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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, mais especificamente 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 carbonosterciários 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).