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AA 370 Terceira Série do Ensino Médio e Extensivo Diurno / 2022 ISOMERIA PLANA • Isomeria de Função • Isomeria de Cadeia • Isomeria de Posição • Isomeria de Compensação (Metameria) • Isomeria Dinâmica (Tautomeria) RESUMO ISOMERIA É o fenômeno em que se tem a mesma fórmula molecular e diferentes fórmulas estruturais. ISOMERIA PLANA OU ISOMERIA CONSTITUCIONAL = Fórmula Molecular a) Isomeria de Função (funcional) Casos principais: H3C – CH2 – OH H3C – O – CH3 (C2H6 2H6 b) Isomeria Dinâmica (tautomeria) c) Isomeria de Cadeia Os isômeros pertencem à mesma função orgânica e apre- sentam diferentes tipos de cadeia. e d) Isomeria de Posição Os isômeros pertencem à mesma função orgânica, apresen- tam o mesmo tipo de cadeia e diferem na posição de insatu- ração, radical ou grupo funcional. e) Isomeria de Compensação ou Metameria Os isômeros que pertencem à mesma função, apresentam o mesmo tipo de cadeia e diferem na posição de heteroátomo. AA 371Terceira Série do Ensino Médio e Extensivo Diurno / 2022 APRENDENDO O BÁSICO Resolver o quê? Os exercícios a seguir: APRENDENDO EM SALA DE AULA 1. com o tipo de isomeria existente entre eles na coluna II. 2 – Isomeria de compensação; 3 – Isomeria de cadeia; 4 – Isomeria de posição. 2. - meria: O OH || | H 3 C — C — CH 3 H 2 C = C — CH 3 3. - nona e propanal; acetato de metila e metanoato de etila, es- colha aquele que representa isômeros de: OH | 3 C — C — CH 3 | CH 3 OH | 3 C — CH — CH 2 | CH 3 3 C — O — CH 2 — CH 2 — CH 3 3 C — CH 2 — O — CH 2 — CH 3 3 C — O — CH — CH 3 | CH 3 função, cadeia, posição e metameria, respectivamente, entre os compostos de cada par de isômeros abaixo: A e C: A e D: A e F: C e D: C e F: D e F: 1. Considere os compostos abaixo, todos com a fórmula C 4 H O: 3 C — CH 2 — CH 2 — CH 2 — OH 3 C — CH 2 — CH — CH 3 | OH 2. Considere os compostos abaixo, todos com a fórmula C 5 H O: 3 C — CH 2 — CH 2 — CH 2 — C O H 3 C — CH 2 — CH — C O H CH 3 3 C — CH — CH 2 — C O H | CH 3 O || 3 C — C — CH 2 — CH 2 — CH 3 3 C — CH 2 — C — CH 2 — CH 3 || O 3 C — C — CH — CH 3 || | O CH 3 AA 372 Terceira Série do Ensino Médio e Extensivo Diurno / 2022 função, cadeia, posição e metameria, respectivamente, entre os compostos de cada par de isômeros abaixo: A e C: C e F: A e D: D e F: A e F: C e D: 3. I. CH 3 — CH 2 — C O H II. CH 3 — CH 2 — O — CH 3 III. CH 2 == CH — CH 3 IV. CH 3 — CH 2 — CH 2 — OH CH 2 V. H 2 C — CH 2 OH | VI. CH 3 — CH == CH isomeria plana: 4. - vamente, os tipos de isomeria para os pares de compostos abaixo: II. Metil-n-propilamina e dietilamina RELEMBRANDO... 1. 22s22p63s23p3 são, respectiva- mente: 5. - 3H8O são AA 373Terceira Série do Ensino Médio e Extensivo Diurno / 2022 ISOMERIA ESPACIAL • Isomeria Geométrica (Cis-Trans) • Isomeria Óptica RESUMO ISOMERIA ESPACIAL (Estereoisomeria) Os isômeros espaciais apresentam a mesma fórmula mole- cular e a mesma fórmula estrutural plana, no entanto, apre- sentam diferentes fórmulas estruturais espaciais. A isomeria espacial (estereoisomeria) subdivide-se em iso- meria geométrica e isomeria óptica. Isomeria Espacial Geométria ou Cis-Trans Em compostos de cadeias abertas, a primeira condição para que haja isomeria geométrica é a presença da dupla ligação entre átomos de carbono, e a segunda condição é a existência de ligantes diferentes entre si, em cada carbono da dupla ligação. Com isso, na isomeria espacial geométrica, sempre existirão dois isômeros espaciais (duas fórmulas estruturais espaciais diferentes): o isômero cis e o isômero trans. No isômero cis, os ligantes de menor massa encontram- se de um mesmo lado do plano da dupla ligação, enquanto no isômero trans, os ligantes de menor massa encontram-se em lados opostos do plano da dupla ligação. Exemplos: but-2-eno Em compostos de cadeias cíclicas, a condição para que haja isomeria geométrica é a existência de ligantes diferen- tes entre si, em pelo menos dois carbonos do ciclo. Exemplo: Isomeria Espacial Óptica Ocorre em compostos com assimetria molecular, que quiral, que é o carbono com quatro ligantes diferentes entre si. Neste caso diz-se, então, que a substância orgânica é opticamente ativa, ou seja, desvia o plano de vibração da luz polarizada e origina isômeros dextrógiros e levógiros. Isômero dextrógiro: desvia o plano de vibração da luz polarizada para a direita. Isômero levógiro: desvia o plano de vibração da luz polari- zada para a esquerda. Mistura racêmica: é a mistura equimolar de enantiomorfos, ou seja, de isômeros dextrógiro e levógiro que desviam de mesmo ângulo a luz polarizada. A mistura racêmica é ina- tiva, ou seja, não desvia o plano de vibração da luz polari- zada. Equação de Van’t Hoff • Isômeros opticamente ativos: 2n em que n = número • Misturas racêmicas: 2n–1 Exemplos: Ácido lático: Isômeros opticamente ativos: IOA = 2n = 21 = 2 (d e ) Mistura racêmica: 2n–1 = 21–1 = 2º = 1 Isômeros opticamente ativos: IOA = 2n = 22 = 4 Misturas racêmicas: 2n–1 = 22–1 = 2 (r1r2) Existe uma situação especial, em que o número de isô- meros não é determinado através da equação de Van’t Hoff; isso ocorre quando existem dois carbonos assimétricos AA 374 Terceira Série do Ensino Médio e Extensivo Diurno / 2022 APRENDENDO O BÁSICO Resolver o quê? Os exercícios a seguir: APRENDENDO EM SALA DE AULA iguais na molécula do composto orgânico. Neste caso, sem- pre originarão três isômeros, sendo dois ativos (1 dextrógiro e 1 levógiro) e um inativo (isomero meso). A mistura racê- mica pode ser obtida pela mistura equimolar dos isômeros ativos: dextrógiro e levógiro. Exemplo: butano-2,3-diol 2 ativos (d e ) 3 isômeros 1 inativo (meso) 1 mistura racêmica (r) 1. (FUVEST) A fórmula molecular C 4 H 8 pode representar vários hidrocarbonetos. Dê a fórmula estrutural do: a) Isômero cis. b) Isômero trans. 2. (FUVEST) Considere o álcool C n H 2n+1 OH cuja molécula contenha o menor número de átomos de carbono, sendo um deles assimétrico. a) Qual a fórmula estrutural desse álcool? b) Qual o seu nome? 3. (UNICAMP) As plantas necessitam se comunicar com insetos e mesmo com animais superiores na polinização, voláteis que os atraem. Um exemplo desse tipo de substân- cias é o 3-penten-2-ol encontrado em algumas variedades de manga, morango, pêssego, maçã, alho, feno e até mesmo em alguns tipos de queijo como, por exemplo, o parmesão. Alguns dos seus isômeros atuam também como feromônio de agregação de certos insetos. a) Sabendo que o 3-penten-2-ol apresenta isomeria cis-trans, desenhe a fórmula estrutural da forma trans. b) O 3-penten-2-ol apresenta também outro tipo de isome- fórmula estrutural. I) But–2–eno II) But–1–eno III) 1,2–dicloro–eteno IV) 1–cloro–ciclo–butano V) 1,2–dibromo–ciclo–propano VI) 2–metil–but–2–eno VII) 2–bromo–1–cloro–prop–1–eno 1. e indicar quais apresentam isomeria espacial geométrica, escrever as fórmulas estruturais dos isômeros Cis e Trans, respectivamente. 2. Escreva as fórmulas estruturais dos compostos orgânicos a seguire indique quais apresentam isomeria espacial óptica, e indique com asteriscos, os carbonos assimétricos. Forne- ça o número de isômeros opticamente ativos dextrógiros e levógiros. I) 2–cloro–propano II) Butan–2–ol III) 2–hidróxi–propanoico (Ácido Lático) IV) 2–bromo–3–hidróxi–butanoico H H OH H O | | | | || V) Glicose H 2 C — C — C — C — C — C | | | | | OH OH H OH OH VI) Vitamina C (Ácido Ascórbico) HO CH 2 HO OH C O C = OC – H C == C HO H 3. (VUNESP) Considere o composto 3,4 – dimetil – 3 – hexe- no. a) Que tipo de isomeria ocorre nesse composto? b) Escreva as fórmulas estruturais dos isômeros do item AA 375Terceira Série do Ensino Médio e Extensivo Diurno / 2022 4. (VUNESP) As abelhas produzem um feromônio cuja fór- mula é apresentada a seguir. O H 3 C — C — (CH 2 ) 5 — CH CH — COOH a) Forneça o nome de duas funções orgânicas presentes na molécula deste feromônio. b) Sabe-se que um dos compostos responsáveis pelo poder regulador que a abelha rainha exerce sobre as demais abelhas é o isômero trans deste feromônio. Forneça as - que-os. 5. (VUNESP) Os ácidos láticos têm a fórmula estrutural pla- na: a) Explique, em termos estruturais, por que se podem b) Como são denominados esses isômeros? RELEMBRANDO... 1. (FUVEST) Considere os seguintes átomos neutros: A(18 elétrons), B(17 elétrons), C(11 elétrons) e D(2 elétrons). a) A que família pertencem? b) Coloque-os em ordem crescente de potenciais de ioni- zação. AA 376 Terceira Série do Ensino Médio e Extensivo Diurno / 2022 REAÇÕES ORGÂNICAS I • • RESUMO APRENDENDO O BÁSICO Resolver o quê? Os exercícios a seguir: APRENDENDO EM SALA DE AULA CLASSIFICAÇÃO DAS REAÇÕES ORGÂNICAS • Reação de Substituição • Reação de Adição • Reação de Eliminação REAÇÕES ORGÂNICAS Reações com Alcanos Os alcanos efetuam reações de substituição, via radicais li- vres. a) Halogenação (F2, C 2, Br2 e I2) b) Nitração (HNO3) c) Sulfonação (H2SO4) 1. (INATEL) Pretende-se fazer a cloração do propano. Qual o produto obtido (haleto) em maior quantidade? a) cloreto de n - propila. b) 1 - cloropropano. c) cloreto de isopropila. d) a reação não ocorre. e) a reação ocorre, mas não se obtém haleto. 2. (VUNESP) Substitui-se no n-pentano um átomo de hidro- gênio por um átomo de cloro. a) Escrever as fórmulas estruturais dos compostos possí- veis de serem formados nessa substituição. b) Qual tipo de isomeria ocorre? 3. (FUVEST) Uma mistura de 2-metil butano e cloro é irra- diada com luz solar. Há formação de HC e de uma mistura de compostos de fórmula molecular C 5 H 11 C . Escrever as fórmulas estruturais e os nomes dos possíveis compostos formados. Equacionar as reações orgânicas abaixo, respectivamente: Obs.: Reação principal, obedecendo à ordem de reativida- de. 1. a) Monocloração do propano. b) Mononitração do 2-metilbutano. 4. a) Monocloração do 2-metil-pentano b) Mononitração do butano 5. Tricloração do metano. 2. a) Monobromação do butano. b) Monoiodação do metilpropano. 3. a) Mononitração do propano. b) Monossulfonação do etano. AA 377Terceira Série do Ensino Médio e Extensivo Diurno / 2022 RELEMBRANDO... 1. Considere as substâncias abaixo, e forneça, respectivamen- te: a) Fórmula eletrônica (Estrutura de Lewis). b) Fórmula estrutural . Consulte os números atômicos na tabela periódica. I. H 2 S; IV. C 2 H 4 ; II. PH 3 ; V. C 2 H 2 ; III. C 2 H 6 ; VI. CS 2 . AA 378 Terceira Série do Ensino Médio e Extensivo Diurno / 2022 REAÇÕES ORGÂNICAS II • Reações com Aromáticos • Dirigência de Radicais RESUMO DIRIGÊNCIA DE RADICAIS I) Radicais ORTO e PARA – dirigentes. Apresentam somente simples ligações Exemplo: 1. Exercício Resolvido Equacione a reação de monocloração do tolueno. 2. Exercício Resolvido Equacione a reação de mononitração do hidróxi-benzeno (fenol). II) Radicais meta-dirigentes Apresentam insaturação e/ou dativa. Exemplos: 3. Exercício Resolvido Equacione a reação de mononitração do ácido benzoico. 4. Exercício Resolvido Equacione a reação de monobromação do nitrobenzeno. REAÇÕES COM AROMÁTICOS Os aromáticos efetuam reações de substituição eletrofílica. a) Halogenação (F2, C 2, Br2 e I2) b) Nitração (HNO3) c) Sulfonação (H2SO4) d) Alquilação de Friedel – Crafts e) Acilação de Friedel – Crafts Se já existir algum grupo ligado ao anel aromático, o mes- mo irá orientar (dirigir) a substituição. Posições ORTO, META e PARA AA 379Terceira Série do Ensino Médio e Extensivo Diurno / 2022 APRENDENDO O BÁSICO Resolver o quê? Os exercícios a seguir: APRENDENDO EM SALA DE AULA 1. (E.E.MAUÁ-SP) Sabendo-se que alguns monoderivados do benzeno dirigem o substituinte, principalmente para as posições orto e para outros monoderivados do benzeno dirigem-no para a posição meta, indique os produtos das seguintes equações de reação: a) Tolueno + Br 2 b) Nitrobenzeno + Br 2 2. (FUVEST) Na reação do tolueno com o cloro, obteve-se um composto diclorado. Admitindo-se que tenha ocorrido reação de substituição no núcleo aromático, em quais posi- ções deste núcleo se deram as substituições? 3. (UFES) Em relação aos grupos — Br e — NO 2 , quando ligados ao anel aromático, sabe-se que: O grupo — Br é orto-para-dirigente. O grupo — NO 2 é meta-dirigente. Assim, no composto possivelmente ocorreu: a) bromação do nitrobenzeno. b) bromação do tolueno. c) nitração do bromobenzeno. d) nitração do brometo de benzila. e) redução de 1-bromo-4-aminobenzeno. Escreva as equações das reações orgânicas abaixo, obede- cendo a ordem de reatividade, ou seja, originando os princi- pais produtos, respectivamente: 1. a) Monocloração do benzeno. b) Mononitração do benzeno. 2. a) Monobromação do Nitrobenzeno: b) Mononitração do ácido benzoico: 3. a) Monocloração do ácido benzenossulfônico: b) Monocloração do tolueno: 4. (UFPA-PA) A substância 2,4,6-trinitrotolueno, conhecida como TNT, um explosivo amplamente utilizado comercial- mente, pode ser obtida a partir da reação do tolueno com o ácido nítrico. Com base nessas informações: a) Escreva a equação balanceada para esta reação. b) Calcule a massa de ácido nítrico necessária para reagir estequiometricamente com 46 g de tolueno, consideran- do o rendimento da reação com 100 %. Dado: Massas molares: ácido nítrico: 63 g/mol. Tolueno: 92 g/mol. 5. (FUVEST) Quando se efetua a reação de nitração do bro- mobenzeno, são produzidos três compostos isoméricos mo- nonitrados: Efetuando-se a nitração do para-dibromobenzeno, em rea- ção análoga, o número de compostos mononitrados sinteti- zados é igual a: a) 1. b) 2. c) 3. d) 4. e) 5. RELEMBRANDO... 1. Para as substâncias abaixo, sendo fornecidas as fórmulas moleculares, pede-se, respectivamente: a) Fórmula eletrônica (estrutura de Lewis); b) Fórmula estrutural plana. I. H 2 SO 3 ; II. HNO 3 ; III. H 3 PO 4 ; IV. H 3 PO 3 (2H+); V. H 3 PO 2 (1H+). AA 380 Terceira Série do Ensino Médio e Extensivo Diurno / 2022 REAÇÕES ORGÂNICAS III • Reações com Alcenos • Reações com Alcinos • Reações com Alcadienos • Reações com Ciclenos RESUMO REAÇÕES COM ALCENOS Os alcenos efetuam reações de adição eletrofílica. A) Halogenação (F2, C 2, Br2 e I2) B) Hidrogenação catalítica (H2) C) Adição de halogenidreto (HX) Regra de Markownikoff: o H do HX é adicionado ao car- bono insaturado que apresentar maior número de átomos de H ligados a ele. D) Adição de água (Hidratação: H2O) REAÇÕES COM ALCINOS Os alcinos efetuam reações de adição (parcial e total).* Exemplos de resolução. 01. Hidrogenação parcial do etino. 2 H2C = CH2 02. Hidrogenação total do etino. 2 H3C – CH3 03. Cloração total do but-2-ino. 04. Hidratação do etino (acetileno). 05. Hidratação do propino. Os alcinos verdadeiros, que são alcinos que apresentam H ligado a carbono da tripla ligação, ou seja, alcinos que apresentam a tripla ligação na extremidade da cadeia, reagem com sódio metálico, ocorrendo reação de subs- tituição do H. * Exemplos de resolução. 06. 0 H3C – CH2 0 H3C – CH2 0 2 H2(q) 07. 0 H3 3 0 não ocorre (alcino falso) REAÇÕES COM ALCADIENOS Os alcadienos efetuam reações de adição. * Exemplos de resolução. 08. Cloração total do propadieno.