Reações orgânicas de redução etc 10

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Fundamentos de Química Orgânica
Aula 10: Reações orgânicas de redução, oxidação e
polimerização
Apresentação
Nesta aula, conheceremos as reações orgânicas de redução, oxidação e polimerização. Com isso, veremos que os
polímeros são obtidos por meio de uma ou mais reações químicas chamadas de reações de polimerização.
Por �m, compreenderemos que as reações de polimerização ocorrem quando moléculas simples reagem entre si,
formando o que chamamos de macromoléculas.
Objetivos
Reconhecer as reações orgânicas de redução e descrever suas caraterísticas;
Registrar as reações orgânicas de oxidação e descrever suas caraterísticas;
Relacionar as reações orgânicas de polimerização e descrever suas caraterísticas.
Estado de oxidação
Um estado de oxidação é um método de contabilizar elétrons. Para calcular a carga formal de um átomo, tratamos todas
as ligações daquele átomo como se elas fossem puramente covalentes e vamos quebrá-las homoliticamente.
Para o cálculo de estados de oxidação, vamos fazer outra abordagem extrema. Tratamos todas as ligações como se elas
fossem puramente iônicas e vamos quebrá-las heteroliticamente, dando cada par de elétrons para o átomo mais
eletronegativo em cada caso.
Desse modo, cargas formais e estados de oxidação representam dois métodos extremos de contabilizar elétrons.
Na imagem a seguir, a carga formal do átomo de carbono é igual a zero, uma vez que contamos quatro elétrons no átomo
de carbono central – o que é equivalente ao número de elétrons de valência que se supõe que um átomo de carbono
tenha.
Em contraste, o mesmo átomo de carbono tem um estado de oxidação de –2, porque contamos seis elétrons no átomo
de carbono – o que corresponde a mais dois elétrons do que se supõe que ele tenha. Vejamos:
Um átomo de carbono com quatro ligações nunca terá carga formal, mas seu estado de oxidação pode variar entre –4 e
+4.
A reação orgânica que representa um incremento do estado de oxidação é chamada de oxidação. Como exemplo,
podemos falar que, quando o metanol é transformado em formaldeído, ele foi oxidado.
Ao contrário, uma reação que representa um abaixamento do estado de oxidação é chamada de redução. Por exemplo,
quando o formaldeído é transformado em metanol, podemos dizer que o formaldeído foi reduzido.
A seguir, vamos conhecer melhor as reações de oxidação.
Reações de oxidação
Reações orgânicas de oxidação são reações químicas em que um composto orgânico é colocado em contato com um
agente oxidante. Inúmeros compostos podem ser submetidos a esse tipo de reação, mas poucos podem agir como
agentes oxidantes.
Vejamos alguns exemplos de agentes oxidantes que são usados:
Ozônio (O3);
Dicromato de potássio (K2Cr2O7);
Permanganato de potássio (KMnO4).
As reações orgânicas de oxidação mais comuns são: reação orgânica de combustão, reação orgânica de oxidação branda,
reação orgânica de oxidação energética e reação orgânica de ozonólise. Veremos cada uma delas na leitura a seguir.
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Reações orgânicas de oxidação
Reação orgânica de combustão
Para esse tipo de reação, o oxigênio é chamado de comburente, e o alceno é o combustível. Pode existir a
combustão completa e a combustão incompleta.
Se tratarmos da combustão incompleta, isso se dá porque o oxigênio disponível é insu�ciente, o que leva à
formação de monóxido de carbono (CO) e água (H O).
A combustão completa (ou oxidação total) é considerada a mais importante e tem, como produtos, o dióxido de
carbono (CO ) e água (H O), em todos os casos.
De uma maneira geral, a combustão completa para os compostos é:
C H + 3n/2 O → n CO + n H O
 
Reação orgânica de oxidação branda
A oxidação branda ocorre com o uso de um Reagente de Bayer, que é uma solução aquosa de permanganato de
potássio, que irá se decompor e originar átomos de oxigênio.
O oxigênio irá agir como agente oxidante, quebrando a ligação π da insaturação existente e se ligando aos
carbonos. O produto dessa reação é um diálcool:
Vamos entender o mecanismo dessa reação em três etapas.
Etapa 1: Desenvolvimento dos oxigênios atômicos a partir da solução do Reagente de Bayer.
Etapa 2: Ataque dos oxigênios ao composto orgânico, ocasionando a ruptura da ligação π:
Etapa 3: Ocorre a ligação de um átomo de oxigênio por meio de uma ligação sigma em cada carbono que teve
a ligação π quebrada. Dessa forma, cada oxigênio efetiva uma ligação com um átomo de hidrogênio, o que
acarreta a formação de hidroxilas:
2
2 2
n 2n 2 2 2
Em se tratando de alcinos e de alcadienos, podem ser geradas duas hidroxilas em um mesmo átomo de carbono,
produzindo um composto instável. Desse modo, uma molécula de água é produzida a partir dessas duas
hidroxilas e, entre o carbono e o oxigênio que restaram, forma-se uma ligação π. Vejamos:
Reação orgânica de oxidação energética
Qual é a diferença entre a oxidação branda e a oxidação energética?
Na oxidação energética, um composto orgânico é colocado na presença de um agente oxidante (em geral, o
permanganato de potássio,) em uma solução formada por água e um ácido forte (normalmente, ácido sulfúrico).
Dessa forma, a decomposição do permanganato se processa de modo mais e�caz, dando origem ao oxigênio
atômico.
Tal reação é capaz de gerar os seguintes produtos:
Se o carbono da dupla for terciário, o produto será uma cetona;
Se o carbono da dupla for secundário, o produto será um ácido carboxílico;
Se o carbono da dupla for primário, o produto será o ácido carbônico, que se decompõe em dióxido de
carbono (CO2) e água (H2O).
Para entendermos como essa reação se processa, vejamos as etapas três a seguir:
Etapa 1: Formação dos oxigênios atômicos a partir da solução aquosa de permanganato de potássio e ácido
forte.
Etapa 2: Ataque dos oxigênios ao composto orgânico, ocorrendo a quebra das ligações π e σ e a natural
separação da estrutura:
Etapa 3: Ligação de um átomo de oxigênio, por meio de uma ligação sigma, em cada carbono que teve a
ligação π rompida. Logo após, cada oxigênio promove uma ligação com um átomo de hidrogênio, o que acarreta
a formação de hidroxilas:
Nesse tipo de reação, é possível a obtenção de vários produtos, de acordo com a posição da ligação dupla:
Posição em carbono primário produz gás carbônico e água;
Posição em carbono secundário produz ácido carboxílico;
Posição em carbono terciário produz cetona.
Reação orgânica de ozonólise
Trata-se da reação orgânica de oxidação na qual o agente oxidante é o gás ozônio (O ), em presença de água e
zinco metálico. Tal reação ocorre apenas nos alcenos.
Os produtos de uma reação orgânica de ozonólise podem ser:
Peróxido de hidrogênio (H O );
Cetona, se o carbono da ligação dupla for terciário;
Aldeído, se o carbono da ligação dupla for primário ou secundário.
3
2 2
Reações de redução
De modo geral, quando falamos em redução, em química orgânica, estamos falando de diminuir o grau de ligação do
carbono a um átomo eletronegativo.
Reações orgânicas de redução são reações químicas que ocorrem sempre que alguns compostos orgânicos nitrogenados
e oxigenados sofrem ataque de átomos de hidrogênio, sob atuação de níquel metálico (Ni), ou de hidreto de lítio e alumínio
(LiAlH ), em solução aquosa. Vejamos:4
Quando a substância hidrogênio está em presença do níquel metálico, este age como catalisador sobre as moléculas do
gás. Ocorre uma adsorção das moléculas de H2 seguida do rompimento da ligação σ dos átomos de hidrogênio, que
passam a se chamar hidrogênios atômicos.
Se o hidreto de lítio e alumínio (LiAlH ) estiver em presença de água, haverá uma violenta reação química, que produz
hidróxido de lítio (LiOH), hidróxido de alumínio [Al(OH) ] e átomos de hidrogênio.
Os hidrogênios atômicos são responsáveis por investir nas moléculas nitrogenadas ou oxigenadas, originando novos
produtos.
4
3
Reações de polimerização
A de�nição do termo polímero está baseada no terceiro postulado de Kekulé, que apresenta a capacidade que o
carbono tem de construirlongas cadeias de átomo. Por conta dessa propriedade, conhecemos mais de 10
milhões de compostos orgânicos distintos atualmente.
A reação de polimerização ocorre quando pequenas moléculas – os monômeros – combinam-se quimicamente para
estabelecer estruturas mais longas – as macromoléculas.
Existem dois formas de polimerização: por adição e por condensação.
Vamos conhecê-las, no texto a seguir.
 Formas de polimerização 
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Formas de polimerização
Polimerização por adição
Os polímeros produzidos por reações de adição fazem parte do principal processo de produção de plástico.
Para que as estruturas monoméricas se unam, é necessário que existam insaturações. Com isso, essas
estruturas serão rompidas e teremos uma valência livre em cada átomo de carbono nas extremidades da
molécula.
Vejamos:
Dessa maneira, as moléculas serão acopladas umas às outras repetidas vezes.
Como produto da polimerização por adição, podemos ter dois tipos de polímeros:
homopolímeros, quando os monômeros são iguais;
copolímeros, quando os monômeros são diferentes.
Polimerização por condensação
Quando se realiza uma polimerização por condensação, não é necessário que o monômero possua insaturação.
O que é fundamental é que o monômero seja bifuncional, ou seja, que apresente um mesmo grupo funcional duas
vezes. Por exemplo, o diálcool ou diácido carboxílico.
 Atividade
1 - (UEPB-Adaptado) Os alcenos são importantes compostos nas sínteses orgânicas. O esquema, a seguir, mostra
compostos que podem ser obtidos a partir do alceno de fórmula molecular C H :
Assinale a alternativa que corresponde ao nome e à massa (em gramas) do alceno C H necessária para produzir 60
gramas do ácido C H O .
Dados: massas moleculares em g/mol: C = 12,0; H = 1,0; O = 16,0
4 8
4 8
2 4 2
a) Etanoico; 30g.
b) Etanoico; 28g.
c) Butanoico; 56g.
d) Etanoico; 14g.
e) Butanoico; 14g.
2 - (FURG) Assinale a alternativa que apresenta os produtos corretos esperados na oxidação enérgica (solução ácida
concentrada de KMnO sob aquecimento) do 2,4-dimetil-pent-1-eno:4
a) Ácido 2-metilpropanoico, gás carbônico e etanal
b) 4-metil-2-pentanona e formaldeído
c) 2-metil-4-pentanona e água
d) Propanona e ácido 2-metilpropanoico
e) Gás carbônico, 4-metil-2-pentanona e água
3 - (PUC-Mg) Por oxidação, uma substância orgânica X forneceu uma cetona de mesmo número de carbonos de X. A
substância que foi oxidada é um:
a) Éter
b) Éster
c) Álcool terciário
d) Álcool primário
e) Álcool secundário
4 - (UFV) A reação de oxidação de um álcool de fórmula molecular C H O com KMnO forneceu um composto de fórmula
molecular C H O.
Assinale a opção que apresenta a correlação correta entre o nome do álcool e o nome do produto formado.
5 12 4
5 10
a) 3-metilbutan-2-ol, 3-metilbutanal
b) Pentan-3-ol, pentan-3-ona
c) Pentan-1-ol, pentan-1-ona
d) Pentan-2-ol, pentanal
e) 2-metilbutan-1-ol, 2-metilbutan-1-ona
5 - (FUVEST) Na ozonólise do alqueno de menor massa molecular que apresenta Isomeria Cis-trans, qual é o único
produto orgânico formado?
6 - (UDESC) O poli(tereftalato deetileno), PET, é um termoplástico muito utilizado em garrafas de refrigerantes. Esse
composto pode ser obtido pela reação química representada pela seguinte equação:
Em relação aos compostos A, B e C e ao tipo de reação de polimerização, pode-se a�rmar que o composto C é:
a) Um poliéster, produzido pela policondensação de um hidrocarboneto aromático e um diálcool.
b) Uma poliamida, produzida pela policondensação de uma diamina aromática e um diálcool.
c) Um poliéter aromático, produzido pela poliadição de um diéster e um diácido carboxílico.
d) Um poliéster, produzido pela policondensação de um diéster e um diálcool.
e) Um polímero vinílico, produzido pela poliadição de monômeros vinílicos.
Notas
Título modal 1
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indústria tipográ�ca e de impressos.Referências
ALLINGER, N. Química orgânica. 2. ed. Rio de Janeiro: LTC, 2009.
CANEVAROLO Jr., Sebastião V. Ciência dos polímeros: um texto básico para tecnólogos e engenheiros. São Paulo: Artiliber,
2002.
CIÊNCIA e comportamento dos materiais plásticos I. Núcleo de Tecnologia do Plástico. São Paulo: SENAI, 2012.
KLEIN, David. Química orgânica. Tradução de: Oswaldo Esteves Barcia, Leandro Soter de Mariz e Miranda, Edilson Clemente da
Silva. Vol. 2. 2. ed. Rio de Janeiro: LTC, 2016.
KLEIN, David. Química orgânica. Tradução de: Oswaldo Esteves Barcia, Leandro Soter de Mariz e Miranda, Edilson Clemente da
Silva. Vol. 1. 2. ed. Rio de Janeiro: LTC, 2016.
MCMURRY, John. Química orgânica. 1. ed. São Paulo: Cengage Learning, 2011.
SOLOMONS, T.W.G. & FRYHLE, C. B. Química orgânica. v. 1. 7. ed. São Paulo: LTC, 2012.
Explore mais
Reações orgânicas de oxidação-redução 
Disponível em: https://www.youtube.com/watch?v=7d7pX00cMv4. Acesso em: set. 2019.
Redução de ácidos carboxílicos 
Disponível em: https://www.youtube.com/watch?v=19_U_U1CYPg. Acesso em: set. 2019.
Oxidação de álcoois I: Mecanismos e estados de oxidação 
Disponível em: https://www.youtube.com/watch?v=Mv6507qAuUY. Acesso em: set. 2019
Oxidação de álcoois II: Exemplos 
Disponível em: https://www.youtube.com/watch?v=awDBrhCYxo8. Acesso em: set. 2019.
Reações redox biológicas 
Disponível em: https://www.youtube.com/watch?v=Z6iKJvY3zn4. Acesso em: set. 2019.
Polimerização de alcenos com ácido 
Disponível em: https://www.youtube.com/watch?v=I2i5na8fxo0. Acesso em: set. 2019.
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