 18 elétrons foram designados pelo uso de um par de elétrons livres do oxigênio para formar uma ligação dupla, N conseguiu um octeto completo Estrutura de Kekulé Nas estruturas de Kekulé os elétrons em ligação são desenhados como linhas, e os pares de elétrons livres são normalmente inteiramente omitidos, a menos que sejam necessários para chamar a atenção de alguma propriedade química da molécula. (Apesar de os pares de elétrons livres não serem mostrados, é preciso lembrar que átomos neutros de nitrogênio, oxigênio e halogênio sempre os têm: um par no caso do nitrogênio, dois no caso do oxigênio e três no caso do halogênio.) H C O H O H C N H O N O H C H H H H C N H H H H Estruturas condensadas Frequentemente, estruturas são simplificadas pela omissão de alguma das ligações covalentes (ou todas) e pela lista dos átomos ligados a um carbono particular (ou nitrogênio ou oxigênio) perto deste, com subscrição para indicar o número daqueles átomos. Esse tipo de estrutura é chamada estrutura condensada. Compare as estruturas anteriores com as seguintes: HCO2H HCN HNO2 CH4 CH3NH2 Mais exemplos de estruturas condensadas e convenções mais utilizadas para criá-las são encontrados Tabela 1.1. Observe que desde que nenhuma das moléculas na tabela 1.1. tenha carga formal ou pares de elétrons livres, cada C tem quatro ligações, cada N tem três, cada O tem duas e cada H ou halogênio tem uma ligação. Tabela 1.1 – Estruturas de Kekulé e condensadas Estrutura de Kekulé Estruturas condensadas Átomos ligados ao carbono são mostrados à direita do carbono. Outros átomos que não sejam H podem ser mostrados pendurados no carbono. H C C C C C C H HHHHHH H Br H H Cl H CH3CHBrCH2CH2CHClCH3 CH3CHCH2CH2CHCH3 Br Cl ou 14 www.cursoanualdequimica.com – e-mail: cursodequimica@gmail.com Grupos CH2 repetidos podem ser mostrados entre parênteses. H C C C C C C H HHHHHH H H H HH H CH3CH2CH2CH2CH2CH3 ou CH3(CH2)4CH3 Grupos ligados ao carbono podem ser mostrados (entre parênteses) à direita do carbono ou pendurados no carbono. H C C C C C C H H H H H H H H H CH3H OH H CH3CH2CH(CH3)CH2CH(OH)CH3 CH3CH2CHCH2CHCH3 CH3 OH Grupos ligados ao carbono à direita mais afastados não são postos entre parênteses. H C C C C C H HHCH3HH H H CH3 H OH CH3CH2C(CH3)2CH2CH2OH CH3CH2CCH2CH2OH CH3 CH3 ou Dois ou mais grupos considerados idênticos ligados ao “primeiro” átomo à esquerda podem ser mostrados (entre parênteses) à esquerda do átomo ou pendurado nele. H C H H N C C C H H H H H H HC HH H H C H H C C C C H H H H H H HC HH H H (CH3)2NCH2CH2CH3 (CH3)2CHCH2CH2CH3 CH3NCH2CH2CH3 CH3 CH3CHCH2CH2CH3 CH3 ou ou Um oxigênio duplamente ligado a um carbono pode ser mostrado pendurado no carbono ou à direita dele. 15 www.cursoanualdequimica.com – e-mail: cursodequimica@gmail.com CH3CH2CCH3 O CH3CH2COCH3 CH3CH2C( O)CH3ou CH3CH2CH2CH O CH3CH2CH2CHO CH3CH2CH2CH O ou ou ou CH3CH2COH O CH3CH2CO2H CH3CH2COOH CH3CH2COCH3 O CH3CH2CO2CH3 CH3CH2COOCH3 ouou ou ou Orbitais atômicos e moleculares Ligação no metano Figura (a) Os quatro orbitais sp3 são orientados na direção do canto de um tetraedro, levando cada ângulo a ter 109,5°. (b) Um desenho do orbital do metano, mostrando a sobreposição de cada orbital sp3 do carbono com o orbital s de um hidrogênio. (Para simplificar, os lobos menores do orbital sp3 não são mostrados.) Ligação no etano 16 www.cursoanualdequimica.com – e-mail: cursodequimica@gmail.com Figura Ilustração do etano. A ligação C – C é formada pela sobreposição sp3 – sp3, e cada ligação C – H é formada pela sobreposição sp3 – s. (Os lobos menores dos orbitais sp3 não são mostrados). Ligação no eteno: uma ligação dupla Figura Carbono hibridizado em sp2. Os três orbitais sp2 degenerados ficam no plano. O orbital p não hibridizado é perpendicular ao plano. (Os lobos menores dos orbitais sp2 não são mostrados.) A Figura (a) Uma ligação C – C no eteno e uma ligação a formada pela sobreposição de sp2 – sp2, e as ligações C – H são formadas pela sobreposição sp2 – s. (b) A segunda ligação C – C é uma ligação formada pela sobreposição lado a lado de um orbital p de um carbono com o orbital p do outro. (c) Há um acúmulo de densidade eletrônica acima e abaixo do plano que contém os dois átomos de carbono e os quatro de hidrogênio. 17 www.cursoanualdequimica.com – e-mail: cursodequimica@gmail.com Quatro elétrons mantêm os carbonos unidos em uma ligação dupla C – C; apenas dois elétrons ligam os átomos de carbono em uma ligação simples C – C. Isso significa que uma ligação dupla C – C é mais forte (174 kcal/mol ou 728 kJ/mol) e menor (1,33 A) que uma ligação simples C – C (90 kcal/mol ou 377 kJ/mol, e 1,54 A). Ligação em etino: uma ligação tripla Figura Carbono hibridizado em sp. Os dois orbitais sp são orientados 180° distantes um do outro, perpendicular aos dois orbitais p não hibridizados. (Os lobos menores do orbital sp não são mostrados.) A Figura (a) A ligação , C-C no etino é formada pela sobreposição sp – sp, e as ligações C – H são formadas pela sobreposição sp – s. Os átomos de carbono e os átomos ligados a ele estão em linha reta. (b) As duas ligações carbono-carbono são formadas pela sobreposição lado a lado do orbital p de um carbono com o orbital p do outro carbono. (c) A ligação tripla tem região eletrônica densa acima e abaixo, e na frente e atrás do eixo internuclear da molécula. Como os dois átomos de carbono na ligação tripla são mantidos unidos por seis elétrons, uma ligação tripla é mais forte (231 kcal/mol ou 967 kJ/mol) e menor (1,20 A) que uma ligação dupla. 18 www.cursoanualdequimica.com – e-mail: cursodequimica@gmail.com O cátion metila (+CH3) O carbono carregado positivamente no cátion metila é ligado a três átomos, de modo que ele hibridiza três orbitais - um s e dois p. Portanto, ele forma suas três ligações covalentes usando orbitais sp2. Seu orbital p não hibridizado fica vazio. O carbono carregado positivamente e os três átomos ligados a ele ficam no plano. O orbital p fica perpendicular ao plano. O radical metila (CH3) O átomo de carbono no radical metila também é hibridizado em sp2. O radical metila difere do cátion metila por um elétron desemparelhado. Tal elétron está no orbital p. Observe a semelhança nos modelos bola e vareta do cátion metila e do radical metila. Os mapas potenciais, entretanto, são bem diferentes por causa da adição de um elétron no radical metila. O ânion metila (-CH3) O carbono carregado negativamente no ânion metila tem três pares de elétrons ligantes e um par livre. Os quatro pares de elétrons estão bem distantes quando os quatro orbitais que contêm os elétrons ligantes e os livres apontam para o canto de um tetraedro. Em outras palavras, um carbono carregado negativamente é hibridizado em sp3. No ânion metila, três dos orbitais sp3 do carbono se sobrepõem cada um ao orbital s de um hidrogênio, e o quarto orbital sp3 segura o par livre. http://átomos.de/ http://palavras.um/ 19 www.cursoanualdequimica.com – e-mail: cursodequimica@gmail.com Compare os mapas do potencial para cátion metila, o radical metila e o ânion metila. Ligação na água O átomo de oxigênio na água (H2O) forma duas ligações covalentes. Como o oxigênio tem dois elétrons desemparelhados na configuração eletrônica da sua camada de valência (Tabela 1.2), ele não precisa promover um elétron para formar o número (dois) de ligações covalentes necessárias para alcançar uma camada de valência de oito elétrons (isto é, completar seu octeto). Se presumirmos que o oxigênioque orbitais p para formar duas ligações O – H, como predito pela configuração eletrônica da sua camada de valência, esperaríamos um ângulo de ligação aproximadamente de 90°, porque os dois orbitais p estão em ângulo reto um do outro. Entretanto, o ângulo observado experimentalmente é de 104,5°. Como podemos explicar o ângulo observado? O oxigênio precisa usar orbitais híbridos para formar ligações covalentes, assim como o carbono. O orbital s e os três orbitais p precisam hibridizar-se para produzir quatro orbitais sp3. O ângulo de ligação em uma molécula indica quais orbitais são usados na formação da ligação. Água - uma substância única Água é a substância mais abundante encontra da em organismos vivos. Suas propriedades inigualáveis permitiram à vida se originar e evoluir. Seu alto calor de fusão (o calor necessário para converter um sólido em líquido) protege organismos de congelamento em baixas temperaturas porque muito calor precisa ser removido da água para congelá-la. A alta capacidade de calor (o calor necessário para subir a temperatura de uma substância em dada quantidade) minimiza a troca de temperatura nos organismos, e o alto calor de vaporização (o calor necessário para converter um líquido em um gás) permite aos animais aquecerem-se com uma perda mínima de fluido corporal. Como a água líquida é mais densa que o gelo, este é formado na superfície da água, flutuando e isolando a água embaixo. Por isso oceanos e lagos não congelam de baixo para cima. É também por isso que plantas e animais aquáticos podem sobreviver enquanto oceanos e lagos vivem congelados. Cada uma das duas ligações O – H é formada pela sobreposição de um orbital sp3 do oxigênio com o orbital s de um hidrogênio. Um par livre ocupa cada um dos dois orbitais sp3 restantes. O ângulo de ligação na água é um pouco menor (104,5°) que o ângulo de ligação tetraédrico (109,5°) no metano, presumivelmente porque cada par livre "sente" apenas um núcleo, o que o faz mais difuso que o par ligante, que "sente" dois núcleos e é, portanto, relativamente confinado entre eles. Consequentemente, há mais repulsão entre pares de elétrons livres, causando a aproximação das ligações O – H e desta forma diminuindo o ângulo de ligação. 20 www.cursoanualdequimica.com – e-mail: cursodequimica@gmail.com Compare o mapa de potencial eletrostático da água com o do metano. Água é uma molécula polar; metano é apolar. Ligação na amônia e no íon amônio Os ângulos de ligação observados experimentalmente na amônia são de 107,3°. Eles indicam que o nitrogênio também usa orbitais híbridos quando forma ligações covalentes. Como carbono e oxigênio, os orbitais s e p da segunda camada do nitrogênio hibridizam para formar quatro orbitais sp3 degenerados. As ligações N – H na amônia são formadas pela sobreposição de um orbital sp3 do nitrogênio com o orbital s do hidrogênio. O único par de elétrons livres ocupa um orbital sp3. O ângulo de ligação (107,3°) é menor que o ângulo de ligação tetraédrico (109.5°) porque a repulsão eletrônica entre o par livre relativamente difuso e os pares ligantes é maior que a repulsão entre dois pares ligantes. Observe que os ângulos de ligação em NH3 (107,3°) são maiores que os em H2O (104.5°) porque o nitrogênio só tem um par livre, enquanto o oxigênio tem dois. Como o íon amônio (+NH4) tem quatro ligações N – H idênticas e nenhum par livre, todos os ângulos de ligação são de 109,5° – como os ângulos de ligação no metano. 21 www.cursoanualdequimica.com – e-mail: cursodequimica@gmail.com Hibridização de orbital, comprimento de ligação, força de ligação e ângulos de ligação Todas as ligações simples são ligações . Todas as ligações duplas são compostas por urna ligação e uma ligação π. Todas as ligações triplas são compostas por uma ligação e duas ligações π. A maneira mais fácil para determinar a hibridização do átomo de carbono, oxigênio ou nitrogênio é olhar o número de ligações π que ele forma: se ele não forma ligação π, ele é hibridizado em sp3; se ele forma uma ligação π, ele é hibridizado em sp2; se ele forma duas ligações π, ele é hibridizado em sp. As exceções são carbocátion e radicais alquila, que são hibridizados em sp2 - não porque eles formem uma ligação π, mas porque eles têm um orbital p vazio ou meio completo. Comparando comprimentos e forças de uma ligação simples, dupla e tripla, vemos que quanto mais há ligações segurando os dois átomos de carbono, menor e mais forte é a ligação carbono-carbono (Tabela). Ligações triplas são menores e mais fortes que ligações duplas, que são menores e mais fortes que ligações simples. Uma ligação dupla (ligação mais uma ligação π) é mais forte que uma ligação simples (ligação ), mas não é duas vezes mais forte. Podemos concluir, portanto, que uma ligação π é mais fraca que uma ligação . Isso é o que esperaríamos, porque a sobreposição alinhada que forma a ligação é melhor que a sobreposição lado a lado que forma uma ligação π. Os dados na Tabela indicam que uma ligação C-H é menor e mais forte que uma ligação C-C. Isso ocorre porque o orbital s do hidrogênio está mais perto do núcleo do que o orbital sp3 do carbono. Consequentemente, os núcleos estão mais próximos em uma ligação formada pela sobreposição sp3-s do que em uma ligação formada pela sobreposição sp3-sp3. Além disso, sendo rena ligação C-H menor, ela é mais forte que uma ligação C-C, uma vez que há densidade eletrônica maior na região de sobreposição de um orbital sp3 com um orbital s do que na região de sobreposição de dois orbitais sp3. O comprimento e a força de uma ligação C-H dependem da hibridização do átomo de carbono a que o hidrogênio está ligado. Quanto maior o caráter s do orbital usado pelo carbono para fazer a ligação, menor e mais forte é a ligação - de novo, porque um orbital s está mais próximo do núcleo que um orbital p. Então uma ligação C-H formada por carbono hibridizado em sp (50% s) é menor e mais forte que uma ligação C-H formada por um carbono hibridizado em sp2 (33,3% s), que, enfim, é menor e mais forte que uma ligação C-H formada por um carbono hibridizado em sp3 (25%). O ângulo de ligação também depende do orbital usado pelo carbono para formar a ligação. Quanto maior a quantidade do caráter s no orbital, maior o ângulo de ligação. Por exemplo, carbonos hibridizados em sp têm ângulos de ligação de 180°. Carbonos hibridizados em sp2 têm ângulos de ligação de 120°, e carbonos hibridizados em sp3 têm ângulos de ligação de 109,5°. Resumindo: Uma ligação π é mais fraca que uma ligação ; Quanto maior a densidade eletrônica na região de sobreposição dos orbitais, mais forte é a ligação; Quanto maior o caráter s, menor e mais forte é a ligação; Quanto maior o caráter s, maior é o ângulo de ligação. 22 www.cursoanualdequimica.com – e-mail: cursodequimica@gmail.com Classificação dos carbonos sp3 A classificação de determinado átomo de carbono sp3 (que faz 4 ligações simples) em uma cadeia carbônica apresenta como único critério o número de carbonos que estão ligados ao carbono que será classificado. Assim, temos: Carbono primário (P) É o átomo de carbono que está ligado a no máximo um átomo de carbono, como mostram os exemplos: H C C H HH H H P P H3C N CH3 CH3 P P P Carbono secundário (S) É o átomo de carbono que está ligado a 2 outros átomos de carbono, como mostram os exemplos: H C C C H HH H H H H P P S C C C HH H H H H S S S Carbono terciário (T) É o átomo de carbono que está ligado a 3 outros átomos de carbono, como mostram os exemplos: CH H H C C H H H H C H HH PP T P H C C H CH C C H H H H H HH S S PTS Carbono quaternário (Q) É o átomo de carbono que está ligado a 4 outros átomos de carbono, como mostram os exemplos:23 www.cursoanualdequimica.com – e-mail: cursodequimica@gmail.com H C C C H CH H C H HH H H HH H H C C H H H C H H C H H C C H H H C H HH S S S S P P Q Q Cadeias Carbônicas As cadeias carbônicas – estruturas formadas por átomos de carbono ligados entre si – recebem uma classificação totalmente independente daquela atribuída ao composto orgânico. E importante não confundir a classificação da cadeia carbônica com qualquer tipo de classificação dos compostos orgânicos. Cadeias carbônicas abertas ou acíclicas ou alifáticas As cadeias carbônicas acíclicas ou alifáticas são cadeias abertas (que apresentam no mínimo duas extremidades distintas). São classificadas de acordo com os seguintes critérios: ♦ Quanto ao tipo de ligação entre os carbonos, podem ser saturadas ou insaturadas. Uma cadeia carbônica é saturada quando apresenta apenas ligações simples (do tipo ) entre carbonos, independentemente do tipo de ligação que possa ocorrer entre o carbono e o átomo de um outro elemento qualquer. Exemplo: cadeia carbônica da molécula do propanonitrilo. H3C C C N H2 Note que as ligações do tipo não se localizam entre carbonos, mas sim entre um átomo de carbono e um átomo de nitrogênio; portanto, a cadeia carbônica é de fato saturada. Uma cadeia carbônica é insaturada quando apresenta pelo menos uma ligação dupla ou tripla (do tipo ) entre carbonos. Exemplo: cadeia carbônica da molécula do 2-buteno. H3C C C CH3 H H ♦ Quanto à presença de heteroátomo átomo diferente de carbono e hidrogênio a cadeia pode ser homogênea ou heterogênea. Uma cadeia carbônica é homogênea quando não apresenta heteroátomo entre carbonos Exemplo: cadeia carbônica da molécula do n-hexilamina. H3C C C C C C NH2 H2 H2 H2 H2 H2 Observe que os átomos diferentes de carbono e hidrogênio não se encontram entre dois carbonos Uma cadeia carbônica é heterogênea quando apresenta heteroátomo entre carbonos. Exemplo: cadeia carbônica da molécula do éter dlietílico. H3C C O C CH3 H2 H2 ♦ Quanto ao tipo de carbono – primário, secundário, terciário ou quaternário –, a cadeia homogênea pode ser normal ou ramificada. Uma cadeia carbônica homogênea é normal quando apresenta apenas carbonos primários e secundários. Exemplo: cadeia carbônica da molécula do 3-nitro-heptano. 24 www.cursoanualdequimica.com – e-mail: cursodequimica@gmail.com H2C C C C NO2 H3C CH2 CH3 HH2H2 Note que a cadeia não precisa ser escrita necessariamente na horizontal para ser classificada como normal. Uma cadeia carbônica homogênea é ramificada quando apresenta pelo menos um carbono terciário ou quaternário. Exemplo: cadeia carbônica da molécula do 3-metilpentano. H3C C C C CH3 CH3 H2H2 H As cadeias carbônicas heterogêneas são consideradas ramificadas quando um dos carbonos da cadeia (com exceção dos carbonos das extremidades) ou o heteroátomo estabelece ligação com um átomo de carbono. Exemplo: cadeias carbônicas das moléculas da metil-isopropilamina, etil-dimelilamina, dietilamina. H3C C N C CH3 H2 H H2 H3C C N CH3 CH3 H2 H3C C N CH3 CH3 H ramificada ramificada normal Cadeias carbônicas cíclicas aromáticas As cadeias carbônicas cíclicas (fechadas) são ditas aromáticas quando apresentam pelo menos um núcleo aromático ou anel benzênico. As cadeias aromáticas são classificadas segundo os critérios: ♦ Quanto ao número de núcleos aromáticos que apresentam, podem ser mononucleares e polinucleares. Uma cadeia carbônica aromática é mononuclear quando possui um único núcleo aromático. Exemplo: cadeia carbônica da molécula do vinilbenzeno. CH2 CH2 O núcleo aromático é um ciclo formado por 6 átomos de carbono que estabelecem ligações intermediárias entre simples e duplas, originadas teoricamente de ligações alternadas e ressonantes. Uma cadeia carbônica aromática é polinuclear quando possui mais de um núcleo aromático; nesse caso, sofre uma subclassificação. ♦ Quanto à posição dos núcleos aromáticos na cadeia. Se os núcleos aromáticos são formados a partir de dois carbonos comuns, dizemos que são núcleos aromáticos condensados. Exemplo: cadeia carbônica da molécula do naftaleno. Observe que, pela própria definição, as cadeias carbônicas aromáticas são também insaturadas e homocíclicas (cíclicas homogêneas). 25 www.cursoanualdequimica.com – e-mail: cursodequimica@gmail.com Se os núcleos aromáticos não tiverem carbonos comuns, dizemos que são núcleos aromáticos isolados. Exemplo: cadeia carbônica da molécula do peróxido de benzoíla. C O O O C O Cadeias carbônicas cíclicas alicíclicas Alicíclicas são cadeias carbônicas cíclicas que não possuem núcleo aromático. Classificam-se do mesmo modo que as cadeias acíclicas. ♦ Quanto ao tipo de ligação entre os carbonos, podem ser saturadas ou insaturadas. Uma cadeia carbônica cíclica alicíclica é saturada quando apresenta apenas ligações simples (do tipo ) entre carbonos, independentemente do tipo de ligação que possa ocorrer entre o carbono e o átomo de um outro elemento qualquer. Exemplo: cadeia carbônica de molécula do ciclobutanona. H2C C CH2H2C O Uma cadeia carbônica cíclica é insaturada quando apresenta pelo menos uma ligação dupla ou tripla (do tipo ) entre carbonos. Exemplo: cadeia carbônica da molécula do ciclopropeno. HC CH CH2 ♦ Quanto à presença de heteroátomo – átomo diferente de carbono e hidrogênio cadeia pode ser homocíclica ou heterocíclica. Uma cadeia carbônica é homocíclica quando não apresenta heteroátomo entre carbonos. Exemplo: cadeia carbônica da molécula do ciclo-heptano. H2C CH2 H2C H2C C CH2 CH2 H2 Uma cadeia carbônica é heterocíclica se apresenta heteroátomo entre carbonos. Exemplo: cadeia carbônica da molécula do tiofeno. HC CH CH S HC ♦ Quanto ao tipo de carbono – primário, secundário, terciário ou quaternário –, a cadeia homocíclica pode ser normal ou ramificada. Uma cadeia carbônica homocíclica é normal quando apresenta apenas carbonos secundários. Exemplo: cadeia carbônica da molécula do ciclopentano. 26 www.cursoanualdequimica.com – e-mail: cursodequimica@gmail.com H2C CH2 CH2 C H2C H2 Uma cadeia carbônica homocíclica é ramificada se possui pelo menos um carbono terciário ou quaternário. Exemplo: cadeia carbônica da molécula do 1-etil-3,3-dimetil-hexano. H3C C C CH C CH2H2C C CH3 CH3 H2 H2 H2 As cadeias carbônicas heterocíclicas são consideradas ramificadas quando um dos carbonos do ciclo ou o heteroátomo estabelecer ligação com um átomo de carbono fora do ciclo. Exemplos: cadeias carbônicas das moléculas do ciclo-1.2-propilenoamina, cicloetileno-metilamina e do cicloetilenoamina. H2C CH2 N CH3 H2C CH2 NH ramificada ramificada normal H2C C CH3 NH H2 Cadeias carbônicas mistas São cadeias carbônicas que possuem uma parte acíclica e uma parte cíclica que, por sua vez, pode ser alicíclica e/ou aromática. Observe os exemplos a seguir: ♦ Cadeia carbônica parte acíclica e parte cíclica alicíclica Exemplo: cadeia carbônica da molécula do vinilciclopentano. H2C CH2 C C H2C C CH2 H H2 H ♦ Cadeia carbônica parte aromática e parte acíclica. Exemplo: cadeia carbônica da molécula do n-propilbenzeno. C C CH3 H2 H2 ♦ Cadeia carbônica parte aromática, parte alicíclica e parte acíclica. Exemplo: cadeia carbônica da molécula do 1-etil-4-ciclopropilbenzeno. H3C C CH2 CH2H2C H2 As tabelas a seguir trazem uma síntese do que foi visto a respeito da classificação de cadeias carbônicas. 27 www.cursoanualdequimica.com – e-mail: cursodequimica@gmail.com Cadeias carbônicas Abertas ou acíclicas (possuem no mínimo duas extremidades) Quanto ao tipo de ligação entre carbonos. Saturada Possui apenas ligações simples entre carbonos.Exemplo: N C C C H O CH3 H Insaturada Possui pelo menos uma ligação dupla ou tripla entre carbonos. Exemplo: H3C C CH2 H Quanto à presença de heteroátomo Homogênea Não possui heteroátomo entre carbonos. Exemplo: H3C C C C NH2 O H2 H2 Heterogênea Possui heteroátomo entre carbonos. Exemplo: H3C O C CH3 H2 Quanto à classificação dos carbonos. Normal e homogênea Possui apenas carbono primário e secundário. Exemplo: H3C C C CH3 H2 H2 Ramificada e homogênea Possui pelo menos um carbono terciário ou quaternário. Exemplo: H3C C C CH3 CH3 H H2 Cadeias carbônicas Aromáticas (possuem pelo menos um núcleo aromático) Quanto ao número de núcleos aromáticos. Mononucleares Possui apenas um núcleo aromático. Exemplo: Polinucleares Possui mais de um núcleo aromático. Exemplo: C H2 Quanto à disposição dos núcleos aromáticos. Isolados Os núcleos aromáticos não possuem átomos de carbono comuns. Exemplo: C O Condensados Os núcleos aromáticos possuem átomos de carbono comuns. Exemplo: Cadeias carbônicas Alicíclicas (não possuem núcleo aromático) 28 www.cursoanualdequimica.com – e-mail: cursodequimica@gmail.com Quanto ao tipo de ligação entre carbonos. Saturada Possui apenas ligações simples entre carbonos. Exemplo: H2C C CH2 H2 Insaturada Possui pelo menos uma ligação dupla ou tripla entre carbonos. Exemplo: HC C CH2 H Quanto à presença de heteroátomo Homocíclica Não possui heteroátomo entre carbonos. Exemplo: H2C CH2 CH2 C H2C H2 Heterocíclica Possui heteroátomo entre carbonos. Exemplo: S H2C CH2 CH2 Quanto à classificação dos carbonos. Normal e homocíclica Possui apenas carbono primário e secundário. Exemplo: H2C H2C CH2 CH2 Ramificada e homocíclica Possui pelo menos um carbono terciário ou quaternário. Exemplo: H2C C CH2 CH3H 29 www.cursoanualdequimica.com – e-mail: cursodequimica@gmail.com Observe o resumo seguinte: Nomenclatura de substituintes alquila A retirada de um hidrogênio de um alcano resulta em um substituinte alquila (ou grupo alquila). Substituintes alquila são nomeados pela troca do sufixo “ano” do alcano por “ila”. A letra “R” é usada para indicar qualquer grupo alquila. R qualquer grupo alquila CH3CH2CH2CH2 grupo butila CH3CH2CH2 grupo propila CH3CH2 grupo etila CH3 grupo metila Se um hidrogênio de um alcano é trocado por um OH, a substância se torna um álcool; se for trocado por um NH2, a substância se torna uma amina; e se for trocado por um halogênio, se torna um haleto de alquila. R OH R NH2 R X X = F, Cl, Br ou I álcool amina haleto de alquila 30 www.cursoanualdequimica.com – e-mail: cursodequimica@gmail.com Um nome de grupo alquila seguido pelo nome da classe da substância (álcool, amina etc.) produz o nome comum da substância. Os exemplos seguintes mostram como os nomes dos grupos alquila são usados para construir nomes comuns: CH3OH CH3CH2NH2 CH3CH2CH2Br CH3CH2CH2CH2Cl CH3I CH3CH2OH CH3CH2CH2NH2 CH3CH2CH2CH2OH álcool metílico etilamina brometo de propila cloreto de butila iodeto de metila álcool etílico propilamina álcool butílico Observe que há um espaço entre o nome do grupo alquila e o nome da classe da substância, exceto no caso de aminas. Dois grupos alquila – um grupo propila e outro isopropila – contêm três átomos de carbono. Um grupo propila é obtido quando um hidrogênio é removido de um carbono primário do propano. Carbono primário é o carbono ligado a apenas um outro carbono. Um grupo isopropila é obtido quando um hidrogênio é removido de um carbono secundário. Carbono secundário é o carbono ligado a dois outros carbonos. Note que um grupo isopropila, como o nome indica, tem seus três átomos de carbono arranjados como uma unidade iso. Estruturas moleculares podem ser desenhadas de maneiras diferentes. Cloreto de isopropila, por exemplo, é desenhado aqui de duas maneiras. Ambas representam a mesma substância. À primeira vista, as representações tridimensionais parecem ser diferentes: os grupos metila estão um ao lado do outro em uma estrutura e em ângulos retos na outra. No entanto, as estruturas são idênticas porque o carbono é tetraédrico. Os quatro grupos ligados ao carbono central – um hidrogênio, um cloro e dois grupos metila – apontam para o canto de um tetraedro. Se rodarmos o modelo tridimensional 90° à direita no sentido horário, poderemos ver que os dois modelos são os mesmos. Um carbono primário é ligado a um carbono; um carbono secundário, a dois; e um carbono terciário, a três carbonos. Existem quatro grupos alquila que contêm quatro átomos de carbono. Os grupos butila e isobutila têm um hidrogênio removido de um carbono primário. Um grupo sec-butila tem um hidrogênio removido de um carbono secundário (sec-, geralmente abreviado s-, designado para carbono secundário), e um grupo terc-butila tem um hidrogênio removido de um carbono terciário (terc-, também abreviado t-, designado para terciário). Um carbono 31 www.cursoanualdequimica.com – e-mail: cursodequimica@gmail.com terciário é o que está ligado a três outros carbonos. Observe que o grupo isobutila é o único grupo com uma unidade iso. Um nome de um grupo alquila linear geralmente tem prefixo “n” (para “normal”), a fim de enfatizar que seus carbonos estão em uma cadeia não ramificada. Se o nome não tem um prefixo como “n” ou “iso”, presume- se que o carbono esteja em uma cadeia não ramificada. Como os carbonos, os hidrogênios em uma molécula também são referidos como primário, secundário e terciário. Hidrogênios primários estão ligados a carbonos primários, hidrogênios secundários estão ligados a carbonos secundários e hidrogênios terciários estão ligados a carbonos terciários. Como o nome químico precisa especificar apenas uma substância, a única vez que veremos o prefixo “sec” é em sec-butila. O nome “sec-pentila” não pode ser utilizado porque tem dois átomos de carbono secundários diferentes. Portanto, existem dois grupos alquila diferentes que resultam da remoção de um hidrogênio de um carbono secundário do pentano. Como o nome especifica duas substâncias diferentes, ele não é um nome correto. O prefixo “terc” é encontrado em terc-butila e terc-pentila porque cada um dos nomes de substituintes descreve apenas um grupo alquila. O nome “terc-hexila” não pode ser usado porque descreve dois grupos alquila diferentes. (Em literatura antiga, talvez seja encontrado “amua” no lugar de “pentila” para designar grupo alquila com cinco carbonos.) 32 www.cursoanualdequimica.com – e-mail: cursodequimica@gmail.com Se examinarmos as estruturas seguintes, veremos que, sempre que o prefixo “iso” é usado, uma unidade iso estará em uma extremidade da molécula e qualquer grupo substituindo um hidrogênio estará na outra extremidade: Observe que um grupo iso tem uma metila no penúltimo carbono da cadeia. Note também que todas as substâncias isoalquila têm um substituinte (OH, Cl, NH2 etc.) em um carbono primário, exceto para o isopropila, que tem um substituinte em um carbono secundário. O grupo isopropila poderia ser chamado grupo sec-propila. Qualquer dos dois nomes seria apropriado porque o grupo tem uma unidade iso, e um hidrogênio foi removido de um carbono secundário. Os químicos decidiram chamá-lo isopropila, entretanto, o que significa que “sec” é usado apenas para sec-butila. Os nomes de grupos alquila são utilizados tão frequentemente que é preciso memorizá-los. Alguns dos grupos alquila mais comuns estão compilados na abaixo. Nomes de alguns grupos alquila Classificação e nomenclatura de grupos Como a cadeia principal é a que possui o grupofuncional, excetuando-se os casos de compostos de função mista (com mais de um grupo funcional), os grupos geralmente são formados apenas de carbono e hidrogênio e por isso são ditos derivados de hidrocarbonetos. Assim, uma vez escolhida a cadeia principal, as cadeias restantes são consideradas grupos ou grupamentos. O nome dos grupos deve vir antes do nome da cadeia principal e irá depender de dois fatores: do tipo de ligação entre carbonos e do tipo de carbono (primário, secundário ou terciário). ♦ Tipo de ligação entre carbonos. 33 www.cursoanualdequimica.com – e-mail: cursodequimica@gmail.com Se o grupo for saturado (tiver apenas ligações simples entre carbonos), o nome será: Prefixo que indica o número de carbonos + il (ou ila). ♦ Tipo de carbono onde se encontra a valência livre – valência que liga o grupamento à cadeia principal. Estudaremos agora os grupos monovalentes – com apenas uma valência livre A tabela a seguir fornece a estrutura e o nome dos principais grupos. Veja na tabela que os grupos estão divididos em 5 grupos principais: ♦ Alquilas ou alcoílas: possuem apenas ligações simples. ♦ Alquenilas: possuem uma ligação dupla entre carbonos. ♦ Alquinilas: possuem uma ligação tripla entre carbonos. ♦ Cíclicos: a valência livre encontra- se no carbono de um ciclo saturado. ♦ Arilas: a valência livre encontra-se no carbono de um núcleo aromático. Classificação e no de carbonos Nome do grupo Estrutura do grupo Localização da valência livre Alquila 1 carbono Metil H3C –– Alquila 2 carbonos Etil H3C C H2 Como ambos os carbonos são primários, nesse caso não importa em qual deles se localiza a valência livre. Alquila 3 carbonos n-propil H3C C C H2 H2 Valência livre localizada no carbono primário. A letra n significa normal. Alquila 3 carbonos s-propil ou sec-propil ou isopropil 1-metiletil H3C C CH2 H2 Valência livre localizada no carbono secundário. A letra s ou a palavra sec significa secundário (sec está em desuso). Alquila 4 carbonos n-butil H3C C C C H2 H2 H2 Valência livre localizada no carbono primário do radical com cadeia normal. Alquila 4 carbonos s-butil ou sec-butil 1-metilpropil H3C C C CH3 H2 H Valência livre localizada no carbono secundário do radical com cadeia normal. Alquila 4 carbonos t-butil ou terc-butil 1,1-dimetiletil H3C C CH3 CH3 Valência livre localizada no carbono terciário. A letra t ou a palavra terc significa terciário (terc está em desuso). Alquila 4 carbonos Isobutil 2-metilpropil H3C C C CH3 H2 H Valência livre localizada no carbono primário do radical com cadeia ramificada. Alquila 5 carbonos n-pentil H3C C C C C H2 H2 H2 H2 Valência livre localizada no carbono primário do grupo com cadeia normal. 34 www.cursoanualdequimica.com – e-mail: cursodequimica@gmail.com Classificação e no de carbonos Nome do grupo Estrutura do grupo Localização da valência livre Alquila 5 carbonos isoamil ou isopentil 3-metilbutil H3C C C C CH3 H H2 H2 Valência livre localizada no carbono primário do grupo com uma ramificação no carbono 3. Alquila 5 carbonos s-amil ou sec-amil 1,2-dimetilpropil H3C C C CH3 CH3 H H Valência livre localizada no carbono secundário do grupo com cadeia ramificada. Alquila 5 carbonos t-pentil ou terc-pentil 1,1-dimetilpropil H3C C C CH3 CH3 H2 Valência livre localizada no carbono terciário. Alquila 5 carbonos Neopentil 2,2-dimetilpropil H3C C C CH3 CH3 H2 Valência livre localizada no carbono primário. Alquila 5 carbonos 1-metilbutil H3C C C C CH3 H H2 H2 Valência livre localizada no carbono primário do grupo com uma ramificação no carbono 2. Alquila 5 carbonos 1-etilpropil H3C C C C CH3 HH2 H2 Valência livre localizada no carbono secundário (carbono 2) do grupo com cadeia normal. Alquenila 2 carbonos etenil ou vinil H2C C H –– Alquenila 3 carbonos Propenil Prop-1-enil H3C C C H H Valência livre localizada no carbono primário que faz a ligação dupla. Alquenila 3 carbonos Isopropenil 1-metilenil H3C C CH2H Valência livre localizada no carbono secundário. Alquenila 3 carbonos alil H2C C C H H2 Valência livre localizada no carbono primário, oposto à ligação dupla. Alquinila 2 carbonos etinil HC C — Alquinila 3 carbonos Propinil Prop-1-inil H3C C C Valência livre localizada no carbono primário que faz a ligação tripla. Alquinila 3 carbonos Propargil Prop-2-inil HC C C H2 Valência livre localizada no carbono primário, oposto à ligação tripla. Cíclico 3 carbonos ciclopropil C H H2C CH2 Valência livre localizada em qualquer um dos carbonos do ciclo. Cíclico 4 carbonos ciclobutil H2C H2C CH2 C H Valência livre localizada em qualquer um dos carbonos do ciclo. 35 www.cursoanualdequimica.com – e-mail: cursodequimica@gmail.com Classificação e no de carbonos Nome do grupo Estrutura do grupo Localização da valência livre Arila 6 carbonos fenil Valência livre localizada em um dos carbonos do núcleo aromático. Observação: o nome fenil deriva de feno, benzeno em alemão. Arila 7 carbonos orto-toluil ou o-toluil CH3 Valência livre localizada no carbono 2 em relação ao grupo metil. o = orto (posição 1-2 no anel). Arila 7 carbonos meta-toluil ou m-toluil H3C Valência livre localizada no carbono 3 em relação ao grupo metil. m = meta (posição 1-3 no anel). Arila 7 carbonos para-toluil ou p-toluil H3C Valência livre localizada no carbono 4 em relação ao grupo metil. p = para (posição 1-4 no anel). Arila 10 carbonos -naftil Valência livre localizada em uma das posições . Arila 10 carbonos -naftil Valência livre localizada em uma das posições . Não se enquadra em nenhuma classificação 7 carbonos benzil C H2 Valência livre localizada em carbono ligado a um núcleo aromático. Vejamos agora os grupos divalentes: Os grupos divalentes que possuem as valências livres em carbonos diferentes são nomeados utilizando-se o prefixo indicativo da quantidade de átomos de carbonos, seguido da terminação ileno. Os grupos divalentes que possuem as valências livres no mesmo carbono são nomeados utilizando-se o prefixo indicativo da quantidade de átomos de carbonos, seguido da terminação ilideno. Classificação e no de carbonos Nome do grupo Estrutura do grupo Localização da valência livre Alquileno 2 carbonos Etileno H2C CH2 As duas valências livres se encontram em cada um dos átomos de carbono. Alquileno 3 carbonos 1,2-propileno H2C CH CH3 As valências livres estão nos átomos de carbono 1 e 2. Alquileno 3 carbonos 1,3-propileno H2C CH2 CH2 As valências livres estão nos átomos de carbono 1 e 3. 36 www.cursoanualdequimica.com – e-mail: cursodequimica@gmail.com Classificação e no de carbonos Nome do grupo Estrutura do grupo Localização da valência livre Arileno 6 carbonos orto-fenileno ou o-fenileno As valências livre estão nos carbonos 1 e 2. Arileno 6 carbonos meta-fenileno ou m-fenileno As valências livre estão nos carbonos 1 e 3. Arileno 6 carbonos para-fenileno ou p-fenileno As valências livre estão nos carbonos 1 e 4. Alquilideno 2 carbonos Etilideno H3C C H As duas valências livres se encontram no mesmo átomo de carbono. Alquilideno 3 carbonos n-propilideno H3C CH2 C H As duas valências livres se encontram no átomo de carbono 1. Alquilideno 3 carbonos Isopropilideno 1-metil-etilideno H3C C CH3 As duas valênciaslivres se encontram no mesmo átomo de 2. Alquilideno 1 carbono metileno H2C As duas valências livres se encontram no mesmo átomo de carbono. Alquilideno 7 carbonos Benzilideno Fenil-metileno C H As duas valências livres se encontram no mesmo átomo de carbono. Séries orgânicas Um conjunto de compostos orgânicos constitui uma série orgânica quando a diferença entre cada dois compostos consecutivos da série é fornecida por um termo constante. Séries homólogas Quando um conjunto de compostos orgânicos pode ser ordenado de que a diferença entre 2 compostos consecutivos seja de apenas 1 grupo – CH2, dizemos que esses compostos constituem uma série homóloga. 37 www.cursoanualdequimica.com – e-mail: cursodequimica@gmail.com Exemplos: As séries homólogas apresentam a seguinte fórmula geral: n 2n a b c ...C H E F Em que as letras E e F representam elementos diferentes de carbono e de hidrogênio,e as letras a, b e c representam números inteiros. Assim, teremos: ♦ a fórmula geral da série I, do metano, é CnH2n + 2 ; ♦ a fórmula geral da série II, do metanol é CnH2n + 2 O. A partir desse raciocínio, são frequentes indagações do tipo: ♦ Qual o nome do 8o composto da série do metano? CnH2n+2 C8H2 . 8 + 2 C8H18 octanoH3C C C C C C C CH3 H2 H2 H2 H2 H2 H2 ♦ Qual a fórmula molecular do 20o composto da série do metanol? CnH2n+2 C20H2 . 20 + 2 C20H42O C20H41OHou Série isóloga Quando um conjunto de compostos orgânicos pode ser ordenado de modo que a diferença entre 2 compostos consecutivos seja de apenas um grupo H2, dizemos que esses compostos constituem uma série isóloga. Exemplos: H C C H H C C H H H H C C H HH H H H C C CH3 H H H H H C C CH3 H H H C C CH3 etino eteno etano propano propeno propino H2 + H2 + H2 _ H2 _ 38 www.cursoanualdequimica.com – e-mail: cursodequimica@gmail.com Séries heteróloga Quando uma série de compostos orgânicos de funções químicas diferentes possui o mesmo número de átomos de carbono, dizemos que esses compostos constituem uma série heteróloga. A tabela a seguir fornece alguns exemplos de compostos que possuem 3 carbonos, mas apresentam grupos funcionais diferentes. Fórmula estrutural Fórmula molecular Nome do composto Grupo funcional H3C C CH3 H2 C3H8 Propano Hidrocarboneto H3C C C OH H2 H2 C3H8O Propanol Álcool H3C C O CH3 C3H6O Propanona Cetona H3C C C O HH2 C3H6O Propanal Aldeído H3C C C O OHH2 C3H6O2 Ácido propanóico Ácido carboxílico 39 www.cursoanualdequimica.com – e-mail: cursodequimica@gmail.com INTRODUÇÃO À QUÍMICA ORGÂNICA Exercícios de Aprendizagem 1. (Pucrj) Recentemente, os produtores de laranja do Brasil foram surpreendidos com a notícia de que a exportação de suco de laranja para os Estados Unidos poderia ser suspensa por causa da contaminação pelo agrotóxico carbendazim, representado a seguir. De acordo com a estrutura, afirma-se que o carbendazim possui: a) fórmula molecular C9H11N3O2 e um carbono terciário. b) fórmula molecular C9H9N3O2 e sete carbonos secundários. c) fórmula molecular C9H13N3O2 e três carbonos primários. d) cinco ligações pi π e vinte e quatro ligações sigma .σ e) duas ligações pi π e dezenove ligações sigma .σ 2. (Ufsc) O ácido fólico é uma vitamina hidrossolúvel, obtida pela ingestão de alimentos, pois não é sintetizada pelo organismo humano. Atua em conjunto com a vitamina B12, sendo essencial na multiplicação celular de todos os tecidos, já que é indispensável à síntese do DNA e consequentemente à divisão celular. Especialistas indicam a administração diária de um comprimido contendo 0,005 g de ácido fálico desde os três meses que antecedem a concepção até o terceiro mês de gestação, visando prevenir principalmente a incidência de malformações no fechamento do tubo neural dos bebês. O ácido fólico, fórmula molecular C19H19O6N7, é constituído por três blocos construtivos: I – deriva do composto nitrogenado pteridina, II – deriva do ácido p-aminobenzoico e III – deriva do ácido glutâmico. Segue abaixo a fórmula estrutural simplificada do ácido fólico: De acordo com as informações acima, assinale a(s) proposição(ões) CORRETA(S). 01) O ácido fálico apresenta seis ligações covalentes do tipo pi .π 02) As moléculas de ácido fólico são polares e interagem com a água por ligações de hidrogênio. 04) O bloco I apresenta uma hidroxila fenólica. 08) O bloco II apresenta um átomo de carbono com hibridização sp2. 16) O bloco III apresenta um átomo de carbono assimétrico. 32) A estrutura química do ácido fálico apresenta quatro átomos de carbono com hibridização sp. 3. (Enem) As moléculas de nanoputians lembram figuras humanas e foram criadas para estimular o interesse de jovens na compreensão 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. 4. (Ufpr) O átomo de carbono sofre três tipos de hibridação: sp3, sp2 e sp. Essa capacidade de combinação dos orbitais atômicos permite que o 40 www.cursoanualdequimica.com – e-mail: cursodequimica@gmail.com carbono realize ligações químicas com outros átomos, gerando um grande número de compostos orgânicos. A seguir são ilustradas estruturas de dois compostos orgânicos que atuam como hormônios. Acerca da hibridação dos átomos de carbono nos dois hormônios, considere as seguintes afirmativas: 1. A testosterona possui dois átomos de carbono com orbitais híbridos sp2. 2. A progesterona possui quatro átomos de carbono com orbitais híbridos sp2. 3. Ambos os compostos apresentam o mesmo número de átomos de carbono com orbitais híbridos sp3. 4. O número total de átomos de carbono com orbitais híbridos sp3 na testosterona é 16. Assinale a alternativa correta. a) Somente as afirmativas 1 e 3 são verdadeiras. b) Somente as afirmativas 2 e 4 são verdadeiras. c) Somente as afirmativas 2, 3 e 4 são verdadeiras. d) Somente as afirmativas 1, 2 e 3 são verdadeiras. e) As afirmativas 1, 2, 3 e 4 são verdadeiras. 5. (Espcex (Aman)) Assinale a alternativa correta: Dados: Elemento Químico H (Hidrogênio) C (Carbono) O (Oxigênio) Número Atômico Z=1 Z=6 Z=8 a) O metanol, cuja fórmula estrutural é 3H C —OH, apresenta quatro ligações do tipo π (pi). b) O butano e o metilpropano apresentam a mesma fórmula molecular 4 10C H e a mesma massa molar de 58 g mol e, por conseguinte, possuem iguais pontos de fusão e ebulição. c) Metano, etano e propano são constituintes de uma série homóloga de hidrocarbonetos. d) Uma cadeia carbônica homogênea é ramificada quando apresenta somente carbonos primários e secundários. e) A união das estruturas dos radicais orgânicos etil e t-butil (ou terc-butil) gera um composto orgânico cuja estrutura é nomeada por 2-metilhexano. 6. (Udesc) Um flavorizante muito conhecido na indústria de alimentos é o butanoato de etila, que, ao ser misturado aos alimentos, confere a estes um sabor de abacaxi. Com relação ao butanoato de etila, é correto afirmar que: a) é um éter e apresenta dois substituintes: uma butila e uma etila. b) pode ser representado por 3 2 2 2 3H C CH CH CO CH CH . c) apresenta um carbono com hibridização sp em sua estrutura. d) apresenta carbonos primários, secundários e terciários em sua estrutura. e) não forma ligações de hidrogênio entre suas moléculas. 7. (Feevale) A celulose é um polímero orgânico presente nas paredes das células vegetais, maisespecificamente um polissacarídeo da glicose, conforme mostra a figura abaixo. A cadeia carbônica da glicose pode ser classificada como: a) fechada, homogênea, ramificada e saturada. b) aberta, heterogênea, simples e insaturada. c) fechada, heterogênea, ramificada e saturada. d) fechada, heterogênea, ramificada e insaturada. e) aberta, homogênea, ramificada e saturada. 8. (Unisc) Analisando as estruturas dos compostos orgânicos I- Eugenol, II- Mentona, III- Vanilina, assinale a única alternativa em que a característica é observada igualmente nos três compostos. a) Igual número de carbonos assimétricos b) Número de carbonos hibridizados 3sp c) Igual número de carbonos terciários d) Nenhum carbono hibridizado sp e) Mesmo número de ligações π 9. (Udesc) Analise o composto representado na figura a seguir. 41 www.cursoanualdequimica.com – e-mail: cursodequimica@gmail.com Assinale a alternativa correta em relação ao composto. a) Este composto representa um alcano de cadeia linear. b) Este composto possui apenas três carbonos terciários. c) Este composto possui quatro insaturações. d) Neste composto encontra-se apenas um carbono assimétrico. e) Este composto é representando pela forma molecular C16H32. 10. (cftmg) O antraceno, formado por 3 anéis benzênicos com todos os carbonos híbridos do tipo sp2, é um composto orgânico de cadeia aromática condensada. Além disso, contém 4 carbonos terciários e os demais, secundários. Portanto, sua fórmula molecular é a) C14H10. b) C14H14. c) C16H12. d) C18H14. 11. (Pucpr) No início do século passado, a chamada gripe espanhola foi responsável pela morte de milhares de pessoas em todo o mundo. Recentemente, uma nova gripe (gripe suína) com potencial efeito fatal atemorizou novamente a sociedade humana. Para o combate dessa doença, um medicamento foi bastante procurado, o Tamiflu®. Na estrutura apresentada estão assinalados três núcleos que, por característica, são, respectivamente, átomos de carbono: a) Terciário, linear e híbrido sp3. b) Alifático, acíclico e natural. c) Carboxílico, neutro e iônico. d) Carboxílico, híbrido sp2 e carbonílico. e) Híbrido sp2, quiral e híbrido sp3. 12. (Mackenzie) Cientistas “fotografam” molécula individual Os átomos que formam uma molécula foram visualizados de forma mais nítida pela primeira vez, por meio de um microscópio de força atômica. A observação, feita por cientistas em Zurique (Suíça) e divulgada na revista “Science”, representa um marco no que se refere aos campos de eletrônica molecular e nanotecnologia, além de um avanço no desenvolvimento e melhoria da tecnologia de dispositivos eletrônicos. De acordo com o jornal espanhol “El País”, a molécula de pentaceno pode ser usada em novos semicondutores orgânicos. Folha Online, 28/08/2009 Acima, foto da molécula de pentaceno e, a seguir, representação da sua fórmula estrutural. A respeito do pentaceno, são feitas as afirmações I, II, III e IV. I. É uma molécula que apresenta cadeia carbônica aromática polinuclear. II. A sua fórmula molecular é C22H14. III. O pentaceno poderá ser utilizado na indústria eletrônica. IV. Os átomos de carbono na estrutura acima possuem hibridização sp3. Estão corretas a) I, II, III e IV. b) II, III e IV, apenas. c) I, II e III, apenas. d) I, III e IV, apenas. e) I, II e IV, apenas. 13. (Ufmg) A estrutura dos compostos orgânicos pode ser representada de diferentes modos. Analise estas quatro fórmulas estruturais: A partir dessa análise, é CORRETO afirmar que o número de compostos diferentes representados nesse conjunto é 42 www.cursoanualdequimica.com – e-mail: cursodequimica@gmail.com a) 1. b) 2. c) 3. d) 4. 14. (Uece) Uma revisão de estudos prova que a vitamina K preserva a saúde dos ossos, previne contra doenças do coração e pode até afastar tumores. A vitamina K1 (filoquinona, fitonadiona) encontra-se principalmente nos vegetais de folhas verdes, tais como folhas de nabo, espinafres, brócolis, couve e alface. Outras fontes ricas são as sementes de soja, fígado de vaca e chá verde. Boas fontes incluem a gema de ovo, aveia, trigo integral, batatas, tomates, aspargos, manteiga e queijo. Com respeito à filoquinona, cuja fórmula estrutural se encontra a seguir, assinale a afirmação verdadeira. a) Possui em sua composição química 31 átomos de carbono. b) Seis é o número de carbonos terciários em sua estrutura. c) É um composto aromático polinuclear condensado com uma função mista de um aldeído. d) Possui 74 ligações sigma () e 7 ligações pi ( π ). 15. (Mackenzie) O mentol, usado na fabricação de balas e chicletes para propiciar uma sensação refrescante, afeta os sensores responsáveis pela sensação de frio, tornando-os ativos a uma temperatura acima do normal. A fórmula estrutural do mentol: e nela é possível identificar: a) um radical fenil. b) os radicais metil e isopropil. c) uma substância orgânica da função fenol. d) um álcool aromático. e) uma substância de fórmula mínima CHO. INTRODUÇÃO À QUÍMICA ORGÂNICA Exercícios de Fixação 1. (Uff) A estrutura dos compostos orgânicos começou a ser desvendada nos meados do séc. XIX, com os estudos de Couper e Kekulé, referentes ao comportamento químico do carbono. Dentre as ideias propostas, três particularidades do átomo de carbono são fundamentais, sendo que uma delas refere-se à formação de cadeias. Escreva a fórmula estrutural (contendo o menor número de átomos de carbono possível) de hidrocarbonetos apresentando cadeias carbônicas com as seguintes particularidades: a) acíclica, normal, saturada, homogênea. b) acíclica, ramificada, insaturada etênica, homogênea. c) aromática, mononuclear, ramificada. TEXTO PARA A PRÓXIMA QUESTÃO: As funções orgânicas oxigenadas constituem uma grande família de compostos orgânicos, uma vez que, depois do carbono e do hidrogênio, o oxigênio é o elemento químico de maior presença nesses compostos. O comportamento químico e demais propriedades desses compostos estão diretamente relacionados à maneira como os elementos químicos citados se apresentam nas moléculas das diferentes substâncias. 2. (Ufpb) A xilocaína, ou lidocaína, é um composto oxigenado que apresenta a propriedade de atuar como anestésico local. A fórmula estrutural desse anestésico é representada a seguir. Em relação à xilocaína, é INCORRETO afirmar que: a) apresenta fórmula molecular C14H22ON. b) apresenta sete átomos de carbono com hibridização do tipo sp2. c) tem quatro átomos de carbono primário. d) tem quatro ligações . e) possui cadeia carbônica mista e heterogênea. 3. (Espcex (Aman) 2016) O composto representado pela fórmula estrutural, abaixo, pertence à função orgânica dos ácidos carboxílicos e apresenta alguns substituintes orgânicos, que correspondem a uma ramificação como parte de uma cadeia carbônica principal, mas, ao serem mostrados isoladamente, como estruturas que apresentam valência livre, são denominados radicais. (Texto adaptado de: Fonseca, Martha Reis Marques da, Química: química orgânica, pág 33, FTD, 2007). 43 www.cursoanualdequimica.com – e-mail: cursodequimica@gmail.com O nome dos substituintes orgânicos ligados respectivamente aos carbonos de número 4, 5 e 8 da cadeia principal, são a) etil, toluil e n-propil. b) butil, benzil e isobutil. c) metil, benzil e propil. d) isopropil, fenil e etil. e) butil, etil e isopropil. TEXTO PARA A PRÓXIMA QUESTÃO: O limoneno é um composto orgânico natural existente na casca do limão e da laranja. Sua moléculaestá representada a seguir: 4. (Ufrgs) Sobre essa molécula, é correto afirmar que ela a) é aromática. b) apresenta fórmula molecular C10H15. c) possui cadeia carbônica insaturada, mista e homogênea. d) apresenta 2 carbonos quaternários. e) possui somente 2 ligações duplas e 8 ligações simples. TEXTO PARA A PRÓXIMA QUESTÃO: Os recursos hídricos podem ser considerados sob três aspectos distintos: como elemento físico da natureza, como ambiente para a vida e como fator indispensável à vida na Terra. A água usada no abastecimento de comunidades humanas requer padrões de qualidade. Assim, ela não deve apresentar sabor, odor e aparência desagradáveis, bem como não deve conter substâncias nocivas e microrganismos patogênicos. O tratamento convencional para obtenção de água potável utiliza métodos tais como aeração, pré- cloração, carvão ativado e outros, a fim de remover substâncias que causam odor e sabor nos suprimentos públicos de água, decorrentes da atividade industrial, esgotos domésticos, gases dissolvidos, matéria mineral dissolvida e algas. Assim, nas águas com ferro (+2) e manganês (+2), formam-se óxidos amarronzados que alteram a cor e sabor dessas águas, enquanto que o gás sulfídrico (sulfeto de hidrogênio) lhes altera o sabor e o odor. Substâncias orgânicas, como, por exemplo, os compostos 2-trans-6-cis-nonadienal e 3-cis-hexenol produzidos por algas, em níveis muito baixos (nanograma/L), causam alterações no sabor e odor. 5. (Ufpel) Sobre os compostos orgânicos citados no texto, é correto afirmar que apresentam cadeia a) homogênea, alifática e saturada. b) heterogênea, alifática e insaturada. c) heterogênea, aromática e saturada. d) homogênea, aromática e insaturada. e) homogênea, alifática e insaturada. TEXTO PARA A PRÓXIMA QUESTÃO: Você já sentiu o ardido de pimenta na boca? Pois bem, a substância responsável pela sensação picante na língua é a capsaicina, substância ativa das pimentas. Sua fórmula estrutural está representada a seguir. 6. (Uel) Em relação à estrutura da capsaicina, considere as afirmativas a seguir. I. Apresenta cadeia carbônica insaturada. II. Apresenta três átomos carbono terciário. III. Apresenta possibilidade de formar ligações (ponte) de hidrogênio. IV. Apresenta um ciclo de 6 átomos de carbono sp2 com elétrons ressonantes. Estão corretas apenas as afirmativas: a) I e II. b) I e IV. c) II e III. d) I, III e IV. 44 www.cursoanualdequimica.com – e-mail: cursodequimica@gmail.com e) II, III e IV. TEXTO PARA A PRÓXIMA QUESTÃO: A proteína do leite apresenta uma composição variada em aminoácidos essenciais, isto é, aminoácidos que o organismo necessita na sua dieta, por não ter capacidade de sintetizar a partir de outras estruturas orgânicas. A tabela a seguir apresenta a composição em aminoácidos essenciais no leite de vaca. 7. (Ufpel) Sobre os aminoácidos representados pelas fórmulas estruturais é correto afirmar que leucina, isoleucina e valina diferem, respectivamente, nos substituintes (- R) a) Isobutil, sec-butil e isopropil b) Isopropil, etil e metil c) Sec-butil, propil e etil d) Isobutil, metil e n-butil e) Metil, etil e n-propil 8. (Cesgranrio) A PREDNISONA é um glicocorticoide sintético de potente ação anti- reumática, antiinflamatória e antialérgica, cujo uso, como de qualquer outro derivado da cortisona, requer uma série de precauções em função dos efeitos colaterais que pode causar. Os pacientes submetidos a esse tratamento devem ser periodicamente monitorados, e a relação entre o benefício e reações adversas deve ser um fator preponderante na sua indicação. Com base na fórmula estrutural apresentada anteriormente, qual o número de átomos de carbono terciários que ocorrem em cada molécula da prednisona? a) 3 b) 4 c) 5 d) 6 e) 7 9. (Mackenzie) Do trinito tolueno (T.N.T.), cuja fórmula estrutural é mostrada na figura a seguir. É INCORRETO dizer que: a) em relação ao metil, o grupo nitro está em posição orto e para. b) a cadeia carbônica é aromática, mononuclear e ramificada. c) o número de hidrogênios, em uma molécula, é igual a cinco. d) todos os carbonos são híbridos sp3. e) é um poderoso explosivo. 10. (Mackenzie) Sobre o limoneno, substância obtida do óleo de limão, representada acima, é INCORRETO afirmar que: 45 www.cursoanualdequimica.com – e-mail: cursodequimica@gmail.com a) apresenta uma cadeia cíclica e ramificada. b) apresenta duas ligações covalentes pi. c) apresenta um carbono quaternário. d) sua fórmula molecular é C10H16. e) apresenta três carbonos terciários. 11. (Pucrj) 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. 12. (Pucmg) Os compostos isopentano, neopentano e isobutano apresentam o seguinte número de carbonos, respectivamente: a) 5, 5, 4 b) 6, 6, 4 c) 5, 6, 4 d) 6, 4, 5 e) 6, 6, 5 13. (Pucpr) Em relação ao composto 2,4-dimetil-3- hexanol, são feitas as seguintes afirmações: I - É um álcool terciário. II - Sua fórmula molecular é C8H18O III - Apresenta 2 carbonos terciários. IV - Apresenta um carbono assimétrico. V - Apresenta 4 carbonos primários. Estão corretas: a) I, III, IV e V b) I, II, III e V c) II, III, IV e V d) I, II, III e IV e) I, II, III, IV e V 14. (Pucpr) Dado o composto: Os radicais ligados aos carbonos 3, 5 e 6 da cadeia principal são, respectivamente: a) metil, etil e benzil b) fenil, etil e metil c) hexil, etil e metil d) metil, etil e fenil e) benzil, etil e metil 15. (Pucpr) O cheiro de peixe podre é indicativo da presença da substância X que apresenta as seguintes características: I. É uma amina terciária II. Seus carbonos apresentam 9 ligações sigma s- sp3 III. Possui uma cadeia heterogênea IV. Sua massa molar é 59 g/mol. (Massas atômicas: H = 1, C = 12, N = 14, O = 16.) A única fórmula que corresponde à descrição da substância X é a: 16. (Pucrs) A "fluxetina", presente na composição química do Prozac, apresenta fórmula estrutural Com relação a este composto, é correto afirmar que 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. 46 www.cursoanualdequimica.com – e-mail: cursodequimica@gmail.com e) fórmula molecular C17H16ONF. 17. (Pucrs) A fórmula estrutural que representa corretamente um álcool com cadeia carbônica alifática e insaturada é 18. (Uece) O radical benzeno chama-se fenil, enquanto benzil é o radical derivado do tolueno. Estes dois radicais apresentam as seguintes estruturas: 19. (Uel) Dentre os componentes do cigarro, encontram-se a nicotina que interfere no fluxo de informações entre as células, a amônia que provoca irritação nos olhos e o alcatrão, formado pela mistura de compostos como o benzopireno, o crizeno e o antraceno, todos com potencial cancerígeno. Sobre o benzopireno, cuja estrutura química é apresentada a seguir, é correto afirmar que
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