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Prof. Calçada 2019 Propriedades moleculares de compostos orgânicos I – Forças intermoleculares Surgem nos estados sólido e líquido. Se não existissem as forças intermoleculares as substâncias moleculares seriam todas gasosas. II – Resumo – principais forças intermoleculares a) Forças de Van der Waals Moléculas Apolares à Força entre Dipolos Induzidos (FDI) Moléculas Polares à Força entre Dipolos Permanentes (FPD) b) Ligações de hidrogênio Moléculas muito polares (em geral têm H ligado a F, O, N) Em TODAS ocorre dispersão da nuvem eletrônica, a Dispersão de London III – Ordem de grandeza FDI < FDP < Ligações de H Lembre-se: todas são FORÇAS FRACAS IV – PF e PE Importante: analise sempre em conjunto. Uma FI intensa pode compensar uma massa pequena e moléculas grandes podem ter uma massa que compense a FI pequena. 1) FI: quanto maior a FI maior o PE 2) MM: quanto maior a MM maior o PE V – Solubilidade Quanto mais próximas as forças intermoleculares (mais parecidas as interações) maior a solubilidade de uma substância em outra. Disso surge a regra: Semelhante “tende a dissolver” o semelhante. POLAR POLAR APOLAR APOLAR 1) Considere as substâncias pentano e neopentano. a) Escreva as formulas estruturais; b) Associe aos valores de PE: 9˚C e 36˚C. Justifique. 2) Considere as substâncias CH4 MM = 16u CH3 – Cl MM = 50,5u CH3 – OH MM = 32u a) dê os nomes IUPAC; b) coloque em ordem crescente de PE. Justifique. 3) Propan-1-ol (PE = 97˚C, solubilidade em água: infinita); Butan-1-ol (PE = 118 ˚C, solubilidade em água: 7,9g/100g H2O a 25˚C). a) Explique as diferenças nos PE. b) Explique as diferenças na solubilidade. 4. (ITA - adaptada) Considere os álcoois: I – etanol II – n.propanol III – n.butanol IV – n.pentanol V – n.hexanol A ordem da solubilidade em água a 25˚C é: 4. (ITA) Assinale a opção correta em relação a comparação das temperaturas de ebulição dos seguintes pares de substâncias. a) I > II;III > IV;V < VI b) I < II;III < IV;V > VI c) I > II;III < IV;V > VI d) I > II;III > IV;V > VI e) I < II;III < IV;V < VI 5) Substitui-se dois hidrogênios do benzeno pelos grupos hidroxila e nitro. a) escreva as estruturas dos possíveis isômeros; b) dê os nomes IUPAC de cada isômero; c) dos isômeros apresentados qual apresenta menor ponto de ebulição? Justifique. d) o álcool benzílico e o tolueno possuem moléculas associa- das por ligações de hidrogênio. e) o álcool benzílico apresenta atividade óptica, enquanto o to- lueno não. 9. (VUNESP) Têm-se os seguintes pares de substâncias: I) octano (C8H18) e tetracloreto de carbono (CCl4); II) água e benzeno (C6H6); III) cloreto de hidrogênio gasoso e água. a) Quais desses três pares formam misturas homogêneas? b) Explique, em termos de interações entre moléculas, por que os pares indicados formam misturas homogêneas. a) I e III. b) Semelhante tende a dissolver semelhante. Octano e tetracloreto de carbono são apolares e as interações entre suas moléculas são do tipo dipolo induzido — dipolo induzido. O cloreto de hidrogênio e a água são moléculas polares e as interações são do tipo dipolo- dipolo e ainda irá ocorrer reação entre o HCl e a H2O, o que favorecerá a dissolução do HCl. 10. Considere as informações presentes na tabela a seguir: e responda: a) Como justificar o fato do PE do 1-butanol ser superior ao do 1-propanol. b) Faça uma previsão comparando a solubilidade desses álcoois em gasolina. a) O aumento da cadeia (dipolo induzido — dipolo indu- zido) b) O 1-butanol por apresentar cadeia carbônica maior (aumento da parte apolar) deve ser mais solúvel na gasolina. 11. (FUVEST) Em um laboratório, três frascos com líquidos inco- lores estão sem os devidos rótulos. Ao lado deles estão os três rótulos com as seguintes identificações: ácido etanóico, pen- tano e 1-butanol. Para poder rotular corretamente os frascos determinam-se para esses líquidos, o ponto de ebulição (P.E.) sob 1atm e a solubilidade em água (S) a 25ºC. Com base nessas propriedades, associe os líquidos X, Y e Z às substâncias: pentano H3C — CH2 — CH2 — CH2 — CH3 1-butanol H3C — CH2 — CH2 — CH2 — OH O ácido acético H3C — C OH X = pentano Y = 1-butanol Z = ácido acético 12. (ITA-SP) Considere os álcoois I) etanol H3C — CH2 — OH II) n-propanol H3C — CH2 — CH2 — OH III) n-butanol H3C — CH2 — CH2 — CH2 — OH IV) n-pentanol H3C — CH2 — CH2 — CH2 — CH2 — OH V) n-hexanol H3C — CH2 — CH2 — CH2 — CH2 — CH2 — OH Assinale a opção correta, em relação a comparação das so- lubilidades em água a 25ºC, dos seguintes álcoois: a) I ! II ! III ! IV ! V b) I ≅ II ! III ! IV ! V c) I ≅ II ! III ≅ IV ! V d) I ! II ! III ! IV " V e) I " II " III " IV " V Solubilidade em H2O g/100ml H2O etanol ∞ n-propanol ∞ n-butanol 8,3 n-pentanol 2,4 n-hexanol 0,6 13. (ITA-SP) Assinale a opção correta em relação a compara- ção das temperaturas de ebulição dos seguintes pares de substâncias. I) éter dimetílico e II) etanol H3C — O — CH3 H3C — CH2 — OH III) propanona e IV) ácido etanóico V) naftaleno e VI) benzeno ITA-3 171 ANGLO VESTIBULARES PE ºC Solubilidade em água (g/100g H2O a 25ºC) H3C — CH2 — CH2 — OH 97 infinita1 - propanol H3C — CH2 — CH2 — CH2 — OH 117 7,9 1 - butanol Líquido P.E./ºC S/(g/100mL) X 36 0,035 Y 117 7,3 Z 118 infinita —— — H3C — C — CH3 —— O H3C — C —— O OH — ▲ d) o álcool benzílico e o tolueno possuem moléculas associa- das por ligações de hidrogênio. e) o álcool benzílico apresenta atividade óptica, enquanto o to- lueno não. 9. (VUNESP) Têm-se os seguintes pares de substâncias: I) octano (C8H18) e tetracloreto de carbono (CCl4); II) água e benzeno (C6H6); III) cloreto de hidrogênio gasoso e água. a) Quais desses três pares formam misturas homogêneas? b) Explique, em termos de interações entre moléculas, por que os pares indicados formam misturas homogêneas. a) I e III. b) Semelhante tende a dissolver semelhante. Octano e tetracloreto de carbono são apolares e as interações entre suas moléculas são do tipo dipolo induzido — dipolo induzido. O cloreto de hidrogênio e a água são moléculas polares e as interações são do tipo dipolo- dipolo e ainda irá ocorrer reação entre o HCl e a H2O, o que favorecerá a dissolução do HCl. 10. Considere as informações presentes na tabela a seguir: e responda: a) Como justificar o fato do PE do 1-butanol ser superior ao do 1-propanol. b) Faça uma previsão comparando a solubilidade desses álcoois em gasolina. a) O aumento da cadeia (dipolo induzido — dipolo indu- zido) b) O 1-butanol por apresentar cadeia carbônica maior (aumento da parte apolar) deve ser mais solúvel na gasolina. 11. (FUVEST) Em um laboratório, três frascos com líquidos inco- lores estão sem os devidos rótulos. Ao lado deles estão os três rótulos com as seguintes identificações: ácido etanóico, pen- tano e 1-butanol. Para poder rotular corretamente os frascos determinam-se para esses líquidos, o ponto de ebulição (P.E.) sob 1atm e a solubilidade em água (S) a 25ºC. Com base nessas propriedades, associe os líquidos X, Y e Z às substâncias: pentano H3C — CH2 — CH2 — CH2 — CH3 1-butanol H3C — CH2 — CH2 — CH2 — OH O ácido acético H3C — C OH X = pentano Y = 1-butanol Z = ácido acético 12. (ITA-SP) Considere os álcoois I) etanol H3C — CH2 — OH II) n-propanol H3C — CH2 — CH2 — OH III) n-butanol H3C — CH2 — CH2 — CH2 — OH IV) n-pentanol H3C — CH2 — CH2 — CH2 — CH2 — OH V) n-hexanol H3C — CH2 — CH2 — CH2 — CH2 — CH2 — OH Assinale a opção correta, em relação a comparação das so- lubilidades em água a 25ºC, dos seguintes álcoois: a) I ! II ! III ! IV ! V b) I ≅ II ! III ! IV ! V c) I ≅ II ! III ≅ IV ! V d) I ! II ! III ! IV " V e) I " II " III " IV " V Solubilidade em H2O g/100ml H2O etanol ∞ n-propanol ∞ n-butanol 8,3 n-pentanol 2,4 n-hexanol0,6 13. (ITA-SP) Assinale a opção correta em relação a compara- ção das temperaturas de ebulição dos seguintes pares de substâncias. I) éter dimetílico e II) etanol H3C — O — CH3 H3C — CH2 — OH III) propanona e IV) ácido etanóico V) naftaleno e VI) benzeno ITA-3 171 ANGLO VESTIBULARES PE ºC Solubilidade em água (g/100g H2O a 25ºC) H3C — CH2 — CH2 — OH 97 infinita1 - propanol H3C — CH2 — CH2 — CH2 — OH 117 7,9 1 - butanol Líquido P.E./ºC S/(g/100mL) X 36 0,035 Y 117 7,3 Z 118 infinita —— — H3C — C — CH3 —— O H3C — C —— O OH — ▲ Questões de classe ITA – Química 1 Prof. Calçada 2019 2 6) Considere as substâncias a seguir: Em relação às substâncias consideradas, são feitas as seguintes afirmativas: I. A diferença de pontos de ebulição deve-se ao maior número de elétrons do C6H6. II. Entre moléculas de C6H6 (ℓ) formam-se ligações intermoleculares de hidrogênio. III. As forças de dispersão de London nas moléculas do C6H6(ℓ) são muito maiores que entre moléculas do HBr(ℓ). IV. A diferença de pontos de ebulição ocorre porque as moléculas do C6H6(ℓ) apresentam maior superfície. V. Entre moléculas de HBr(ℓ) ocorrem ligações unicamente do tipo dipolo permanente-dipolo permanente. As afirmativas CORRETAS são: a) I e II b) I, III e IV c) I, IV e V d) II, III e V e) III e V apenas Livro 2 – cap. 6 1) Complementares: 21, 31, 34, 41, 51, 52, 65, 73, 76 e 109 2) Caderno ITA 1 pág. 218: 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 27, 28 e 29. 3) Resolva os extras abaixo. QUESTÕES EXTRAS 1. (Ita 2013) Assinale a alternativa CORRETA para o líquido puro com a maior pressão de vapor a 25°C. a) n-Butano, C4H10 b) n-Octano, C8H18 c) Propanol, C3H7OH d) Glicerol, C3H5(OH)3 e) Água, H2O 2. (Ita 2011) Assinale a opção que apresenta a ordem crescente errada de solubilidade em água das substâncias abaixo, nas condições ambientes. a) C5H12 < C5H11Cℓ < C5H11OH b) C5H11OH < C4H9OH < C3H7OH c) CH4 < C2H6 < C2H4O d) CCℓ2F2 < CCℓF3 < CF4 e) N2 < O2 < NO 3. (Ita 2009) Assinale a afirmação CORRETA a respeito do ponto de ebulição normal (PE) de algumas substâncias. a) O 1-propanol tem menor PE do que o etanol. b) O etanol tem menor PE do que o éter metílico. c) O n-heptano tem menor PE do que o n-hexano. d) A trimetilamina tem menor PE do que a propilamina. e) A dimetilamina tem menor PE do que a trimetilamina. 4. (Ita) Qual das opções a seguir contém a afirmação FALSA, considerando condições ambientes? a) H3C - OH é um líquido incolor, inflamável e miscível em qualquer proporção com água. b) solução de fenol (C6H6OH) em água é ácida. c) Glicerina tem 3 grupos - OH, mas suas soluções aquosas não são alcalinas. d) H3CCOOH pode ser obtido pela fermentação aeróbica de vinhos. e) Cℓ - OH é uma espécie química que tem caráter básico e está presente em soluções de gás cloro em água. 5. (Ita 2019) Sejam feitas estas afirmações a respeito do ponto de ebulição de substâncias à pressão atmosférica: I. O ponto de ebulição do 2-propanol é maior que o da propanona. II. O ponto de ebulição do cis-but-2-eno é maior que o do trans- but-2-eno. III. O ponto de ebulição do fluorometano é maior que o da metilamina. IV. O ponto de ebulição do 2-metilbutano é maior que o do 2,2- dimetilpropano. Das afirmações acima, está(ão) CORRETA(S) a) apenas I, II e IV. b) apenas I e III. c) apenas II e IV. d) apenas III. e) todas. 6. (Ime 2019) Escolha a alternativa que apresenta as substâncias relacionadas em ordem crescente de solubilidade em água, a 25˚C e 1 atm: a) Bromo < dissulfeto de carbono < butanol < etanol < brometo de potássio. b) Metano < neopentano < dietilcetona < t-butanol < n-butanol. c) Hidróxido de alumínio < carbonato de cálcio < carbonato de magnésio < nitrato de prata < sulfato de bário. d) Isobutano < p-diclorobenzeno < o-diclorobenzeno < o- nitrofenol < p-nitrofenol. e) Cromato de chumbo (II) < Cromato de bário < carbonato de sódio < carbonato de magnésio < clorato de magnésio. 7. Ciclo ITA 03 – 2018. Assim como existem três diferentes diclorobenzenos (C6H4C!2), existem três diferentes nitrofenois (C6H4(OH)NO2). A comparação entre as polaridades e pontos de fusão desses compostos é correta apenas em: POLARIDADE PONTO DE FUSÃO (A) m-diclobenzeno > o- diclobenzeno m-nitrofenol > o- nitrofenol (B) m-diclobenzeno > o- diclobenzeno m-nitrofenol < o- nitrofenol (C) m-diclobenzeno < o- diclobenzeno m-nitrofenol > o- nitrofenol (D) m-diclobenzeno < o- diclobenzeno m-nitrofenol < o- nitrofenol (E) p-nitrofenol < o- nitrofenol p-diclorobenzeno > o-diclobenzeno RESPOSTAS 1: [A] 2: [D] 3: [D] 4:[E] 5:[A] 6:[D] 7:[C] Aulas 313QU Í M I C AME D I C I N A I 4 Unicamp Considere três substâncias CH4, NH3 e H2O e três temperaturas de ebulição: 373 K, 112 K e 240 K. Levando-se em conta a estrutura e a polaridade das moléculas dessas substâncias, pede-se: a) Correlacionar as temperaturas de ebulição às substâncias. b) Justificar a correlação que você estabeleceu. a) PE (CH4) = 112 K; PE (NH3) = 240 K; PE (H2O) = 373 K b) CH4 forças de Van der Waals, portanto PE mais baixo. H2O e NH3 – ligações de hidrogênio, PE mais alto. H2O possui maior polaridade e forma mais ligações de hidrogênio, portanto PE (H2O) > PE (NH3). GUIA DE ESTUDO Química / Livro 1 / Frente 1 / Capítulo 4 I. Leia as páginas de 104 a 109. II. Faça os exercícios propostos 19, 20, 22, 24, 27, 29, 30, 34, 36, 43 e 53. 15 e 16 5 PUC-MG Considere as substâncias a seguir. C6H6 (benzeno) MM = 78 PE = 80 oC Líquido a 25 oC e 1 atm HBr (brometo de hidrogênio) MM = 81 PE = –67 oC Gás a 25 oC e 1 atm Em relação às substâncias consideradas, são feitas as seguintes afirmativas. I. A diferença de pontos de ebulição deve-se ao maior número de elétrons do C6H6. II. Entre moléculas de C6H6(A), formam-se ligações intermoleculares de hidrogênio. III. As forças de dispersão de London nas moléculas do C6H6(A) são muito maiores que entre moléculas do HBr(A). IV. A diferença de pontos de ebulição ocorre porque as moléculas do C6H6(A) apresentam maior super- fície. V. Entre moléculas de HBr(A), ocorrem ligações uni- camente do tipo dipolo permanente-dipolo perma- nente. As afirmativas corretas são: (a) I e II. (b) I, III e IV. (c) I, IV e V. (d) II, III e V. Alternativa: B. I. Correta. A diferença de pontos de ebulição deve-se ao maior número de elétrons do C6H6, que ocasiona forças de dispersão de London mais intensas. II. Incorreta. Entre moléculas de C6H6(A�), formam-se apenas dispersões de London. III. Correta. Apesar de no HBr(A�) as interações predominantes serem a dipolo permanente, tanto as dispersões de London como a dipolo permanente são mais fracas do que a dis- persão de London do C6H6(A�), pois a temperatura de ebu- lição deste último é maior. IV. Correta. O contato entre moléculas de C6H6(A�) é maior do que entre moléculas de HBr(A�). V. Incorreta. As dispersões de London estão presentes em todas as substâncias quando no estado sólido ou líquido. Guia de estudo