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ESTRATÉGIA VESTIBULARES – PROPRIEDADES FÍSICAS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS AULA 21 – PROPRIEDADES FÍSICAS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS 1 Aula 21 – Propriedades físicas dos Compostos Orgânicos Os compostos orgânicos e suas relações de solubilidade, acidez, basicidade e temperaturas de mudança de estado. ESTRATÉGIA VESTIBULARES – PROPRIEDADES FÍSICAS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS AULA 21 – PROPRIEDADES FÍSICAS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS 2 SUMÁRIO INTRODUÇÃO 4 1. SÉRIE HOMÓLOGA, HETERÓLOGA E ISÓLOGA. 4 Série homóloga 4 Série heteróloga 5 Série isóloga 5 2. TEMPERATURA DE FUSÃO E EBULIÇÃO 5 Intensidade das interações intermoleculares 6 Massa molecular 8 Formato da molécula 9 3. SOLUBILIDADE 15 Estudo de caso 1 – grupos polares e a solubilidade 16 Estudo de caso 2 – aumento da cadeia hidrocarbônica e a solubilidade 17 Estudo de caso 3 – aumento do número de grupos polares e a solubilidade 18 Estudo de caso 4 – influência iônica na solubilidade 19 4. CONCEITOS MODERNOS DE ÁCIDO E BASE 26 Conceito ácido-base de Bronsted-Lowry 26 Conceito ácido-base de Lewis 28 5. FUNÇÕES ORGÂNICAS COM PROPRIEDADES ÁCIDAS. 31 Funções orgânicas ácidas 31 Influência de grupos substituintes na acidez de compostos orgânicos 33 6. FUNÇÕES ORGÂNICAS COM PROPRIEDADES BÁSICAS. 39 Grupos substituintes básicos 39 ESTRATÉGIA VESTIBULARES – PROPRIEDADES FÍSICAS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS AULA 21 – PROPRIEDADES FÍSICAS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS 3 Influência de grupos substituintes na Basicidade de compostos orgânicos 42 7. QUESTÕES FUNDAMENTAIS 42 8. JÁ CAIU NOS PRINCIPAIS VESTIBULARES 45 Temperatura de Fusão e Ebulição 45 Solubilidade 54 Acidez e Basicidade 64 9. GABARITO SEM COMENTÁRIOS 76 10. GABARITO DAS QUESTÕES FUNDAMENTAIS 77 11. QUESTÕES RESOLVIDAS E COMENTADAS 78 12. CONSIDERAÇÕES FINAIS DAS AULAS 129 13. REFERÊNCIAS 129 ESTRATÉGIA VESTIBULARES – PROPRIEDADES FÍSICAS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS AULA 21 – PROPRIEDADES FÍSICAS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS 4 Introdução Voltando à Química Orgânica e, sem dúvida, uma das aulas mais fascinantes e importantes para os vestibulares. A partir da compreensão das propriedades dos compostos orgânicos, entende-se muitas aplicações tecnológicas. Essa aula é dividida em alguns tópicos: Are you ready? Keep calm and love Organic Chemistry. 1. Série Homóloga, Heteróloga e Isóloga. Existe um tipo de classificação que não é muito exigido nos vestibulares atuais, mais vai que a tendência volte. Os compostos orgânicos podem ser organizados em diferentes séries: Série homóloga Compostos orgânicos que pertencem à mesma função orgânica, mas diferem na quantidade de grupos CH2. H3C C O H H3C CH2 C O H CH2 CH2 C O H H3C Etanal Propanal Butanal A u la 1 2 Propriedades físicas dos compostos orgânicos Temperatura de fusão e ebulição Solubilidade Acidez e Basicidade ESTRATÉGIA VESTIBULARES – PROPRIEDADES FÍSICAS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS AULA 21 – PROPRIEDADES FÍSICAS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS 5 Série heteróloga Compostos orgânicos de funções químicas diferentes, mas igualdade no número de carbonos. OH O H O Etanol Etanal Éter dimetílico Série isóloga Compostos orgânicos que apresentam a mesma função orgânica, mesma quantidade de carbonos, mas diferem no grau de saturação. Butano But-2-eno But-2-ino 2. Temperatura De Fusão e Ebulição A fusão é a passagem do estado sólido para o estado líquido, enquanto a ebulição é a passagem do estado líquido para o estado gasoso, cuja pressão de vapor é igual à pressão atmosférica. As substâncias apresentam um único valor de temperatura durante a mudança de estado físico, contudo, misturas apresentam variação de temperatura. Existem três critérios que contribuem na determinação da temperatura de fusão e ebulição: F u s ã o e e b u liç ã o d e c o m p o s to s o rg â n ic o s Intensidade das interações intermoleculares Massa molecular Formato das moléculas ESTRATÉGIA VESTIBULARES – PROPRIEDADES FÍSICAS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS AULA 21 – PROPRIEDADES FÍSICAS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS 6 Ao comparar a temperatura de fusão e ebulição de substâncias orgânicas, o primeiro critério a ser analisado deve ser intensidade das interações intermoleculares. Intensidade das interações intermoleculares Quanto maior a intensidade das interações intermoleculares, maior a aproximação das partículas e, assim, maior a temperatura de fusão e de ebulição. As forças de London também são chamadas de dipolo induzido – dipolo induzido. As forças de London são interações preponderantes em compostos apolares. Os principais compostos apolares, na Química Orgânica, são os hidrocarbonetos. [Caso seja necessário, revisite a aula de interações intermoleculares para reler sobre a identificação das interações intermoleculares das substâncias]. A seguir são apresentadas substâncias que apresentam massas moleculares próximas e compara-se as temperaturas de fusão e ebulição em função dos tipos de interações intermoleculares: O OH OH O H O Ácido acético Etanol Acetaldeído Éter dimetílico Propano (ligação de hidrogênio) (ligação de hidrogênio) (dipolo-dipolo) (dipolo-dipolo) (Forças de London) Tebulição: 118 °C Tebulição: 78 °C Tebulição: 20 °C Tebulição: -23 °C Tebulição: -42 °C ESTRATÉGIA VESTIBULARES – PROPRIEDADES FÍSICAS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS AULA 21 – PROPRIEDADES FÍSICAS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS 7 Tfusão: 16 °C Tfusão: -114 °C Tfusão: -123 °C Tfusão: -138 °C Tfusão: -188 °C Aumento da polaridade Aumento da temperatura de fusão e ebulição Perceba que a temperatura de ebulição do ácido acético é maior que a temperatura de ebulição do etanol. A substância formada por moléculas de ácido acético apresenta dois tipos de interações polares: a hidroxila (-OH) realiza ligações de hidrogênios e a carbonila (-CO) realiza interações dipolo-dipolo. Enquanto o etanol forma, apenas, ligação de hidrogênio, o ácido acético forma ligação de hidrogênio e a contribuição da polaridade da carbonila. Em um composto orgânico, quanto maior o número de grupos polares, maior a interação entre as moléculas e, consequentemente, maior a temperatura de fusão e ebulição. Por que o ácido 2-hidroxipropanoico apresenta temperatura de ebulição menor que do que o ácido propanoico? O OH O OH OH Ácido propanoico Ácido 2-hidroxipropanoico Tebulição = 141 °C Tebulição = 122 °C ESTRATÉGIA VESTIBULARES – PROPRIEDADES FÍSICAS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS AULA 21 – PROPRIEDADES FÍSICAS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS 8 Era de se esperar que o ácido 2-hidroxipropanoico por apresentar duas hidroxilas, apresenta-se maior valor de temperatura de ebulição, mas isso não é observado experimentalmente. As hidroxilas presentes no ácido 2-hidroxipropanoico são vicinais, ou seja, estão posicionadas em carbonos vizinhos. Devido a essa proximidade, ocorre interação intramolecular entre as hidroxilas. O OH OH Essa interação interna das hidroxilas na molécula diminui a atração por hidroxilas de outras moléculas, deixando as moléculas mais soltas. Portanto, a diminuição da interação entre moléculas, promove um decréscimo da temperatura de ebulição. Frisando que esse fenômeno ocorre entre hidroxilas de carbonos vizinhos (hidroxilas vicinais). Massa molecular Segundo os princípios da inércia, quanto maior a massa de um corpo, maior a resistência de um corpo em modificar o seu estado de movimento. Logo, A seguir são apresentados compostos que apresentam o mesmo tipo de interação intermolecular. O H O H O H Butanal Propanal Etanal ESTRATÉGIA VESTIBULARES – PROPRIEDADES FÍSICAS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS AULA 21 – PROPRIEDADES FÍSICAS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS 9 Dipolo-dipolo Dipolo-dipolo Dipolo-dipolo Massamolecular: 72 u Massa molecular: 58 u Massa molecular: 44 u Tebulição: 75 °C Tebulição: 49 °C Tebulição: 20 °C Aumento da massa molecular Aumento da temperatura de ebulição Formato da molécula A disposição dos átomos no espaço interfere em como as moléculas interagem entre si. Quanto mais afastadas estiverem, mais fraca serão as interações. Portanto, quanto mais linear o composto orgânico, mais facilmente as moléculas se acoplam e maior a interação intermolecular. Observe os dados dos compostos abaixo: Butano Metilpropano Forças de London Forças de London Massa molecular: 58 u Massa molecular: 58 u Tebulição: - 1 °C Tebulição: - 12 °C ESTRATÉGIA VESTIBULARES – PROPRIEDADES FÍSICAS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS AULA 21 – PROPRIEDADES FÍSICAS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS 10 Tanto o butano, quanto o metilpropano apresentam o mesmo tipo de interação intermolecular e mesmo valor de massas moleculares. Porém, o acoplamento das moléculas de butano é mais fácil do que o das moléculas de metilpropano. Acoplamento Butano (Teb: - 1 °C) Metilpropano (Teb: - 12 °C) A insaturação também dificulta o acoplamento entre as moléculas, portanto, quanto maior o número de insaturações, menor a temperatura de ebulição. Hexano Hex-1-eno Hexa-1,5-dieno Tebulição: 69 °C Tebulição: 63 °C Tebulição: 60 °C Aumento da saturação Aumento da temperatura de ebulição O posicionamento de um grupo também interfere na intensidade das interações intermoleculares. Quanto mais linear, maior a temperatura de ebulição. Exemplo: ESTRATÉGIA VESTIBULARES – PROPRIEDADES FÍSICAS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS AULA 21 – PROPRIEDADES FÍSICAS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS 11 OH OH OH OH Pentan-1-ol Pentan-2-ol Pentan-3-ol 3-metilbutan-2-ol Tebulição = 138 °C Tebulição = 119 °C Tebulição = 115 °C Tebulição = 112 °C Quanto mais ramificado for o composto, menor a temperatura de ebulição. Portanto, O posicionamento de grupos dissubstituídos em anel benzênico, conferem diferentes polaridades, portanto, diferentes temperaturas de fusão e ebulição. O xileno é o nome comercial do dimetilbenzeno. Existem três xilenos: orto-xileno, meta- xileno e para-xileno. O para-xileno apresenta os grupos metil orientados de forma simétrica, assim, confere menor polaridade. ESTRATÉGIA VESTIBULARES – PROPRIEDADES FÍSICAS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS AULA 21 – PROPRIEDADES FÍSICAS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS 12 Orto-xileno Meta-xileno Para-xileno Tebulição = 144 °C Tebulição = 139 °C Tebulição = 138 °C Aumento da polaridade Aumento da temperatura de ebulição (PUC SP/2017) As propriedades das substâncias moleculares estão relacionadas com o tamanho da molécula e a intensidade das interações intermoleculares. Considere as substâncias a seguir, e suas respectivas massas molares. CH3 C CH3CH3 CH3 dimetilpropano CH3 CH2 C CH3 O butanona CH3 CH2 C O OH ácido propanoico CH3–CH2–CH2–CH2–CH3 pentano CH3–CH2–CH2–CH2–OH butan-1-ol ESTRATÉGIA VESTIBULARES – PROPRIEDADES FÍSICAS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS AULA 21 – PROPRIEDADES FÍSICAS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS 13 A alternativa que melhor associa as temperaturas de ebulição (Teb) com as substâncias é Comentários: Primeiramente, quanto maior a intensidade das interações intermoleculares, maior a temperatura de ebulição. Pode-se classificar os compostos orgânicos listados em três tipos de interações: ligação de hidrogênio, dipolo-dipolo e forças de London. As interações intermoleculares das ligações de hidrogênio são mais fortes que a dipolo- dipolo, que são mais fortes que as forças de London. A temperatura de ebulição do ácido propanoico é maior que a do butan-1-ol. Tanto o ácido quanto o butan-1-ol apresentam hidroxila, mas o ácido apresenta o grupo carbonila que confere um caráter polar mais acentuado. Assim, a temperatura de ebulição do ácido é maior que a do álcool. Comparando as temperaturas de ebulição dos hidrocarbonetos pentano e dimetilpropano, sabe-se que quanto maior o número de ramificações, menor o acoplamento entre as moléculas e, assim, menor a temperatura de ebulição. A temperatura de ebulição do pentano é maior do que a do dimetilpropano. Assim, a ordem crescente das temperaturas de ebulição é: Dimetilpropano < pentano < butanona < butan-1-ol < ácido propanoico Gabarito: A Perfume, água de colônia e deocolônia: qual a diferença? Ligações de hidrogênio Dipolo-dipolo Forças de London Butan-1-ol Ácido propanoico Butanona Pentano Dimetilpropano ESTRATÉGIA VESTIBULARES – PROPRIEDADES FÍSICAS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS AULA 21 – PROPRIEDADES FÍSICAS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS 14 Comercialmente, a diferença principal entre perfume, água de colônia e deocolônia é o tempo que a essência permanece no corpo. Esse tempo é controlado por dois fatores: natureza química e concentração da fragrância. A natureza química da essência interfere no tempo de interação com a pele. Essa propriedade é divulgada pela capacidade de fixação da fragrância. Quanto maior a polaridade, maior a fixação e, assim, quanto maior a apolaridade, maior a volatilidade (mais evapora). A fragrância cítrica é mais volátil que a fragrância de rosas, que é mais volátil que o aroma de baunilha, por exemplo. Vide quadro comparativo abaixo. Figura 1: Frasco de perfume [fonte: Prateek Katyal/unsplash.com] OH O O OH Essência de laranja (limoneno) Essência de rosas (2-feniletanol) Essência de baunilha (vanilina) Perfume, água de colônia e deocolônia apresentam concentrações de essência diferentes e são iguais, respectivamente, a 15-35%, a 3-5% e a 1%, aproximadamente. Sensorialmente, percebemos a diferença entre esses produtos pelo tempo de fixação das fragrâncias ou o tempo ESTRATÉGIA VESTIBULARES – PROPRIEDADES FÍSICAS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS AULA 21 – PROPRIEDADES FÍSICAS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS 15 que dura o produto. O perfume dura entre 8 a 24 horas; a água de colônia, 5 horas; e a deocolônia, menos de 5 horas. Para aumentar a interação da fragrância com a pele, a indústria utiliza uma substância classificada como fixador. Essa substância apresenta o objetivo de segurar a essência e aumentar o tempo de duração do aroma do produto. Os perfumes são classificados em três notas: cabeça, corpo e nota de fundo, mas deixa esse assunto para depois. Só um spoiler mesmo. Rs! 3. Solubilidade A solubilidade dos compostos orgânicos é resultado da interação entre as moléculas. Geralmente, semelhante dissolve semelhante, ou seja, polar dissolve polar e apolar dissolve apolar. Ao analisar a polaridade dos compostos orgânicos, é necessário identificar a contribuição das porções polares e apolares. Um composto não será solúvel em água se apresentar um pequeno grupo polar em relação ao resto da molécula apolar. A seguir são listados diversos grupos e suas contribuições para as polaridades: Muito Polar Polar Pouco Polar Apolar (iônico) (ligação de hidrogênio) (dipolo-dipolo) (Forças de London) - COO- X+ - OH - C=O - CxHy - SO3- X+ - NH – ou – NH2 -C-O-C- -F, -C, -Br e -I (halogênios) Aumento da polaridade ESTRATÉGIA VESTIBULARES – PROPRIEDADES FÍSICAS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS AULA 21 – PROPRIEDADES FÍSICAS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS 16 Quanto maior a polaridade de um composto orgânico, maior a tendência em se dissolver em algum material polar. Os materiais que se dissolvem em água são classificados como materiais hidrofílicos ou lipofóbicos. A água é um solvente bastante polar, portanto, quanto maior a polaridade dos compostos orgânicos, maior a probabilidade dele se dissolver em água. Os compostos orgânicos mais polares são encontrados nas formas iônicas. Os materiais que se dissolvem em óleo são chamados de materiais lipofílicos ou hidrofóbicos. Quanto maior a sequência hidrocarbônica(carbono e hidrogênio) de um composto orgânico, maior a sua capacidade lipofílica. Para entender a real influência dos grupos substituintes nas polaridades das moléculas, a seguir são listados alguns casos comparativos. Estudo de caso 1 – grupos polares e a solubilidade Abaixo são apresentados os dados de solubilidade dos compostos abaixo em água a 20°C: Substância: OH O Cl Nome: Butan-2-ol Butanona 2-clorobutano Butano Solubilidade em água a 20°C 4,0 mol/L 3,8 mol/L 0,009 mol/L 0,001 mol/L ESTRATÉGIA VESTIBULARES – PROPRIEDADES FÍSICAS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS AULA 21 – PROPRIEDADES FÍSICAS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS 17 Aumento da polaridade Aumento da solubilidade em água Perceba que quanto maior a polaridade do grupo, maior a solubilidade em água. ↑ polaridade do grupo substituinte ↑ solubilidade em água Estudo de caso 2 – aumento da cadeia hidrocarbônica e a solubilidade A seguir são apresentados os dados de solubilidade dos compostos abaixo em água a 20°C: Substância: OH OH OH OH Nome: Propan-1-ol Butan-1-ol Pentan-1-ol hexan-1-ol Solubilidade em água a 20°C Infinita 0,9 mol/L 0,25 mol/L 0,06 mol/L Aumento da apolaridade ou aumento da cadeia hidrocarbônica Aumento da solubilidade em água ESTRATÉGIA VESTIBULARES – PROPRIEDADES FÍSICAS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS AULA 21 – PROPRIEDADES FÍSICAS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS 18 ↑ cadeia carbônica ↓ solubilidade em água Perceba que quanto maior a cadeia carbônica do composto orgânico, maior a influência do caráter apolar, logo, menor a solubilidade dos compostos em água. Estudo de caso 3 – aumento do número de grupos polares e a solubilidade A seguir são apresentados os dados de solubilidade dos compostos abaixo em água a 20°C: Substância: OH OH OH Nome: fenol o-hidroxifenol Solubilidade em água a 20°C: 0,89 mol/L 3,9 mol/L Perceba que quanto maior o número de grupos polares, maior a solubilidade em água. ↑ número de grupos polares ↑ solubilidade em água ESTRATÉGIA VESTIBULARES – PROPRIEDADES FÍSICAS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS AULA 21 – PROPRIEDADES FÍSICAS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS 19 Estudo de caso 4 – influência iônica na solubilidade A estrutura mais polar para um composto iônico é quando esse se encontra na forma iônica. Existem diversas reações capazes de formar íons a partir de compostos orgânicos: ionização, neutralização, etc. A seguir são apresentados os dados de solubilidade dos compostos abaixo em água a 25 °C: Substância: O OH O O Na Nome: Ácido benzoico Benzoato de sódio Solubilidade em água a 20°C: 0,03 mol/L 4,36 mol/L Perceba que a influência iônica no composto orgânico aumentou em mais de 100 vezes a solubilidade em água. Portanto, conclui-se que os compostos orgânicos iônicos são solúveis em água. ↑ caráter iônico ↑↑ solubilidade em água ESTRATÉGIA VESTIBULARES – PROPRIEDADES FÍSICAS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS AULA 21 – PROPRIEDADES FÍSICAS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS 20 Como retirar o ácido benzoico misturado ao azeite de oliva? O azeite não se dissolve em água. Por mais que o ácido benzoico apresente um grupo bastante polar que é a carboxila, o anel benzênico confere maior caráter apolar. Assim, o ácido benzoico, a 25 °C, é mais solúvel no azeite do que em água. Material: Azeite de oliva Água Solubilidade a 25 °C: 4,22 g/100 mL 3,44 g/100 mL Uma das técnicas utilizadas para aumentar a extração do ácido benzoico é promover a formação de seu íon, que é mais de 100 vezes mais solúvel em água que sua forma ácida. Procedimento: Adiciona-se água, mas, somente essa adição não é suficiente para separar o ácido benzoico do azeite. O ácido benzoico é mais solúvel no azeite do que na água. Adiciona-se uma solução aquosa de uma base forte, por exemplo, o hidróxido de sódio para que transforme o ácido benzoico em sua forma iônica, o acetato. ESTRATÉGIA VESTIBULARES – PROPRIEDADES FÍSICAS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS AULA 21 – PROPRIEDADES FÍSICAS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS 21 A forma iônica do ácido benzoico é muito solúvel na fase aquosa. Realiza-se a decantação em funil de separação e guarda-se a porção aquosa, que possui o acetato de sódio. Separação do azeite da fase aquosa, que contém, principalmente, o íon acetato. Adicionar uma solução de ácido forte, por exemplo, o ácido clorídrico. O ácido clorídrico irá deslocar o equilíbrio da equação de ionização do ácido benzoico. A adição de íons H+ a solução que contém acetato produz o ácido benzoico. O ácido benzoico é pouco solúvel em água e boa parte sofre cristalização, pois a sua temperatura de fusão é igual a 122 °C. ESTRATÉGIA VESTIBULARES – PROPRIEDADES FÍSICAS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS AULA 21 – PROPRIEDADES FÍSICAS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS 22 Realiza-se a filtração e separa-se a porção aquosa. Para retirar o restante de ácido benzoico que se dissolveu na água, repte-se os dois últimos procedimentos ou realiza-se a evaporação da água. (IBMEC SP Insper/2019) A indústria de alimentos emprega diversos aditivos em seus produtos, como vitaminas, corantes e agentes para prevenção da degradação do produto. Na figura, são representadas as fórmulas estruturais de quatro dessas substâncias empregadas pela indústria de alimentos. (Ribeiro, E.; Seravalli, E. Química dos Alimentos, Editora Blucher, 2007. Adaptado) Dentre essas substâncias, as que são solubilizadas em água durante a preparação dos alimentos industrializados são aquelas correspondentes às fórmulas estruturais identificadas por a) II e III. b) I e II. c) II e IV. ESTRATÉGIA VESTIBULARES – PROPRIEDADES FÍSICAS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS AULA 21 – PROPRIEDADES FÍSICAS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS 23 d) I e IV. e) III e IV. Comentários: A seguir é apresentada a análise das polaridades das moléculas listadas. As substâncias II e III apresentam prevalência de cadeias hidrocarbônicas (grupos de hidrocarbonetos), logo, apresentam maior caráter apolar e são pouco solúveis em água, que é polar. As substâncias I e IV apresentam muitos grupos que aumentam muito a polaridade, porque os grupos indicados como “muito polar” realizam ligações de hidrogênio. Gabarito: D Como retirar aquela camada de gordura de um ensopado de carne? ESTRATÉGIA VESTIBULARES – PROPRIEDADES FÍSICAS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS AULA 21 – PROPRIEDADES FÍSICAS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS 24 Olá, meninos e meninas do blog, hoje vamos aprender, quimicamente, como retirar a camada de gordura ou óleo que se forma ao cozinhar alimentos. Você já fez sopa de carne? Por exemplo, cozinhar o músculo do boi. Ao realizar esse procedimento é comum encontrar na porção sobrenadante uma camada bem espessa de gordura. Eu, particularmente, não gosto do sabor rançoso, que é esse gosto de óleo/gordura. Como retirar então? Figure 1[Figura 2: Ensopado de carne. Fonte: Ting Tang/unsplash].: A gordura é extraída da carne para o meio mais externo devido ao aquecimento do líquido e, por apresentar densidade inferior ao da água, ela fica flutuando no líquido aquoso da sopa. Existem algumas técnicas para retirar: 1- Colocar esse líquido na geladeira para que ocorra a solidificação da gordura e, assim, conseguir retirar a porção sólida. Esse método não é muito recomendável, porque não devemos colocar objetos quentes na geladeira. O aumento da temperatura dentro da geladeira, além de aumentar o consumo de energia, favorece às bactérias, que, dentro da geladeira, utilizam o aquecimento, a umidade e os nutrientes. 2- Retirar a poção sobrenadante com o auxílio de uma colher. Esse método é válido, mas depende da quantidade do sobrenadante e do tamanho da panela. Se a panela for muito grande, a camada será tão fina que você vai acabar retirando uma boa parte dos temperos também.ESTRATÉGIA VESTIBULARES – PROPRIEDADES FÍSICAS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS AULA 21 – PROPRIEDADES FÍSICAS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS 25 3- Usar um ‘oil mop’. Não sabe o que é isso? Sabe o que é um esfregão culinário? Não?! É tipo um rodo com um pano para cozinhar. É um ‘mop’ só que pequeno para cozinha. Esse oil mop absorve a porção de gordura e óleo, porém não absorve a água. Simples assim. [Figura 2: Ensopado de carne. Fonte: Ting Tang/unsplash].: Quando mergulhamos um pano de chão em um balde de água, a água é absorvida pelo pano, porque as moléculas de água realizam ligação de hidrogênio com os grupos hidroxila presentes na celulose do pano de algodão. O ‘oil mop’ não é feito de algodão, mas de um plástico apolar. Portanto, esse objeto absorve as moléculas apolares e não interage com a porção aquosa, que é polar. Assim, o esfregão fica molhado só com a porção lipídica. Como retirar a porção lipídica do ‘oil mop’? Ou você coloca debaixo da água quente da pia e deixa escorrer, o que pode provocar entupimento na rede de esgoto quando a gordura solidificar, ou você pode ir em uma grama e chacoalhar com toda a sua força. As formigas irão te agradecer pelas camadas de óleo e gordura que foram despejadas. Afina, a gordura da carne é biodegradável. ESTRATÉGIA VESTIBULARES – PROPRIEDADES FÍSICAS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS AULA 21 – PROPRIEDADES FÍSICAS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS 26 4. Conceitos Modernos de Ácido e Base Algumas funções orgânicas apresentam a capacidade de reagir com ácidos ou bases. A reação do ácido com a base forma sal e água, essa reação é chamada de neutralização. Existem, basicamente, três teorias que explicam o comportamento de ácidos e bases: teoria de Arrhenius, teoria de Bronsted-Lowry e teoria de Lewis. Arrhenius Bronsted-Lowry Lewis Ácido: espécie química que libera o íon H+. Ácido: espécie química que libera próton (H+). Ácido: espécie química receptora de elétron. Base: espécie química que libera o íon OH-. Base: espécie química que captura próton (H+). Base: espécie química doadora de elétron. Como o estudo da teoria de Arrhenius já foi apresentada na aula de funções inorgânicas, destacarei nessa aula as demais teorias. Conceito ácido-base de Bronsted-Lowry O dinamarquês Bronsted e o inglês Lowry perceberam que diversas substâncias apresentam a capacidade de doar ou capturar um próton. O ácido cianídrico (HCN), por exemplo, é um ácido porque tem a capacidade de liberar um próton (H+). HCN ⇌ H + + CN- O hidrogênio (1H) possui um elétron e um próton, apenas. Quando ele libera um elétron, resta, em sua composição, apenas um próton (H+). Espécie que libera próton (H+) Espécie que captura próton (H+) (forma protonada) (forma desprotonada) O HCN libera o H+ para formar o CN-, assim, o HCN é classificado como ácido, porque liberou um próton (H+) nesse processo. O CN- captura o H+ para formar o HCN, assim, o CN- é classificada como base, porque captura o próton (H+) nesse processo. Tanto o HCN quanto o ESTRATÉGIA VESTIBULARES – PROPRIEDADES FÍSICAS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS AULA 21 – PROPRIEDADES FÍSICAS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS 27 CN- correspondem ao mesmo equilíbrio químico, por isso são chamados de pares conjugados. Sabemos que o HCN é um ácido fraco, ou seja, apresenta baixa capacidade de liberar H+, logo, o íon CN- apresenta alta capacidade de capturar H+. Na equação completa da ionização do ácido cianídrico, tem-se: Espécie Ação Classificação segundo Bronsted- Lowry HCN Ao observar os produtos, percebe-se que o HCN libera o íon H+ e forma CN-. Ácido H2O Ao observar os produtos, percebe-se que o H2O captura o íon H+ e forma H3O+. Base H3O+ Ao observar os reagentes, percebe-se que o H3O+ libera o íon H+ e forma H2O. Ácido CN- Ao observar os produtos, percebe-se que o CN- captura o íon H+ e forma o HCN. Base ESTRATÉGIA VESTIBULARES – PROPRIEDADES FÍSICAS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS AULA 21 – PROPRIEDADES FÍSICAS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS 28 Analogamente, as bases também apresentam seus pares conjugados. A amônia é uma base fraca e pode ser interpretada segundo o conceito de Bronsted-Lowry. Conceito ácido-base de Lewis Lewis identifica que os compostos ácido e bases apresentam a tendência de doar ou capturar elétrons. Utilizando o mesmo exemplo do caso acima, elabora-se o conceito de Lewis. Classifica-se os compostos em ácido ou base, a partir da transformação que sofrem no sentido da reação analisada. HCN + H2O ⇌ H3O+ + CN- Ácido Base Ácido Base Espécie que recebe elétron Espécie que doa elétron Espécie que recebe elétron Espécie que doa elétron Espécie Ação Classificação segundo Lewis HCN Ao observar os produtos, percebe-se que o HCN recebe elétrons e forma CN-, que possui carga negativa. Ácido H2O Ao observar os produtos, percebe-se que o H2O doa elétrons e forma H3O+, que possui carga positiva. Base ESTRATÉGIA VESTIBULARES – PROPRIEDADES FÍSICAS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS AULA 21 – PROPRIEDADES FÍSICAS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS 29 H3O+ Ao observar os reagentes, percebe-se que o H3O+ apresenta carga positiva, logo, ao receber elétron, se transforma em uma espécie neutra (H2O). Ácido CN- Ao observar os produtos, percebe-se que o CN- doa a carga negativa e se torna neutro (HCN). Base Os principais ácidos Lewis cobrados em vestibulares são aqueles que, somente, a teoria de Lewis explica o seu comportamento ácido. Ácidos de Lewis em destaque Compostos Exemplo Explicação Compostos de Alumínio AC3 Orbital vazio Compostos de Boro BF3 Orbital vazio Tanto o boro quanto o alumínio são exceções da regra do octeto, estabilizam-se com 6 elétrons na camada de valência e apresentam um orbital vazio. Analisando o boro, por exemplo, na formação do composto BF3. ESTRATÉGIA VESTIBULARES – PROPRIEDADES FÍSICAS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS AULA 21 – PROPRIEDADES FÍSICAS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS 30 Os átomos de boro, quando combinado a outros e formando moléculas, apresentam um orbital vazio e, por isso, sempre apresentam a possibilidade de receber elétrons. Os compostos de boro e alumínio sempre serão classificados como ácidos de Lewis. As principais bases de Lewis exigidas nos vestibulares são: Bases de Lewis em destaque Compostos Exemplo Explicação Compostos de Nitrogênio NH3 Par de elétron sobrando Reagentes de Grignard RMgX Carga negativa no carbono O nitrogênio, geralmente, é encontrado com par de elétron sobrando, portanto, apresenta par de elétrons disponível para doar. Os reagentes de Grignard apresentam o ânion R- e podem doar o elétron excedente. Exemplos de reagentes de Grignard mais utilizados: CH3MgC, C6H5MgC e C2H5MgI. ESTRATÉGIA VESTIBULARES – PROPRIEDADES FÍSICAS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS AULA 21 – PROPRIEDADES FÍSICAS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS 31 Os conceitos das teorias podem ser entendidos de forma mais restrita à mais ampla. As concepções de Lewis são consideradas mais amplas e abrangem todos os outros conceitos. Por exemplo: o HC em meio aquoso é considerado um ácido para a teoria de Arrhenius, logo, para Lewis e Bronsted-Lowry também serão ácidos. Porém, o BF3 é considerado ácido na teoria de Lewis, apenas. 5. Funções orgânicas com propriedades ácidas. Algumas funções orgânicas podem ser classificadas em grupos ácidos e básicos. A seguir são apresentadas as principais funções ácidas. Funções orgânicas ácidas Funções orgânicas com propriedades ácidas Ácido sulfônico Ácido carboxílico Fenol Lewis Bronsted- Lowry Arrhenius ESTRATÉGIA VESTIBULARES – PROPRIEDADES FÍSICAS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS AULA 21 – PROPRIEDADES FÍSICAS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS 32 SO3H C O OH OH Ácido forte Ácidos fracos Aumento da força ácida Funções Orgânicas Ácidas Ácido sulfônico: ácidos fortes Ácido carboxílico:fraco Fenol: muito fraco Existe um parâmetro quantitativo utilizado para comparar o grau de acidez dos compostos e é chamado de constante ácida (Ka). Na aula de equilíbrios iônicos iremos abordar como calcular esse valor. Nesse capítulo iremos utilizar os valores de Ka para entender a influência de grupos orgânicos na acidez. ↑ Ka ↑ acidez ↓ pH Utilizando a função logaritma, tem-se: pKa = - log Ka Portanto, ↑ Ka ↓ pKa Assim, ↑ Ka ↓ pKa ↑ acidez Perceba a relação dos valores de pKa e acidez dos compostos abaixo. ESTRATÉGIA VESTIBULARES – PROPRIEDADES FÍSICAS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS AULA 21 – PROPRIEDADES FÍSICAS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS 33 SO3H COOH OH Ácido benzenossulfônico Ácido benzoico Fenol pKa = -2,8 pKa = 4,21 pKa = 9,89 Aumento da acidez Influência de grupos substituintes na acidez de compostos orgânicos O aumento da acidez de um composto orgânico é determinado pela facilidade de ionização do hidrogênio. A substituição de um hidrogênio da cadeia carbônica de um ácido carboxílico pode facilitar ou dificultar a saída desse hidrogênio. A seguir estão os grupos que alteram a acidez de uma carboxila. Tamanho da cadeia carbônica. O aumento da cadeia carbônica apresenta pequena influência na acidez do ácido carboxílico., porém um aumento na cadeia carbônica, diminui um pouco a acidez do ácido carboxílico. OH O OH O OH O Ácido etanoico Ácido propanoico Ácido decanoico ESTRATÉGIA VESTIBULARES – PROPRIEDADES FÍSICAS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS AULA 21 – PROPRIEDADES FÍSICAS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS 34 pKa = 4,75 pKa = 4,87 pKa = 4,9 Aumento da acidez Os grupos hidrocarbônicos são classificados por serem repelente de elétrons ou elétron- repelente. Portanto, eles aumentam a densidade eletrônica no sentido do átomo de hidrogênio ionizável. Quanto menos positivo estiver o átomo de hidrogênio ionizável, menor a sua ionização. A ionização de um ácido ocorre quando o polo negativo da água interage com o polo positivo do hidrogênio da carboxila. A diminuição do caráter positivo do hidrogênio do ácido, diminui a interação com a água e, por isso, torna-se um ácido mais fraco. Além da contribuição do efeito repelente de elétrons, sabe-se que quanto maior a cadeia carbônica de um ácido carboxílico, menor a solubilidade dele em água, logo, a interação da água com o hidrogênio ionizável será dificultada. Insaturação. ESTRATÉGIA VESTIBULARES – PROPRIEDADES FÍSICAS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS AULA 21 – PROPRIEDADES FÍSICAS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS 35 Quanto maior o número de ligações pi de um átomo de carbono, maior a sua eletronegatividade, logo, maior a facilidade de saída do hidrogênio ionizável. OH O OH O Ácido propenoico Ácido propanoico pKa = 4,25 pKa = 4,87 Aumento da acidez Grupos substituintes com átomos mais eletronegativos. A presença de grupos substituintes com átomos eletronegativos, aumenta a acidez do ácido carboxílico. Isso ocorre, porque esses grupos atraem os elétrons e são chamados de elétron-atraentes. Eles aumentam a carga positiva do átomo de hidrogênio ionizável e facilitam a sua liberação, logo, aumentam a acidez do ácido orgânico. OH O F OH O Cl OH O Ácido fluoretanoico Ácido cloroetanoico Ácido etanoico pKa = 2,6 pKa = 2,9 pKa = 4,75 Aumento da acidez ESTRATÉGIA VESTIBULARES – PROPRIEDADES FÍSICAS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS AULA 21 – PROPRIEDADES FÍSICAS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS 36 Quanto maior a eletronegatividade, maior a influência do efeito indutivo elétron- atraente. Assim que quanto mais próximo da carboxila, maior a influência no caráter ácido do hidrogênio. OH O Cl OH OCl OH O Cl Ácido 2-clorobutanoico Ácido 3-clorobutanoico Ácido 4-clorobutanoico pKa = 2,8 pKa = 4,1 pKa = 4,5 Aumento da aproximação do grupo elétron-atraente da carboxila Aumento da acidez Grupos que apresentam conjugação com a carbonila. A ressonância ou efeito mesomérico em compostos orgânicos é encontrada quando existem elétrons pi e/ou par de elétrons livres conjugados. A estrutura conjugada é encontrada quando esses elétrons se encontram separados por apenas uma ligação simples. Exemplos de elétrons conjugados: ESTRATÉGIA VESTIBULARES – PROPRIEDADES FÍSICAS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS AULA 21 – PROPRIEDADES FÍSICAS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS 37 Duplas conjugadas Duplas conjugadas Dupla conjugada com par de elétron livre do oxigênio A presença de ligações duplas conjugadas aumenta o caráter ácido do hidrogênio, pois o átomo de hidrogênio apresenta um maior acúmulo de carga positiva. O OH OH O OH O Ácido benzoico Ácido hexan-2,4-dioico Ácido hexanoico pKa = 4,21 pKa = 4,76 pKa = 4,88 Aumento da influência mesomérica Aumento da acidez Influências dos grupos substituintes na acidez da carboxila: ↑ cadeia carbônica ↓ acidez ↑ nº de insaturações ↑ acidez ↑ grupos substituintes com átomos mais eletronegativos ↑ acidez ↑ grupos substituintes mesomérico conjugados à carboxila ↑ acidez ESTRATÉGIA VESTIBULARES – PROPRIEDADES FÍSICAS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS AULA 21 – PROPRIEDADES FÍSICAS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS 38 (Mackenzie SP/2018) Considere as seguintes substâncias orgânicas: I. CH3COOH II. CH2CCOOH III. CH3CH2COOH IV. CC3COOH Assinale a alternativa correta para a ordem crescente de caráter ácido dessas substâncias a) III < I < II < IV. b) I < III < II < IV. c) IV < II < I < III. d) II < IV < III < I. e) IV < III < II < I. Comentários: Os compostos listados na questão são: As influências dos grupos substituintes na carboxila: - ↑ cadeia carbônica ↓ acidez - ↑ átomos mais eletronegativos ↑ acidez O ácido mais fraco é aquele que não apresenta átomos de cloro e apresenta a maior cadeia carbônica: CH3CH2COOH. O ácido mais forte é aquele que apresenta menos carbonos e maior quantidade de cloro: CC3COOH. O ácido CH2CCOOH é mais forte que o CH3COOH porque possui o átomo de cloro. CH3CH2COOH (III) < CH3COOH (I) < CH2CCOOH (II) < CC3COOH (IV) Gabarito: A CH3COOH CH2CCOOH CH3CH2COOH CC3COOH I II III IV Ácido etanoico Ácido cloroetanoico Ácido propanoico Ácido tricloroetanoico ESTRATÉGIA VESTIBULARES – PROPRIEDADES FÍSICAS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS AULA 21 – PROPRIEDADES FÍSICAS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS 39 6. Funções orgânicas com propriedades básicas. Algumas funções orgânicas apresentam características de formar soluções aquosas com pH básico. Grupos substituintes básicos Existem duas principais funções orgânicas com propriedades básicas: Funções orgânicas com propriedades básicas Amina Amida NH2NH Nou ou C O N Aumento da basicidade Funções Orgânicas Básicas Amina: fraca Amida: muito fraca Quanto maior o caráter básico de uma substância, maior o seu Kb e, logo, menor o pKb. ↑ basicidade ↑ Kb ↓ pKb As principais bases orgânicas são as aminas. As aminas são classificadas em: aminas primárias, aminas secundárias, aminas terciárias e aminas aromáticas. A ordem de basicidade das aminas é: Aminasecundária > Aminaprimária > Aminaterciária > Aminaaromática ESTRATÉGIA VESTIBULARES – PROPRIEDADES FÍSICAS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS AULA 21 – PROPRIEDADES FÍSICAS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS 40 Observe o quadro abaixo: Nome Fórmula condensada pKb Amônia NH3 4,74 Amina primária Metilamina CH3NH2 3,36 Etilamina CH3CH2NH2 3,19 Amina secundária Dimetilamina (CH3)2NH 3,27 Dietilamina (CH3CH2)2NH 3,02 Amina terciária Trimetilamina (CH3)3N 4,19 Trietilamina (CH3CH2)3N 3,25 A partir dos dados da tabela, conclui-se que quanto maior a cadeia carbônica ligada ao átomo de nitrogênio, maior o caráter básico das aminas. Entendendo a contribuição básica das aminas: - O grupo alquila é elétron-repelente, logo, conferemaior densidade eletrônica ao átomo de nitrogênio. Quanto maior a densidade eletrônica no átomo de nitrogênio, maior a basicidade da amina. ESTRATÉGIA VESTIBULARES – PROPRIEDADES FÍSICAS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS AULA 21 – PROPRIEDADES FÍSICAS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS 41 - Quanto maior o número de grupos alquila ligados ao átomo de nitrogênio, maior o seu impedimento estérico, ou seja, mais bloqueado estará o par de elétron não ligante do nitrogênio e, consequentemente, menor a disponibilidade desse par de elétron. Quanto mais átomos de carbono ligado ao nitrogênio, mais encoberto pelos átomos de carbono. Dessa forma, a amina terciária apresenta maior concentração de elétrons no átomo de nitrogênio, mas possui maior impedimento desse par de elétron devido a presença dos grupos de carbono próximos. A amina primária apresenta menor impedimento, mas menor concentração de elétrons no nitrogênio. A amina secundária é o equilíbrio dos dois fatores, por isso, é a base mais forte entre elas. As aminas aromáticas são as mais fracas porque apresentam os elétrons do nitrogênio em ressonância com o anel. Funções orgânicas com propriedades básicas Amina primária Amina aromática NH2 NH2 ESTRATÉGIA VESTIBULARES – PROPRIEDADES FÍSICAS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS AULA 21 – PROPRIEDADES FÍSICAS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS 42 pKb = 3,34 pKb = 9,37 Aumento da basicidade Força das aminas: secundária > primária > terciária > aromática Influência de grupos substituintes na Basicidade de compostos orgânicos Da mesma forma que os ácidos, os grupos substituintes interferem na basicidade dos compostos orgânicos. Influências dos grupos substituintes na basicidade das aminas e amidas: ↑ cadeia carbônica ↑ basicidade ↑ nº de insaturações ↓ basicidade ↑ grupos substituintes com átomos mais eletronegativos ↓ basicidade ↑ grupos substituintes mesomérico conjugados à carboxila ↓ basicidade 7. Questões Fundamentais Questão 01 – Considerando cada item formado por um sistema puro, identifique o tipo de interação intermolecular preponderante. a) h) ESTRATÉGIA VESTIBULARES – PROPRIEDADES FÍSICAS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS AULA 21 – PROPRIEDADES FÍSICAS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS 43 b) i) c) j) d) k) e) l) f) m) g) n) Questão 02 – identifique qual fórmula 1 ou 2 de cada par apresentado apresenta maior temperatura de ebulição. Fórmula 1 Fórmula 2 a) b) c) d) e) ESTRATÉGIA VESTIBULARES – PROPRIEDADES FÍSICAS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS AULA 21 – PROPRIEDADES FÍSICAS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS 44 f) g) h) i) j) k) l) Questão 03 – Identifique o caráter ácido, básico ou neutro de cada solução aquosa. a) b) c) d) e) f) g) h) i) j) k) l) ESTRATÉGIA VESTIBULARES – PROPRIEDADES FÍSICAS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS AULA 21 – PROPRIEDADES FÍSICAS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS 45 8. Já Caiu nos Principais Vestibulares Temperatura de Fusão e Ebulição 1. (FUVEST SP/2020) Ao se preparar molho de tomate (considere apenas a fervura de tomate batido com água e azeite), é possível observar que a fração aquosa (fase inferior) fica vermelha logo no início e a fração oleosa (fase superior), inicialmente com a cor característica do azeite, começa a ficar avermelhada conforme o preparo do molho. Por outro lado, ao se preparar uma sopa de beterraba (considere apenas a fervura de beterraba batida com água e azeite), a fração aquosa (fase inferior) fica com a cor rosada e a fração oleosa (fase superior) permanece com sua coloração típica durante todo o processo, não tendo sua cor alterada. Considerando as informações apresentadas no texto e no quadro, a principal razão para a diferença de coloração descrita é que a fração oleosa a) fica mais quente do que a aquosa, degradando a betanina; o mesmo não é observado com o licopeno, devido à sua cadeia carbônica longa. b) está mais exposta ao ar, que oxida a betanina; o mesmo não é observado com o licopeno, devido à grande quantidade de duplas ligações. c) é apolar e a betanina, polar, havendo pouca interação; o mesmo não é observado com o licopeno, que é apolar e irá interagir com o azeite. d) é apolar e a aquosa, polar, mantendo‐se separadas; o licopeno age como um surfactante misturando as fases, colorindo a oleosa, enquanto a betanina não. e) tem alta viscosidade, facilitando a difusão do licopeno, composto de menor massa molar; o mesmo não é observado para a betanina, com maior massa. Note e adote: Massas molares (g/mol): Licopeno = 537; betanina = 551. ESTRATÉGIA VESTIBULARES – PROPRIEDADES FÍSICAS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS AULA 21 – PROPRIEDADES FÍSICAS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS 46 2. (UFT TO/2020) A tabela apresenta as constantes físicas de alguns cicloalcanos: * peb = ponto de ebulição a 1 atm **pf = ponto de fusão Com relação aos compostos apresentados na tabela, assinale a alternativa INCORRETA. a) O ciclopropano é um gás à temperatura ambiente (25 ºC). b) O ponto de ebulição varia de acordo com o número de átomos de carbono. c) Os cicloalcanos de 4 a 8 átomos de carbono são líquidos à temperatura ambiente (25 ºC). d) A conformação adotada pelo anel dos cicloalcanos afeta diretamente o ponto de fusão. 3. (UEG GO/2020) O conhecimento da estrutura química dos compostos orgânicos a seguir permite uma análise da natureza de suas interações intermoleculares e, se os valores de suas massas moleculares forem próximos, podem-se comparar suas propriedades físicas relativas. Qual desses compostos orgânicos apresenta a menor temperatura de ebulição? a) 1 b) 3 c) 2 d) 5 e) 4 ESTRATÉGIA VESTIBULARES – PROPRIEDADES FÍSICAS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS AULA 21 – PROPRIEDADES FÍSICAS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS 47 4. (FATEC SP/2020) A Química do Slime A jornada histórica do slime tem início nas primeiras décadas do século XX, quando James Wright criou um material com características muito parecidas com a borracha. Atualmente, devido às mais variadas formulações disponibilizadas em plataformas e mídias digitais, pode-se produzir o próprio slime em casa. O slime caseiro pode ser produzido pela mistura de duas colheres de chá de bicarbonato de sódio (NaHCO3), 100 mL de água boricada (solução de ácido bórico, H3BO3) e 60 g de cola de isopor (constituída de poliacetato de vinila, PVAc). Quando misturamos o bicarbonato de sódio com o ácido bórico, ocorre uma reação química que produz gás carbônico, água e borato de sódio (Na3BO3). A dissociação, em solução aquosa, do borato e do bicarbonato de sódio libera íons sódio (Na+), que vão interagir com as moléculas do PVAc, formando um composto de elevada viscosidade e elasticidade. Os íons sódio interagem com a estrutura do PVAc conforme representado. A reação entre o ácido bórico e o bicarbonato de sódio também origina o tetraborato de sódio, conhecido como “Bórax” (Na2B4O7). Este, em meio básico, transforma-se em tetrahidroxiborato, conforme representado na equação 1. Equação 1 O PVAc reage com moléculas de água produzindo álcool polivinílico (PVA), conforme representado na equação 2. Equação 2 O tetrahidroxiborato reage com o PVA (equação 3), formando novas ligações que interligam as cadeias do polímero que constitui o slime. ESTRATÉGIA VESTIBULARES – PROPRIEDADES FÍSICAS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS AULA 21 – PROPRIEDADES FÍSICAS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS 48 Equação 3 <https://tinyurl.com/y4vmmd9w> Acesso em: 01.10.2019. Adaptado. A interação entre os íons sódio e as estruturas do PVAc é denominada, corretamente, como a) dipolo-dipolo. b) dipolo instantâneo-dipolo induzido. c) ligação dehidrogênio. d) íon-dipolo. e) íon-íon. 5. (UEG GO/2020) Isômeros são compostos com a mesma composição química, mas diferentes estruturas. Essas diferenças provocam alterações significativas nas propriedades químicas e físicas desses compostos. As figuras a seguir representam três isômeros do pentano (C5H12). Sabendo-se que a temperatura de ebulição depende da intensidade das forças intermoleculares, a qual depende da geometria molecular, a ordem crescente de temperatura de ebulição dos três isômeros do pentano apresentados é, respectivamente: a) I, III e II b) III, II e I c) I, II e III d) II, I e III e) II, III e I 6. (UFGD MS/2020) A mistura de água e álcool etílico não mantém a aditividade dos volumes. Esse fato pode ser observado de forma perceptível, quando se misturam 50% de água e 50% de álcool etílico. ESTRATÉGIA VESTIBULARES – PROPRIEDADES FÍSICAS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS AULA 21 – PROPRIEDADES FÍSICAS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS 49 Assinale a alternativa que explica corretamente esse fato. a) Há incompatibilidade entre as substâncias misturadas e isso produz a redução do volume total da mistura. b) As interações de hidrogênio entre as moléculas de água e álcool reduzem o volume ocupado pelas moléculas, diminuindo o volume total da mistura. c) Ocorrem interações hidrofóbicas e hidrofílicas que reduzem o volume ocupado pelas moléculas. d) Não se pode explicar tal fato em bases de interações moleculares para a redução do volume. e) Ocorre absorção de energia das moléculas e essa energia absorvida é responsável pela redução do volume molecular. 7. (Fac. Direito de São Bernardo do Campo SP/2020) Os haletos orgânicos são compostos derivados de hidrocarbonetos através da substituição de um ou mais átomos de hidrogênio por átomos de halogênios. Na tabela abaixo estão representados pares de haletos orgânicos, compostos pelas substâncias A e B. Analise os pares e assinale a alternativa que apresenta, respectivamente, a substância que possui o menor ponto de fusão. a) A, A, B, A. b) A, B, B, A. c) B, A, B, A. d) A, A, B, B. 8. (Santa Casa SP/2020) A figura mostra duas etapas de desidratação de um óxido hidratado. A primeira etapa é realizada em uma faixa de temperatura compreendida entre 25 ºC e 250 ºC. A segunda etapa é realizada em uma faixa de temperatura entre 250 ºC e 550 ºC. ESTRATÉGIA VESTIBULARES – PROPRIEDADES FÍSICAS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS AULA 21 – PROPRIEDADES FÍSICAS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS 50 (Geronimo Virginio Tagliaferro et al. “Influência do agente precipitante na preparação do óxido de nióbio(V) hidratado pelo método da precipitação em solução homogênea”. Quím. Nova, vol. 28, 2005.) Nas etapas 1 e 2 são rompidas, respectivamente, ligações do tipo a) ponte de hidrogênio e dipolo-dipolo. b) ponte de hidrogênio e covalente. c) dipolo-dipolo e iônica. d) dipolo-dipolo e covalente. e) ponte de hidrogênio e iônica. 9. (UNIFENAS MG/2020) O fármaco ORLISTATE, o mesmo princípio ativo do xenical, indicado no tratamento da obesidade, provou que pode alterar o perfil de ácidos graxos do organismo humano e que, em longo prazo, pode levar a uma síndrome caracterizada pela deficiência desses ácidos. Na pesquisa, o ORLISTATE diminuiu a absorção de ácidos graxos e, durante análise metabólica, promoveu algumas alterações no nível de ácidos graxos essenciais (aqueles que o organismo não consegue produzir) e outros metabólitos como o lactato (produzido após a queima de glicose para o fornecimento de energia, sem a presença de O2), além de uma ligeira redução de cálcio das pacientes investigadas. A principal interação intermolecular que o ORLISTATE, cuja estrutura está representada abaixo, estabelece com as gorduras durante a sua dissolução deve ser do tipo a) Ligação de hidrogênio b) Dipolo induzido – dipolo induzido O O O O N H O ESTRATÉGIA VESTIBULARES – PROPRIEDADES FÍSICAS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS AULA 21 – PROPRIEDADES FÍSICAS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS 51 c) Íon-dipolo permanente d) Covalentes polares e) Covalentes apolares 10. (ENEM/2020) Um princípio importante na dissolução de solutos é que semelhante dissolve semelhante. Isso explica, por exemplo, o açúcar se dissolver em grandes quantidades na água, ao passo que o óleo não se dissolve. A dissolução na água, do soluto apresentado, ocorre predominantemente por meio da formação de a) ligações iônicas. b) ligações covalentes. c) interações íon-dipolo. d) ligações de hidrogênio. e) interações hidrofóbicas. 11. (ENEM/2020) Uma lagarta ao comer as folhas do milho, induz no vegetal a produção de óleos voláteis cujas estruturas estão mostradas a seguir: A volatilidade desses óleos é decorrência do(a) a) elevado caráter covalente. b) alta miscibilidade em água. c) baixa estabilidade química. ESTRATÉGIA VESTIBULARES – PROPRIEDADES FÍSICAS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS AULA 21 – PROPRIEDADES FÍSICAS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS 52 d) grande superfície de contato. e) fraca interação intermolecular. 12. (UCB DF/2018) Determinado estudante de medicina, ao estudar a influência da estrutura molecular dos compostos nas propriedades deles, deparou-se com as estruturas A e B. O estudante concluiu que a mudança da posição do cloro em relação à posição da hidroxila, no anel com seis carbonos, faz com que os próprios pontos de fusão sejam diferentes, assim como algumas das respectivas propriedades químicas. Com relação a essas estruturas e à química envolvida nos compostos de carbono, assinale a alternativa correta. a) O o-clorofenol tem ponto de fusão maior que o p-clorofenol. b) As interações intermoleculares em um líquido, constituído somente por moléculas de A, são estritamente formadas por interações entre dipolos induzidos. c) A substância A é inerte em água, mas a substância B é altamente reativa, comportando-se como um ácido. d) Com os substituintes C e OH, o anel carbônico não se comporta mais como um anel aromático. e) As substâncias A e B podem ser classificadas como bases de Arrhenius. 13. (Fac. Israelita de C. da Saúde Albert Einstein SP/2016) As substâncias pentano, butan-1-ol, butanona e ácido propanoico apresentam massas molares semelhantes, mas temperaturas de ebulição bem distintas devido às suas interações intermoleculares. Assinale a alternativa que relaciona as substâncias com suas respectivas temperaturas de ebulição. ESTRATÉGIA VESTIBULARES – PROPRIEDADES FÍSICAS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS AULA 21 – PROPRIEDADES FÍSICAS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS 53 14. (UFRGS RS/2016) O gráfico abaixo mostra a relação entre a massa molar e o ponto de ebulição dos compostos orgânicos A, B, C e D. Considere as afirmações abaixo, a respeito dos compostos A, B, C e D. I. Se A e C forem isômeros de posição, então o composto A é mais ramificado que o composto C. II. Se B e D forem isômeros de função, um sendo um álcool e o outro um éter, então D é o álcool e B é o éter. III. Se C e D forem isômeros geométricos, então D é o isômero trans. Quais estão corretas? a) Apenas I. b) Apenas II. c) Apenas III. d) Apenas I e II. e) I, II e III. 15. (ESCS DF/2015) A globalização tem contribuído para os avanços científicos e tecnológicos por propiciar um grande intercâmbio entre cientistas de diferentes países. Por exemplo, esforços conjuntos de fabricantes de aeronaves e companhias aéreas de vários países têm permitido o desenvolvimento do bioquerosene por meio do tratamento de óleos vegetais, conforme ilustrado no esquema abaixo, em que R corresponde a um radical hidrocarbônico. No processo, os triglicerídeos constituintes do óleo vegetal são craqueados e o intermediário 1 formado é posteriormente convertido a alcano por meio de dois diferentescaminhos; como produto da reação, é gerada uma mistura de alcanos lineares e ramificados com diferentes massas molares. ESTRATÉGIA VESTIBULARES – PROPRIEDADES FÍSICAS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS AULA 21 – PROPRIEDADES FÍSICAS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS 54 Com relação à mistura de alcanos obtidas a partir do referido tratamento, é correto afirmar que, para os compostos lineares, quanto maior for a massa molar, a) menor será o ponto de fusão; além disso, um composto linear apresenta maior ponto de fusão que seus isômeros ramificados. b) maior será o ponto de fusão; além disso, um composto ramificado apresenta maior ponto de fusão que seu isômero linear. c) menor será o ponto de fusão; além disso, um composto ramificado apresenta maior ponto de fusão que seu isômero linear. d) maior será o ponto de fusão; além disso, um composto linear apresenta maior ponto de fusão que seus isômeros ramificados. Solubilidade 16. (FUVEST SP/2020) Em Xangai, uma loja especializada em café oferece uma opção diferente para adoçar a bebida. A chamada sweet little rain consiste em uma xícara de café sobre a qual é pendurado um algodão‐doce, material rico em sacarose, o que passa a impressão de existir uma nuvem pairando sobre o café, conforme ilustrado na imagem. ESTRATÉGIA VESTIBULARES – PROPRIEDADES FÍSICAS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS AULA 21 – PROPRIEDADES FÍSICAS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS 55 Disponível em https://www.boredpanda.com/. O café quente é então adicionado na xícara e, passado um tempo, gotículas começam a pingar sobre a bebida, simulando uma chuva doce e reconfortante. A adição de café quente inicia o processo descrito, pois a) a temperatura do café é suficiente para liquefazer a sacarose do algodão-doce, fazendo com que este goteje na forma de sacarose líquida. b) o vapor de água que sai do café quente irá condensar na superfície do algodão-doce, gotejando na forma de água pura. c) a sacarose que evapora do café quente condensa na superfície do algodão-doce e goteja na forma de uma solução de sacarose em água. d) o vapor de água encontra o algodão-doce e solubiliza a sacarose, que goteja na forma de uma solução de sacarose em água. e) o vapor de água encontra o algodão-doce e vaporiza a sacarose, que goteja na forma de uma solução de sacarose em água. Note e adote: Temperatura de fusão da sacarose à pressão ambiente = 186 °C; Solubilidade da sacarose a 20 °C = 1,97 kg/L de água. 17. (UEL PR/2020) Uma criança, que participava de uma oficina de pintura em um museu, atingiu, acidentalmente, com tinta à base de óleo uma tela pintada com tinta à base de água. Como praticamente toda a tela foi manchada com pequenas gotículas de tinta, a restauração da obra exige cautela. Neste caso, pode-se utilizar microvolumes de solventes extratores capazes de dissolver a tinta à base de óleo, mas não a tinta à base de água. Para a obtenção desses solventes, empregam-se misturas ternárias constituídas de solvente extrator (responsável pela dissolução da tinta à base de óleo), solvente dispersor e água. O solvente dispersor deve ser miscível no solvente extrator e na água, mas a água não deve ser miscível no solvente extrator. Esse tipo de mistura, quando borrifada sobre a superfície da tela, forma nanogotas do solvente extrator e, por consequência, melhora a eficiência do processo de dissolução da tinta à base de óleo. Com base nos conceitos de forças intermoleculares e miscibilidade e considerando que a quantidade de água na mistura ternária é incapaz de dissolver a tinta à base de água, assinale ESTRATÉGIA VESTIBULARES – PROPRIEDADES FÍSICAS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS AULA 21 – PROPRIEDADES FÍSICAS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS 56 a alternativa que apresenta, corretamente, a mistura ternária, solvente extrator/solvente dispersor/água, que pode ser empregada para a remoção das manchas, sem danificar a tela. a) acetona/metanol/água. b) clorofórmio/acetona/água. c) heptano/hexano/água. d) hexano/heptano/água. e) metanol/clorofórmio/água. 18. (UNICAMP SP/2020) Uma pesquisa comparou o desempenho de lavagem (Figura 1) de duas diferentes formulações de sabão líquido em diferentes temperaturas. Esse estudo comparou um sabão convencional, que contém apenas protease, com outro em que 10% do surfactante foi substituído por 1% de uma mistura multienzimática de protease, lipase e amilase. A Figura 2 resume a diferença entre os dois tipos de sabão quanto ao impacto ambiental por lavagem: a barra “Enzima” refere-se ao impacto na produção das enzimas; a barra “Surfactante” refere-se ao impacto decorrente do menor uso de surfactante convencional na formulação multienzimática para se obter o mesmo desempenho de lavagem; a barra “Temperatura” refere-se ao impacto relativo à temperatura de lavagem, ou seja, ao se efetuar a lavagem a 15 ºC em vez de 30 ºC. a) Considerando-se as informações dadas, manchas de que grupos de substâncias poderiam ser mais facilmente removidas com o uso do sabão multienzimático em comparação com o sabão convencional? Cite os grupos e, para cada grupo, dê um exemplo de material que causa manchas. b) Do ponto de vista ambiental, qual seria a principal vantagem do uso do sabão multienzimático em comparação com o sabão convencional? Justifique sua resposta levando em conta os dados apresentados nas Figuras 1 e 2. 19. (UFRGS RS/2020) Considere a tira abaixo. ESTRATÉGIA VESTIBULARES – PROPRIEDADES FÍSICAS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS AULA 21 – PROPRIEDADES FÍSICAS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS 57 Adaptado de: <www.reddit.com>. Acesso em: 05 ago. 2019. O conceito químico, associado a essa tira, pode ser interpretado como a) substâncias apolares são menos densas que a água. b) substâncias polares são geralmente solúveis em água. c) substâncias polares são mais densas que substâncias apolares. d) substâncias apolares são mais solúveis em água que polares. e) substâncias polares e apolares são miscíveis entre si. 20. (PUC GO/2019) A solubilidade das substâncias depende principalmente das forças intermoleculares existentes entre as moléculas em questão. A força intermolecular, por sua vez, depende da polaridade das ligações químicas existentes na molécula e da geometria da molécula. Baseando- se nessas afirmações, marque a alternativa correta: a) O metanol é menos solúvel em água que o hexan-1-ol. b) O benzeno é um melhor solvente para o metanol que a água. c) O etanol é mais solúvel em água que o etóxi-etano. d) O ácido butanoico não pode fazer ligações de hidrogênio. 21. (USF SP/2019) A melatonina, cuja estrutura é apresentada a seguir, é um dos hormônios relacionados à regulação do sono. ESTRATÉGIA VESTIBULARES – PROPRIEDADES FÍSICAS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS AULA 21 – PROPRIEDADES FÍSICAS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS 58 Estudos recentes, entretanto, vêm associando essa substância a resultados bastante efetivos no tratamento do Jet Leg – uma descompensação horária causada pela mudança do fuso horário, epilepsia e até mesmo doença de Alzheimer. A partir da avaliação da estrutura apresentada, percebe-se que a melatonina a) possui um carbono quiral e, por isso, pode apresentar duas estruturas espaciais opticamente ativas. b) possui muitos carbonos em sua estrutura e átomos de elementos eletronegativos e, por isso, é uma substância anfifílica que apresenta facilidade para atravessar membranas celulares por difusão. c) possui, dentre outras funções, grupos orgânicos das classes funcionais éter e cetona. d) possui fórmula molecular C13H8N2O2. e) possui estrutura de um aminoácido, pois sua carbonila indica a presença de um ácido carboxílico acompanhado de grupamento amino. 22. (UNICAMP SP/2018) Uma das formas de se prevenir a transmissão do vírus H1N1, causador da gripe suína, é usar álcool 70% para higienizar as mãos. É comum observarpessoas portando álcool gel na bolsa ou encontrá-lo em ambientes públicos, como restaurantes, consultórios médicos e hospitais. O álcool 70% também possui ação germicida contra diversas bactérias patogênicas. A tabela abaixo mostra a ação germicida de misturas álcool/água em diferentes proporções contra o Streptococcus pyogenes, em função do tempo de contato. H3C O HN HN CH3 O ESTRATÉGIA VESTIBULARES – PROPRIEDADES FÍSICAS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS AULA 21 – PROPRIEDADES FÍSICAS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS 59 (Adaptado de G. H. Talbot e outros, 70% alcohol disinfection of transducer heads: experimental trials. Infect Control, v. 6, n. 6, p. 237-239, jun. 1985.) a) Recomenda-se descartar uma garrafa com álcool 70% deixada aberta por um longo período, mesmo que ela esteja dentro do prazo de validade. Justifique essa recomendação levando em conta os dados da tabela ao lado e considerando o que pode acontecer à solução, do ponto de vista químico. b) Além da higienização com álcool 70%, também estamos acostumados a utilizar água e sabão. Ambos os procedimentos apresentam vantagens e desvantagens. As desvantagens seriam a desidratação ou a remoção de gorduras protetoras da pele. Correlacione cada procedimento de higienização com as desvantagens citadas. Explique a sua resposta explicitando as possíveis interações químicas envolvidas em cada caso. 23. (UEL PR/2019) O bisfenol A é uma substância empregada na síntese de policarbonato e resinas epóxi, com aplicações que vão desde computadores e eletrodomésticos até revestimentos para latas de alimentos e bebidas. Estudos apontam que a substância, por possuir similaridade com um hormônio feminino da tireoide, atua como um interferente endócrino. No Brasil, desde 2012 é proibida a venda de mamadeiras ou outros utensílios que contenham bisfenol A. O 2,2- difenilpropano, de estrutura similar ao bisfenol A, é um hidrocarboneto com grau de toxicidade ainda maior que o bisfenol A. As fórmulas estruturais dessas substâncias são apresentadas a seguir. Com base nas propriedades físico-químicas dessas substâncias, considere as afirmativas a seguir. I. A solubilidade do bisfenol A em solução alcalina é maior que em água pura. II. Ligações de hidrogênio e interações π-π são forças intermoleculares que atuam entre moléculas de bisfenol A. ESTRATÉGIA VESTIBULARES – PROPRIEDADES FÍSICAS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS AULA 21 – PROPRIEDADES FÍSICAS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS 60 III. A solubilidade do 2,2-difenilpropano em água é maior do que em hexano. IV. O ponto de fusão do 2,2-difenilpropano é maior que do bisfenol A. Assinale a alternativa correta. a) Somente as afirmativas I e II são corretas. b) Somente as afirmativas I e IV são corretas. c) Somente as afirmativas III e IV são corretas. d) Somente as afirmativas I, II e III são corretas. e) Somente as afirmativas II, III e IV são corretas. 24. (UDESC SC/2018) Um químico que trabalha em um laboratório de pesquisa recebeu a estrutura molecular de alguns polímeros como demonstrados abaixo: Após analisar as estruturas dessas substâncias, o químico concluiu que os polímeros I, II e III são solúveis, respectivamente, nos seguintes solventes: a) tolueno – água – tolueno b) tolueno – água – água c) água – tolueno – água d) tolueno – tolueno – água e) água – água – tolueno ESTRATÉGIA VESTIBULARES – PROPRIEDADES FÍSICAS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS AULA 21 – PROPRIEDADES FÍSICAS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS 61 25. (Fac. Direito de São Bernardo do Campo SP/2017) As vitaminas são compostos orgânicos que atuam como micronutrientes essenciais para a dieta humana. Atualmente são reconhecidas treze vitaminas sendo nove hidrossolúveis e quatro lipossolúveis. As estruturas moleculares de quatro dessas vitaminas estão representadas abaixo. Dessas vitaminas representadas são classificadas como hidrossolúveis a) nenhuma vitamina. b) apenas 1 vitamina. c) apenas 2 vitaminas. d) apenas 3 vitaminas. 26. (FGV SP/2016) Na tabela, são apresentadas informações dos rótulos de dois produtos comercializados por uma indústria alimentícia. Para melhorar as qualidades nutricionais desses produtos, o fabricante pretende adicionar a cada um deles vitaminas solúveis, tendo como opção aquelas representadas na figura. ESTRATÉGIA VESTIBULARES – PROPRIEDADES FÍSICAS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS AULA 21 – PROPRIEDADES FÍSICAS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS 62 Considerando as vitaminas apresentadas, são mais solúveis na água de coco as ___(I)___ , e mais solúveis no óleo de coco as ___(II)___. Assinale a alternativa que preenche corretamente as lacunas. a) I – vitaminas C e E … II – vitaminas B2 e K1 b) I – vitaminas C e B2 … II – vitaminas E e K1 c) I – vitaminas C e K1 … II – vitaminas B2 e E d) I – vitaminas E e K1 … II – vitaminas C e B2 e) I – vitaminas E e B2 … II – vitaminas C e K1 27. (Unimontes MG/2015) Observe o processo esquematizado abaixo. O OHHO O HO HO Vitamina C OH CH3H3C H3C O H3C H3C H3C CH3 CH3 Vitamina E O CH3 O CH3 CH3CH3 3 Vitamina K1 N N N NH O O H3C H3C CH2HO OH HO OH Vitamina B2 ESTRATÉGIA VESTIBULARES – PROPRIEDADES FÍSICAS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS AULA 21 – PROPRIEDADES FÍSICAS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS 63 Em relação ao processo esquematizado, é INCORRETO o que se afirma em: a) O álcool benzílico, após a dissolução da mistura, estará solúvel na fase etérea. b) O processo para obtenção de W, álcool, constitui uma destilação fracionada. c) O processo para obtenção de X é uma precipitação com ácido clorídrico. d) O ácido benzoico será convertido em X, benzeno, que é insolúvel em água. 28. (UERJ/2011) A sigla BTEX faz referência a uma mistura de hidrocarbonetos monoaromáticos, poluentes atmosféricos de elevada toxidade. Considere a seguinte mistura BTEX: Ao fim de um experimento para separar, por destilação fracionada, essa mistura, foram obtidas três frações. A primeira e a segunda frações continham um composto distinto cada uma, e a terceira continha uma mistura dos outros dois restantes. Os compostos presentes na terceira fração são: a) xileno e benzeno b) benzeno e tolueno c) etilbenzeno e xileno d) tolueno e etilbenzeno Benzeno Tolueno Etilbenzeno Xileno ESTRATÉGIA VESTIBULARES – PROPRIEDADES FÍSICAS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS AULA 21 – PROPRIEDADES FÍSICAS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS 64 Acidez e Basicidade 29. (Unioeste PR/2020) O grupo funcional no qual os átomos de carbono e oxigênio formam uma ligação dupla (C=O) é denominado carbonila. Esse grupo está presente nas estruturas de diversos tipos de substâncias, denominadas substâncias carboniladas ou compostos carbonilados. Observe as estruturas dos compostos carbonilados a seguir e indique qual deles apresenta o maior caráter ácido em meio aquoso. a) I. b) II. c) III. d) IV. e) V. 30. (Mackenzie SP/2020) Abaixo estão listados alguns compostos químicos com as suas respectivas constantes Kb, a 25 ºC. A ordem crescente de basicidade, das substâncias químicas acima citadas, é a) aminobenzeno < trimetilamina < amônia < dimetilamina. b) dietilamina < trimetilamina < amônia < aminobenzeno. ESTRATÉGIA VESTIBULARES – PROPRIEDADES FÍSICAS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS AULA 21 – PROPRIEDADES FÍSICAS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS 65 c) aminobenzeno < amônia < trimetilamina < dimetilamina. d) trimetilamina < dimetilamina < aminobenzeno < amônia. e) amônia < aminobenzeno < dimetilamina < trimetilamina. 31. (FPS PE/2020) Considere a cicloexilamina e suas espécies derivadas abaixo: Possui caráter básico mais acentuado: a) a cicloexilamina b) o radical cicloexilamina c) o cátion cicloexilamônio d) o ânion cicloexilamidetoe) a cicloexanimina 32. (IFPR/2020) O triptofano é um aminoácido essencial que desempenha diversas funções no organismo humano, sendo usado na biossíntese de proteínas e como precursor bioquímico na síntese da serotonina. Sobre sua estrutura química, analise os seguintes itens: I) É um composto que contém apenas um átomo de carbono quiral, com configuração absoluta (S). II) É uma amina alifática secundária que atua como base de Lewis e pode ser protonada em pH muito ácido. ESTRATÉGIA VESTIBULARES – PROPRIEDADES FÍSICAS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS AULA 21 – PROPRIEDADES FÍSICAS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS 66 III) É um aminoácido que possui em sua estrutura um cicloalcano não aromático com duplas ligações alternadas. IV) O grupo carboxila é responsável pela acidez da molécula e pode ser desprotonado em meio básico. Estão corretos apenas: a) I, III e IV. b) I e IV. c) II e IV. d) II e III. 33. (UniRV GO/2019) A benzodiazepina (estrutura a seguir) é um medicamento da classe psicotrópica que pode ser utilizado no tratamento de ataques epiléticos, pois ela atua no receptor do ácido -aminobutírico. Baseando-se na estrutura da benzodiazepina, assinale V (verdadeiro) ou F (falso) para as alternativas. a) A cadeia carbônica é classificada como heterocíclica, mista e aromática. b) Ela sofre uma reação ácido-base com ácido clorídrico. c) A benzodiazepina apresenta dois carbonos primários e os demais são secundários. d) A massa molecular é de 144,08 u. 34. (UCB DF/2019) A estrutura química da nicotina, que tem base em dois anéis ligados de piridina e pirrolidina, foi elucidada por Adolf Pinner e Richard Wolffenstein. ESTRATÉGIA VESTIBULARES – PROPRIEDADES FÍSICAS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS AULA 21 – PROPRIEDADES FÍSICAS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS 67 Tal substância é o princípio ativo do tabaco, principal responsável pela potencial dependência nesse material. A nicotina é estimulante em doses baixas. Em doses médias, contudo, leva a um efeito relaxante. O fenômeno da mudança de atividade dependente da dose foi descrito como paradoxo de Nesbitt. Com relação a essas informações, assinale a alternativa correta. a) A ação da nicotina no organismo é um bom exemplo de como as substâncias químicas têm um papel nocivo à saúde humana. b) O nitrogênio no anel de 5 membros liga-se aos 3 carbonos vizinhos, em uma geometria trigonal planar. c) Os dois anéis repousam sobre o mesmo plano. d) A molécula de nicotina tem um caráter levemente ácido, por causa da presença dos nitrogênios. e) O anel piridínico é planar e aromático, pois segue a regra de Hückel. 35. (IFPR/2019) Duas soluções nomeadas X e Y foram preparadas a 25 ºC com as características dadas na tabela a seguir: Considerando as informações fornecidas, analise os itens I a III. I) A solução Y apresenta pH mais baixo que a solução X. II) O ácido acético é mais fraco que o ácido tricloroacético. III) A solução Y apresentará maior condutibilidade elétrica que a X. Estão corretos os itens: a) apenas I e II. b) apenas I e III. c) apenas II e III. d) I, II e III. ESTRATÉGIA VESTIBULARES – PROPRIEDADES FÍSICAS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS AULA 21 – PROPRIEDADES FÍSICAS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS 68 36. (PUC SP/2018) O 2,4,6-trinitrotolueno é um explosivo fabricado a partir da trinitração do tolueno. Baseado nessa informação, é CORRETO dizer que o grupo metil do tolueno é a) orto-dirigente. b) orto-para-dirigente. c) meta-dirigente. d) orto-meta-para-dirigente. 37. (Mackenzie SP/2018) Considere as seguintes substâncias orgânicas: I. CH3COOH II. CH2ClCOOH III. CH3CH2COOH IV. CCl3COOH Assinale a alternativa correta para a ordem crescente de caráter ácido dessas substâncias a) III < I < II < IV. b) I < III < II < IV. c) IV < II < I < III. d) II < IV < III < I. e) IV < III < II < I. 38. (Universidade Iguaçu RJ/2018) O fármaco dissulfiram tem importância terapêutica social no tratamento do alcoolismo. O uso adequado do medicamento, sob orientação e cuidados médicos, faz com que o paciente desenvolva intolerância à bebida alcoólica. Uma análise dessas informações relacionadas ao dissulfiram permite, corretamente, concluir: ESTRATÉGIA VESTIBULARES – PROPRIEDADES FÍSICAS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS AULA 21 – PROPRIEDADES FÍSICAS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS 69 01) A fórmula mínima do dissulfiram é representada por CNSH. 02) A estrutura do dissulfiram possui dois pares de elétrons não ligantes. 03) Os átomos de nitrogênio na estrutura estão ligados a dois grupos –CH3. 04) O fármaco é uma molécula apolar de cadeia homogênea. 05) O dissulfiram, ao reagir com o fluído gástrico, forma íon de carga positiva, situada sobre os átomos de nitrogênio. 39. (Santa Casa SP/2018) A deficiência de vitamina B5 está associada a desordens metabólicas e energéticas em seres humanos. Em relação à afinidade da vitamina B5 com a água e ao caráter ácido que os grupos circulados na estrutura conferem ao composto, é correto afirmar que a vitamina B5 é a) hidrofílica e o grupo 2 apresenta o maior caráter ácido. b) hidrofóbica e o grupo 1 apresenta o maior caráter ácido. c) hidrofílica e o grupo 1 apresenta o maior caráter ácido. d) hidrofílica e o grupo 3 apresenta o maior caráter ácido. e) hidrofóbica e o grupo 3 apresenta o maior caráter ácido. 40. (ACAFE SC/2017) Baseado nos conceitos químicos, analise as afirmações a seguir. I. O comprimento da ligação entre o enxofre e o oxigênio no SO3 é menor que a ligação entre enxofre e oxigênio no SO32–. II. O comprimento da ligação entre os átomos de nitrogênio no N2 é maior que a ligação entre os átomos de nitrogênios no N2H4. III. Na mesma concentração, temperatura e pressão o ácido acético é mais forte que o ácido tricloroacético. Está(ão) correta(s) apenas: ESTRATÉGIA VESTIBULARES – PROPRIEDADES FÍSICAS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS AULA 21 – PROPRIEDADES FÍSICAS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS 70 a) III b) I c) I e III d) I e II 41. (Escola Bahiana de Medicina e Saúde Pública/2017) O desenvolvimento e a produção de vacinas e de medicamentos, para uso em seres humanos ou em outros animais, estão diretamente associados às pesquisas na área biomédica. A metformina, fármaco utilizado no tratamento de Diabetes mellitus tipo 2, será testada por pesquisadores no primeiro ensaio clínico projetado para revelar se um medicamento pode retardar o envelhecimento dos indivíduos. Considerando-se a análise da estrutura química da metformina, é correto afirmar: a) O composto orgânico representado é insolúvel em água e constituído por moléculas apolares. b) A forma geométrica do grupo amino, –NH2, constituinte da estrutura química da metformina, é trigonal plana. c) A molécula de metformina, além dos átomos de nitrogênio, apresenta quatro átomos de carbono e onze átomos de hidrogênio. d) A metformina é um composto orgânico de caráter básico devido ao grupo funcional da classe das amidas presente na estrutura química. e) O átomo de nitrogênio unido aos grupos metil, –CH3, presentes na estrutura química, compartilha todos os elétrons da sua camada de valência. 42. (UNIC MT/2017) A carne de peixe é constituída de proteínas distintas das carnes de aves e de bovinos, porque, além de ficar macia mais rapidamente pelo cozimento, também se decompõe mais depressa na presença de enzimas e de bactérias. O cheiro característico de peixe vem dos produtos da decomposição, especialmente amônia, compostos sulfurosos e aminas. Sobre as aminas, produtos da decomposição de peixes, é correto afirmar: ESTRATÉGIA VESTIBULARES – PROPRIEDADES FÍSICAS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS AULA 21 – PROPRIEDADES FÍSICAS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS71 01. São substâncias de comportamento básico. 02. Têm cadeia carbônica heterogênea. 03. Reagem com ácidos carboxílicos, formando aminoácidos. 04. Apresentam um hidrogênio ionizável quando são secundárias. 05. São compostos orgânicos com um grupo carbonila ligado a um grupo amino. 43. (UNIPÊ PB/2017) A serotonina, representada pela fórmula estrutural, é um dos neurotransmissores responsáveis pelas sensações de prazer, de bem-estar e de estar apaixonado. Hoje se sabe que essa substância não é somente produzida no cérebro, mas nos intestinos. Considerando-se essas informações, é correto afimar: 01) Possui apenas ligações covalentes, homopolares. 02) É um composto aromático muito utilizado na indústria de perfumes e de cosméticos. 03) Apresenta anéis não condensados e cadeia carbônica lateral com carbonos secundários. 04) Conduz os impulsos elétricos, entre sinapses, no cérebro, em razão de cadeia carbônica saturada, na estrutura. 05) Tem comportamento de um ácido em razão de o grupo –OH estar ligado a anel aromático e de base em razão dos grupos funcionais das aminas. 44. (UNICAMP SP/2016) Com a crescente crise mundial de dengue, as pesquisas pela busca tanto de vacinas quanto de repelentes de insetos têm se intensificado. Nesse contexto, os compostos I e II abaixo representados têm propriedades muito distintas: enquanto um deles tem caráter ácido e atrai os insetos, o outro tem caráter básico e não os atrai. N HO H CH2CH2NH2 Serotonina ESTRATÉGIA VESTIBULARES – PROPRIEDADES FÍSICAS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS AULA 21 – PROPRIEDADES FÍSICAS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS 72 Baseado nessas informações, pode-se afirmar corretamente que o composto a) I não atrai os insetos e tem caráter básico. b) II atrai os insetos e tem caráter ácido. c) II não atrai os insetos e tem caráter básico. d) I não atrai os insetos e tem caráter ácido e básico. 45. (UFU MG/2016) A iboga é uma misteriosa raiz africana à qual se atribuem fortes propriedades terapêuticas. Trata-se de uma raiz subterrânea que chega a atingir 1,50m de altura, pertencente ao gênero Tabernanthe, composto por várias espécies. A que tem mais interessado a medicina ocidental é a Tabernanthe iboga, encontrada sobretudo na região dos Camarões, Gabão, República Central Africana, Congo, República Democrática do Congo, Angola e Guinea Equatorial. Disponível em < http://www.jornalgrandebahia.com.br/2013/10/tratamento-de- toxicodependencia-a-ibogaina.html.>. Acesso em 26 de janeiro de 2016. A ibugaína é extraída dessa raiz e tem fórmula estrutural A partir da análise de sua estrutura, verifica-se que a ibogaína possui fórmula molecular a) C19H24N2O e possui caráter básico. b) C19H23N2O e possui caráter ácido. c) C20H26N2O e possui caráter alcalino. d) C20H24N2O e possui caráter adstringente. 46. (UFSC/2019) O OH OH I N N H CH3 II ESTRATÉGIA VESTIBULARES – PROPRIEDADES FÍSICAS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS AULA 21 – PROPRIEDADES FÍSICAS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS 73 Saladas são, certamente, bons acompanhamentos para uma refeição que contém carne. A preparação de uma salada deve ser precedida pela desinfecção das folhas de vegetais com uma solução de água sanitária. Para isso, deve-se submergir as folhas na solução e lavá-las abundantemente com água após cerca de 15 minutos. Em seguida, prepara-se o molho pela mistura de azeite de oliva com vinagre, sal de cozinha e suco de limão. A mistura deve ser agitada vigorosamente e despejada sobre as folhas. Pronto! Sua salada está pronta para o consumo. A receita descrita acima contém diversas substâncias químicas, algumas das quais estão representadas no quadro abaixo. Sobre o assunto e com base nas informações acima, é correto afirmar que: 01. a água sanitária usada para a desinfecção das folhas de vegetais é uma substância simples que possui como eletrólitos íons sódio e íons cloreto. 02. o molho para a salada descrito no enunciado constituirá uma mistura homogênea e termodinamicamente estável. 04. o molho para a salada descrito no enunciado será alcalino, considerando-se os componentes principais de seus ingredientes. 08. o azeite de oliva formará uma mistura heterogênea com a água residual que se encontra nas folhas da salada. 16. ao misturar o vinagre com o sal de cozinha, ocorrerá uma reação de neutralização entre moléculas de ácido acético e o cloreto de sódio. 32. ao misturar o azeite de oliva com o cloreto de sódio e o suco de limão, serão formadas moléculas de proteínas oriundas da reação do tripalmitato de glicerila com o ácido cítrico e o cloreto de sódio. 47. (UEL PR/2018) Leia o texto a seguir. Durante a vida e após a morte, o corpo humano serve de abrigo e alimento para diversos tipos de bactérias que produzem compostos químicos, como a cadaverina e a putrescina. Essas moléculas se formam da decomposição de proteínas, sendo responsáveis, em parte, pelo cheiro de fluidos corporais nos organismos vivos e que também estão associadas ao mau odor característico dos cadáveres no processo de putrefação. ESTRATÉGIA VESTIBULARES – PROPRIEDADES FÍSICAS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS AULA 21 – PROPRIEDADES FÍSICAS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS 74 (Adaptado de: <http://qnint.sbq.org.br/novo/index.php? hash=molecula.248>. Acesso em: 22 maio 2017.) As fórmulas estruturais da cadaverina e da putrescina são apresentadas a seguir. Com base nos conhecimentos sobre funções orgânicas e propriedades de compostos orgânicos, assinale a alternativa que apresenta, corretamente, a característica dessas moléculas. a) Apresentam caráter ácido. b) Contém grupo funcional amida. c) Possuem cadeia carbônica heterogênea. d) Pertencem às aminas primárias. e) Classificam-se como apolares. 48. (Escola Bahiana de Medicina e Saúde Pública/2017) Os ácidos metanoico, etanoico e benzoico são substâncias químicas que, em soluções aquosas, ionizam-se transferindo o próton H+ para a molécula de água. A reação de ionização é reversível e a maior ou menor capacidade na doação do próton pelo ácido carboxílico está relacionada a estabilidade da base conjugada e a polaridade e força da ligação O — H, fatores que dependem do átomo ou do grupo de átomos ligado ao carbono da carboxila. Os valores das constantes de equilíbrio dos ácidos, apresentados na tabela, servem para prever a força relativa dos ácidos. Considerando-se essas informações associadas aos conhecimentos sobre equilíbrio químico e admitindo-se o valor do produto iônico da água, Kw, igual a 1,0·10–14, é correto afirmar: a) A base conjugada do ácido metanoico é mais forte do que a base conjugada do ácido etanoico. b) O ácido etanoico libera o próton H+ mais facilmente do que os ácidos metanoico e benzoico. ESTRATÉGIA VESTIBULARES – PROPRIEDADES FÍSICAS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS AULA 21 – PROPRIEDADES FÍSICAS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS 75 c) A substituição do átomo de hidrogênio ligado ao carbono no ácido metanoico pelo grupo fenil, — C6H5, implica no aumento do caráter ácido. d) O valor da constante de equilíbrio, Kb, para o ânion benzoato, C6H5COO–(aq), base conjugada do ácido benzoico, é de, aproximadamente, 1,6·10–10. e) A concentração de íons na solução aquosa do ácido benzoico é menor do que na do ácido etanoico, admitindo-se soluções com a mesma concentração molar. 49. (UNIRG TO/2017) O Brasil é um grande consumidor de biocidas. Dados da literatura apontam que os princípios ativos mais utilizados são o Glifosato e o 2,4 D (em herbicidas), o Endosulfan (em inseticidas), e o Carbendazin (em fungicidas). Assinale a única alternativa correta sobre tais substâncias. a) No 2,4 D, apenas o Carbono da carboxila tem hibridação sp3. b) Apenas o 2,4 D apresenta grupo funcional que apresenta caráter ácido. c) Todas são substâncias inorgânicas extremamentetóxicas aos seres vivos. d) O Glifosato apresenta um grupo funcional característico de amina secundária. 50. (Unimontes MG/2015) Considere as estruturas seguir: A ordem de acidez desses compostos pode ser CORRETAMENTE explicada na alternativa: H C C H Etino pKa = 25 C C H H H H Eteno pKa = 44 C C H H H H H H Etano pKa = 50 ESTRATÉGIA VESTIBULARES – PROPRIEDADES FÍSICAS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS AULA 21 – PROPRIEDADES FÍSICAS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS 76 a) Os orbitais sp3 das ligações C-H do etino têm menor caráter s que as ligações no etano e eteno e, portanto, é o menos ácido. b) O átomo de carbono hibridizado sp do etano polariza as ligações C-H, fazendo com que os hidrogênios sejam mais positivos e ácidos. c) Os elétrons dos orbitais 2s têm energia mais alta do que os orbitais 2p, mais próximos do núcleo, tornando o etino o composto menos ácido. d) Os átomos de carbono sp do etino são mais ácidos quando comparados aos átomos de carbono sp2 do eteno e sp3 do etano. 51. (Unimontes MG/2014) Considere as constantes de ácidos e de suas bases conjugadas: Em relação aos ácidos e bases conjugadas, assinale a alternativa CORRETA. a) Uma solução KH2PO4/ H3PO4 pode ser um sistema tampão. b) O ácido ascórbico, C6H8O6, é mais forte que o ácido fosfórico. c) A base conjugada do ácido fosfórico, H2PO42–, é muito forte. d) O ácido conjugado da piridina, C5H5N, é eletricamente neutro. 9. Gabarito Sem Comentários 1. C 2. C 3. B 4. D 5. B 6. B 7. A 8. B 9. B 21. B 22. Discursiva 23. A 24. D 25. C 26. B 27. D 28. C 29. C 41. C 42. 01 43. 05 44. C 45. C 46. 08 47. D 48. D 49. D ESTRATÉGIA VESTIBULARES – PROPRIEDADES FÍSICAS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS AULA 21 – PROPRIEDADES FÍSICAS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS 77 10. D 11. E 12. A 13. D 14. D 15. D 16. D 17. B 18. Discursiva 19. B 20. C 30. C 31. D 32. B 33. FVFV 34. E 35. D 36. B 37. A 38. 05 39. D 40. B 50. D 51. A 10. Gabarito das Questões Fundamentais Questão 01 a) Ligação de hidrogênio. b) Dipolo-dipolo. c) Dipolo-dipolo. d) Dipolo-dipolo. e) Dipolo induzido. f) Ligação de hidrogênio. g) Dipolo-dipolo. h) Dipolo induzido. i) Ligação de hidrogênio. j) Dipolo-dipolo. k) Dipolo-dipolo. l) Ligação de hidrogênio. m) Dipolo-dipolo. n) Dipolo-dipolo. Questão 02 a) 1. b) 1. c) 1. d) 2. ESTRATÉGIA VESTIBULARES – PROPRIEDADES FÍSICAS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS AULA 21 – PROPRIEDADES FÍSICAS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS 78 e) 1. f) 2. g) 2. h) 1. i) 1. j) 1. k) 1. l) 2. Questão 03 a) Neutro. b) Básico. c) Básico. d) Ácido. e) Ácido. f) Básico. g) Neutro. h) Básico. i) Ácido. j) Neutro. k) Básico. l) Básico. 11. Questões Resolvidas E Comentadas 1. (FUVEST SP/2020) Ao se preparar molho de tomate (considere apenas a fervura de tomate batido com água e azeite), é possível observar que a fração aquosa (fase inferior) fica vermelha logo no início e a fração oleosa (fase superior), inicialmente com a cor característica do azeite, começa a ficar avermelhada conforme o preparo do molho. Por outro lado, ao se preparar uma sopa de beterraba (considere apenas a fervura de beterraba batida com água e azeite), a fração aquosa (fase inferior) fica com a cor rosada e a fração oleosa (fase superior) permanece com sua coloração típica durante todo o processo, não tendo sua cor alterada. ESTRATÉGIA VESTIBULARES – PROPRIEDADES FÍSICAS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS AULA 21 – PROPRIEDADES FÍSICAS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS 79 Considerando as informações apresentadas no texto e no quadro, a principal razão para a diferença de coloração descrita é que a fração oleosa a) fica mais quente do que a aquosa, degradando a betanina; o mesmo não é observado com o licopeno, devido à sua cadeia carbônica longa. b) está mais exposta ao ar, que oxida a betanina; o mesmo não é observado com o licopeno, devido à grande quantidade de duplas ligações. c) é apolar e a betanina, polar, havendo pouca interação; o mesmo não é observado com o licopeno, que é apolar e irá interagir com o azeite. d) é apolar e a aquosa, polar, mantendo‐se separadas; o licopeno age como um surfactante misturando as fases, colorindo a oleosa, enquanto a betanina não. e) tem alta viscosidade, facilitando a difusão do licopeno, composto de menor massa molar; o mesmo não é observado para a betanina, com maior massa. Note e adote: Massas molares (g/mol): Licopeno = 537; betanina = 551. Comentários: Analisando alternativa por alternativa, tem-se: a) Errada. A cadeia carbônica da betanina é tão grande quanto a do licopeno, então, esse aumento de temperatura não seria suciente para degradá-la. Além disso, não há informações sobre temperatura da fase aquosa e da fração oleosa no texto. b) Errada. Nota-se que a fase aquosa da betanina não está exposta ao ar, já que a fase oleosa está acima dela. c) Certa. A betanina é polar, logo, não interage com a fase oleosa, que é apolar. Além disso, o licopeno, que é apolar, logo, interage com o azeite (gordura, que é apolar). d) Errada. O surfactante tem uma estrutura polar e apolar (anfifílica), interagindo com gordura e com água, então, o licopeno não é um surfactante, já que é apenas apolar. e) Errada. A viscosidade não guarda relação com esse processo, uma vez que é as interações intermoleculares de acordo com a polaridade que realmente explica o fenômeno descrito. Além ESTRATÉGIA VESTIBULARES – PROPRIEDADES FÍSICAS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS AULA 21 – PROPRIEDADES FÍSICAS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS 80 disso, não há informações no enunciado sobre a viscosidade da fração oleosa comparada aos outros compostos. Gabarito: C 2. (UFT TO/2020) A tabela apresenta as constantes físicas de alguns cicloalcanos: * peb = ponto de ebulição a 1 atm **pf = ponto de fusão Com relação aos compostos apresentados na tabela, assinale a alternativa INCORRETA. a) O ciclopropano é um gás à temperatura ambiente (25 ºC). b) O ponto de ebulição varia de acordo com o número de átomos de carbono. c) Os cicloalcanos de 4 a 8 átomos de carbono são líquidos à temperatura ambiente (25 ºC). d) A conformação adotada pelo anel dos cicloalcanos afeta diretamente o ponto de fusão. Comentários: Analisando alternativa por alternativa, tem-se: a) Certa. Como o ponto de ebulição do ciclopropano é menor do que a temperatura ambiente, logo, em 25 ºC ele é um gás. b) Certa. Quanto maior o número de carbonos, ou seja, maior a massa molecular, maior o ponto de ebulição. c) Errada. O ponto de ebulição do ciclobutano é em 13ºC, ou seja, à temperatura ambiente ele é gás. No entanto, os cicloalcanos de 5 a 8 carbonos são líquidos nessa temperatura. d) Certa. Quanto maior o anel, maior o ponto de fusão. Gabarito: C 3. (UEG GO/2020) O conhecimento da estrutura química dos compostos orgânicos a seguir permite uma análise da natureza de suas interações intermoleculares e, se os valores de suas massas moleculares forem próximos, podem-se comparar suas propriedades físicas relativas. ESTRATÉGIA VESTIBULARES – PROPRIEDADES FÍSICAS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS AULA 21 – PROPRIEDADES FÍSICAS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS 81 Qual desses compostos orgânicos apresenta a menor temperatura de ebulição? a) 1 b) 3 c) 2 d) 5 e) 4 Comentários: O composto de menor temperatura de ebulição é aquele mais volátil. Sendo assim, dentre as opções, os candidatos seriam os alcanos, que não formam pontes de hidrogênio, mas forças fracas de London. Sendo assim, são mais fáceis de evaporar. Com isso, as opções são 1,3 e 5. Sabe-se que o ponto de ebulição aumenta quanto maior o tamanho da cadeia carbônica. Sendo assim, o composto 3 possui a menor cadeia carbônica,tendo, então a menor temperatura de ebulição. Gabarito: B 4. (FATEC SP/2020) A Química do Slime A jornada histórica do slime tem início nas primeiras décadas do século XX, quando James Wright criou um material com características muito parecidas com a borracha. Atualmente, devido às mais variadas formulações disponibilizadas em plataformas e mídias digitais, pode-se produzir o próprio slime em casa. O slime caseiro pode ser produzido pela mistura de duas colheres de chá de bicarbonato de sódio (NaHCO3), 100 mL de água boricada (solução de ácido bórico, H3BO3) e 60 g de cola de isopor (constituída de poliacetato de vinila, PVAc). Quando misturamos o bicarbonato de sódio com o ácido bórico, ocorre uma reação química que produz gás carbônico, água e borato de sódio (Na3BO3). A dissociação, em solução aquosa, do borato e do bicarbonato de sódio libera íons sódio (Na+), que vão interagir com as moléculas do PVAc, formando um composto de elevada viscosidade e elasticidade. Os íons sódio interagem com a estrutura do PVAc conforme representado. ESTRATÉGIA VESTIBULARES – PROPRIEDADES FÍSICAS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS AULA 21 – PROPRIEDADES FÍSICAS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS 82 A reação entre o ácido bórico e o bicarbonato de sódio também origina o tetraborato de sódio, conhecido como “Bórax” (Na2B4O7). Este, em meio básico, transforma-se em tetrahidroxiborato, conforme representado na equação 1. Equação 1 O PVAc reage com moléculas de água produzindo álcool polivinílico (PVA), conforme representado na equação 2. Equação 2 O tetrahidroxiborato reage com o PVA (equação 3), formando novas ligações que interligam as cadeias do polímero que constitui o slime. Equação 3 <https://tinyurl.com/y4vmmd9w> Acesso em: 01.10.2019. Adaptado. A interação entre os íons sódio e as estruturas do PVAc é denominada, corretamente, como a) dipolo-dipolo. b) dipolo instantâneo-dipolo induzido. c) ligação de hidrogênio. d) íon-dipolo. e) íon-íon. ESTRATÉGIA VESTIBULARES – PROPRIEDADES FÍSICAS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS AULA 21 – PROPRIEDADES FÍSICAS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS 83 Comentários: Os íons sódio se unem através do PVAc pelo átomo de oxigênio, segundo a figura, que figura um polo negativo. Sendo assim, tem-se um exemplo clássico de uma interação íon (sódio) com o dipolo (oxigênio). A relação dipolo-dipolo é ocorre somente em moléculas polares. Já o dipolo instantâneo-dipolo induzido é interação entre moléculas apolares. Além disso, a relação íon-íon é feita entre ânions e cátios e a ligação de hidrogênio é dada através de um átomo de hidrogênio com um elemento com alta eletronegatividade (N, O ou F). Gabarito: D 5. (UEG GO/2020) Isômeros são compostos com a mesma composição química, mas diferentes estruturas. Essas diferenças provocam alterações significativas nas propriedades químicas e físicas desses compostos. As figuras a seguir representam três isômeros do pentano (C5H12). Sabendo-se que a temperatura de ebulição depende da intensidade das forças intermoleculares, a qual depende da geometria molecular, a ordem crescente de temperatura de ebulição dos três isômeros do pentano apresentados é, respectivamente: a) I, III e II b) III, II e I c) I, II e III d) II, I e III e) II, III e I Comentários: A temperatura de ebulição dos alcanos depende do tamanho da molécula também, ou seja, quanto maior a massa molar, maior a temperatura de ebulição. No entanto, para casos como esse, em que os 3 hidrocarbonetos são isômeros, ou seja, possuem a mesma massa molecular, o isômero com maior número de ramificações possui o menor ponto de ebulição. Isso acontece porque a molécula tem uma superfície menor. Portanto, o III possui menor ponto de ebulição e o I o maior, logo, tem-se em ordem crescente: 𝐼𝐼𝐼 < 𝐼𝐼 < 𝐼 Gabarito: B ESTRATÉGIA VESTIBULARES – PROPRIEDADES FÍSICAS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS AULA 21 – PROPRIEDADES FÍSICAS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS 84 6. (UFGD MS/2020) A mistura de água e álcool etílico não mantém a aditividade dos volumes. Esse fato pode ser observado de forma perceptível, quando se misturam 50% de água e 50% de álcool etílico. Assinale a alternativa que explica corretamente esse fato. a) Há incompatibilidade entre as substâncias misturadas e isso produz a redução do volume total da mistura. b) As interações de hidrogênio entre as moléculas de água e álcool reduzem o volume ocupado pelas moléculas, diminuindo o volume total da mistura. c) Ocorrem interações hidrofóbicas e hidrofílicas que reduzem o volume ocupado pelas moléculas. d) Não se pode explicar tal fato em bases de interações moleculares para a redução do volume. e) Ocorre absorção de energia das moléculas e essa energia absorvida é responsável pela redução do volume molecular. Comentários: Analisando alternativa por alternativa, tem-se: a) Errada. O álcool e a água são polares, logo, eles são líquidos miscíveis. b) Certa. Como eles se misturam, interagindo por pontes de hidrogênio, o volume ocupado pelas moléculas é reduzido, diminuindo o volume total da mistura. c) Errada. As interações são do tipo pontes de hidrogênio e o caráter é hidrofílico, o que reduz esse volume ocupado pelas moléculas. d) Errada. Como visto nos comentários anteriores, o fenômeno é explicável pela natureza das interações. e) Errada. A redução de volume está ligada com a interação entre água e álcool. Gabarito: B 7. (Fac. Direito de São Bernardo do Campo SP/2020) Os haletos orgânicos são compostos derivados de hidrocarbonetos através da substituição de um ou mais átomos de hidrogênio por átomos de halogênios. Na tabela abaixo estão representados pares de haletos orgânicos, compostos pelas substâncias A e B. Analise os pares e assinale a alternativa que apresenta, respectivamente, a substância que possui o menor ponto de fusão. a) A, A, B, A. ESTRATÉGIA VESTIBULARES – PROPRIEDADES FÍSICAS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS AULA 21 – PROPRIEDADES FÍSICAS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS 85 b) A, B, B, A. c) B, A, B, A. d) A, A, B, B. Comentários: Analisando os pares, tem-se: Par 1 - A O menor ponto de fusão é do 2-cloro-propano (A), porque ele possui uma cadeia menor do que o 3-cloro-hexano. Par 2 – A Quanto maior a massa atômica do haleto maior a temperatura de ebulição. Sendo asism, como a substância A (1,2-dicloroetano) tem massa molar menor do que o 1,1,2,2-tetracloroetano, então, ela possui ponto de fusão menor. Par 3 – B De maneira análoga, o iodeto de isopropila tem massa molar menor do que o iodeto de t-butila, ou seja, ele possui ponto de menor. Par 4 – A O átomo de cloro é mais leve do que o átomo de bromo, então, o 2-clorobutano tem massa molar menor, então possui ponto de fusão menor. Gabarito: A 8. (Santa Casa SP/2020) A figura mostra duas etapas de desidratação de um óxido hidratado. A primeira etapa é realizada em uma faixa de temperatura compreendida entre 25 ºC e 250 ºC. A segunda etapa é realizada em uma faixa de temperatura entre 250 ºC e 550 ºC. (Geronimo Virginio Tagliaferro et al. “Influência do agente precipitante na preparação do óxido de nióbio(V) hidratado pelo método da precipitação em solução homogênea”. Quím. Nova, vol. 28, 2005.) Nas etapas 1 e 2 são rompidas, respectivamente, ligações do tipo a) ponte de hidrogênio e dipolo-dipolo. b) ponte de hidrogênio e covalente. ESTRATÉGIA VESTIBULARES – PROPRIEDADES FÍSICAS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS AULA 21 – PROPRIEDADES FÍSICAS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS 86 c) dipolo-dipolo e iônica. d) dipolo-dipolo e covalente. e) ponte de hidrogênio e iônica. Comentários: A etapa 1 é a representação da primeira desidratação, que consiste na quebra da ligação de hidrôneio e oxigênio, ou seja, quebra de pontes de hidrogênio. A etapa 2 também é uma desidratação, porém a moléculade água sai da ligação do carbono com o hidrogênio. Sendo assim, há a quebra de uma ligação covalente. Gabarito: B 9. (UNIFENAS MG/2020) O fármaco ORLISTATE, o mesmo princípio ativo do xenical, indicado no tratamento da obesidade, provou que pode alterar o perfil de ácidos graxos do organismo humano e que, em longo prazo, pode levar a uma síndrome caracterizada pela deficiência desses ácidos. Na pesquisa, o ORLISTATE diminuiu a absorção de ácidos graxos e, durante análise metabólica, promoveu algumas alterações no nível de ácidos graxos essenciais (aqueles que o organismo não consegue produzir) e outros metabólitos como o lactato (produzido após a queima de glicose para o fornecimento de energia, sem a presença de O2), além de uma ligeira redução de cálcio das pacientes investigadas. A principal interação intermolecular que o ORLISTATE, cuja estrutura está representada abaixo, estabelece com as gorduras durante a sua dissolução deve ser do tipo a) Ligação de hidrogênio b) Dipolo induzido – dipolo induzido c) Íon-dipolo permanente d) Covalentes polares e) Covalentes apolares Comentários: O ORLISTATE possui alguns átomos de oxigênio e nitrogênio, porém o caráter apolar se sobressai devido ao tamanho da molécula, com predominância de ligações entre carbonos e carbono-hidrogênio. Sendo assim, tem-se uma molécula apolar. O O O O N H O ESTRATÉGIA VESTIBULARES – PROPRIEDADES FÍSICAS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS AULA 21 – PROPRIEDADES FÍSICAS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS 87 As forças intermoleculares das moléculas apolares são do tipo forças de London ou dipolo induzido-dipolo induzido. As ligações de hidrogênio são dadas através de um átomo de hidrogênio com um elemento com alta eletronegatividade (N, O ou F). Além disso, a relação íon-dipolo permanente está presente nos casos em que um íon se relaciona com uma molécula polar. Gabarito: B 10. (ENEM/2020) Um princípio importante na dissolução de solutos é que semelhante dissolve semelhante. Isso explica, por exemplo, o açúcar se dissolver em grandes quantidades na água, ao passo que o óleo não se dissolve. A dissolução na água, do soluto apresentado, ocorre predominantemente por meio da formação de a) ligações iônicas. b) ligações covalentes. c) interações íon-dipolo. d) ligações de hidrogênio. e) interações hidrofóbicas. Comentários: Anota-se que o açúcar possui vários grupos -OH que vão formar pontes de hidrogênio através dos átomos de hidrogênio da molécula com o oxigênio da água. Sendo assim, a dissolução na água é dada pela formação de pontes de hidrogênio. As interações íon-dipolo acontecem quando há um íon interagindo com uma molécula polar. As interações hidrofóbicas são dadas entre moléculas apolares, já que elas não dissolvem em água. Gabarito: D 11. (ENEM/2020) Uma lagarta ao comer as folhas do milho, induz no vegetal a produção de óleos voláteis cujas estruturas estão mostradas a seguir: ESTRATÉGIA VESTIBULARES – PROPRIEDADES FÍSICAS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS AULA 21 – PROPRIEDADES FÍSICAS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS 88 A volatilidade desses óleos é decorrência do(a) a) elevado caráter covalente. b) alta miscibilidade em água. c) baixa estabilidade química. d) grande superfície de contato. e) fraca interação intermolecular. Comentários: A volatilidade, ou seja, capacidade de passar para o estado gasoso mais facilmente tem a ver com as forças de interações entre as moléculas, ou seja, quanto mais fracas forem essas forças, mais volátil a susbtância é. Esses óleos são todos apolares, já que estão ligações carbono-carbono e carbono-hidrogênio. Sendo assim, eles possuem fraca interação intermolecular, tornando-os compostos voláteis. Além disso, eles possuem pouca solubilidade em água. Quanto menor a superfície de contato, mais fácil é de o composto se volatilizar, porém, esse é um aspecto útil para definir qual das estruturas possuem um ponto de ebulição menor. Gabarito: E 12. (UCB DF/2018) Determinado estudante de medicina, ao estudar a influência da estrutura molecular dos compostos nas propriedades deles, deparou-se com as estruturas A e B. O estudante concluiu que a mudança da posição do cloro em relação à posição da hidroxila, no anel com seis carbonos, faz com que os próprios pontos de fusão sejam diferentes, assim como algumas das respectivas propriedades químicas. Com relação a essas estruturas e à química envolvida nos compostos de carbono, assinale a alternativa correta. a) O o-clorofenol tem ponto de fusão maior que o p-clorofenol. ESTRATÉGIA VESTIBULARES – PROPRIEDADES FÍSICAS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS AULA 21 – PROPRIEDADES FÍSICAS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS 89 b) As interações intermoleculares em um líquido, constituído somente por moléculas de A, são estritamente formadas por interações entre dipolos induzidos. c) A substância A é inerte em água, mas a substância B é altamente reativa, comportando-se como um ácido. d) Com os substituintes C e OH, o anel carbônico não se comporta mais como um anel aromático. e) As substâncias A e B podem ser classificadas como bases de Arrhenius. Comentários: Julgando os itens, tem-se: a) Certo. Devido à proximidade dos grupos polares, o isômero orto (composto A) é mais polar que o isômero para (composto B). Quanto maior a polaridade, maior a temperatura de ebulição. Assim, a temperatura de ebulição de A é maior do que a temperatura de ebulição de B. b) Errado. O composto A apresenta o grupo hidroxila, logo, a força de interação mais forte entre suas moléculas é do tipo ligação de hidrogênio. As interações do tipo dipolo induzido são encontradas em moléculas apolares (hidrocarbonetos). c) Errado. Tanto a substância A, quanto a substância B são fenóis, logo, quando misturados a água formam soluções ácidas. d) Errado. O anel benzênico só perde o seu comportamento quando há rompimento do ciclo ou saturação de suas ligações pi. A substituição dos átomos de hidrogênio por outros grupos não retira o caráter ressonante do anel benzênico. e) Errado. As substâncias A e B podem ser classificadas como ácidos de Arrhenius, porque, em água, liberam o íon H+. Gabarito: A 13. (Fac. Israelita de C. da Saúde Albert Einstein SP/2016) As substâncias pentano, butan-1-ol, butanona e ácido propanoico apresentam massas molares semelhantes, mas temperaturas de ebulição bem distintas devido às suas interações intermoleculares. Assinale a alternativa que relaciona as substâncias com suas respectivas temperaturas de ebulição. Comentários: Quanto mais forte a interação intermolecular, maior a temperatura de ebulição. Ordem da intensidade das interações intermoleculares: ESTRATÉGIA VESTIBULARES – PROPRIEDADES FÍSICAS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS AULA 21 – PROPRIEDADES FÍSICAS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS 90 Ligação de hidrogênio > Dipolo-dipolo > Forças de London Identificando as estruturas dos compostos, as funções orgânicas e o tipo de interação intermolecular: Pentano Butan-1-ol Butanona Ácido propanoico OH O OH O Hidrocarboneto Álcool Cetona Ácido carboxílico Forças de London Ligação de hidrogênio Dipolo-dipolo Ligação de hidrogênio O pentano apresenta interação mais fraca, portanto, menor temperatura de ebulição. O ácido propanoico apresenta interação mais forte que o butan-1-ol, porque além da ligação de hidrogênio, possui o grupo polar carbonila. Quanto maior a polaridade, maior a temperatura de ebulição. Pentano < Butanona < Butan-1-ol < Ácido propanoico Gabarito: D 14. (UFRGS RS/2016) O gráfico abaixo mostra a relação entre a massa molar e o ponto de ebulição dos compostos orgânicos A, B, C e D. Considere as afirmações abaixo, a respeito dos compostos A, B, C e D. I. Se A e C forem isômeros de posição, então o composto A é mais ramificado que o composto C. II. Se B e D forem isômeros de função,um sendo um álcool e o outro um éter, então D é o álcool e B é o éter. III. Se C e D forem isômeros geométricos, então D é o isômero trans. Quais estão corretas? ESTRATÉGIA VESTIBULARES – PROPRIEDADES FÍSICAS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS AULA 21 – PROPRIEDADES FÍSICAS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS 91 a) Apenas I. b) Apenas II. c) Apenas III. d) Apenas I e II. e) I, II e III. Comentários: Julgando os itens, tem-se: I. Certo. Se A e C forem isômeros de posição, apresentarão a mesma massa molar. Quanto mais ramificado for o composto, menor o acoplamento entre as moléculas, menor a interação entre as moléculas e, consequentemente, menor a temperatura de ebulição. Segundo o gráfico, o composto A (ramificado) apresentam temperatura de ebulição menor que o composto C. II. Certo. A interação entre as moléculas de álcool é do tipo ligação de hidrogênio, enquanto a interação intermolecular do éter é do tipo dipolo-dipolo. A ligação de hidrogênio é mais forte que a interação dipolo-dipolo, portanto, a temperatura de ebulição do álcool (composto D) é maior do que do éter (composto B). III. Errado. Os compostos C e D não podem ser isômeros, porque apresentam massas molares diferentes, além do que o isômero trans apresenta menor temperatura de ebulição do que o cis. O gráfico representa os compostos com mesmos valores de temperatura de ebulição. Gabarito: D 15. (ESCS DF/2015) A globalização tem contribuído para os avanços científicos e tecnológicos por propiciar um grande intercâmbio entre cientistas de diferentes países. Por exemplo, esforços conjuntos de fabricantes de aeronaves e companhias aéreas de vários países têm permitido o desenvolvimento do bioquerosene por meio do tratamento de óleos vegetais, conforme ilustrado no esquema abaixo, em que R corresponde a um radical hidrocarbônico. No processo, os triglicerídeos constituintes do óleo vegetal são craqueados e o intermediário 1 formado é posteriormente convertido a alcano por meio de dois diferentes caminhos; como produto da reação, é gerada uma mistura de alcanos lineares e ramificados com diferentes massas molares. ESTRATÉGIA VESTIBULARES – PROPRIEDADES FÍSICAS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS AULA 21 – PROPRIEDADES FÍSICAS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS 92 Com relação à mistura de alcanos obtidas a partir do referido tratamento, é correto afirmar que, para os compostos lineares, quanto maior for a massa molar, a) menor será o ponto de fusão; além disso, um composto linear apresenta maior ponto de fusão que seus isômeros ramificados. b) maior será o ponto de fusão; além disso, um composto ramificado apresenta maior ponto de fusão que seu isômero linear. c) menor será o ponto de fusão; além disso, um composto ramificado apresenta maior ponto de fusão que seu isômero linear. d) maior será o ponto de fusão; além disso, um composto linear apresenta maior ponto de fusão que seus isômeros ramificados. Comentários: Os alcanos são hidrocarbonetos de cadeia aberta e saturada e apresentam interação intermolecular do tipo forças de London ou dipolo induzido – dipolo induzido. Comparando os hidrocarbonetos do tipo alcano, sabe-se: Quanto maior a massa molar, maior a temperatura de ebulição. Quanto maior o número de ramificações, menor o acoplamento das moléculas e, assim, menor a temperatura de ebulição. Gabarito: D 16. (FUVEST SP/2020) Em Xangai, uma loja especializada em café oferece uma opção diferente para adoçar a bebida. A chamada sweet little rain consiste em uma xícara de café sobre a qual é pendurado um ESTRATÉGIA VESTIBULARES – PROPRIEDADES FÍSICAS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS AULA 21 – PROPRIEDADES FÍSICAS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS 93 algodão‐doce, material rico em sacarose, o que passa a impressão de existir uma nuvem pairando sobre o café, conforme ilustrado na imagem. Disponível em https://www.boredpanda.com/. O café quente é então adicionado na xícara e, passado um tempo, gotículas começam a pingar sobre a bebida, simulando uma chuva doce e reconfortante. A adição de café quente inicia o processo descrito, pois a) a temperatura do café é suficiente para liquefazer a sacarose do algodão-doce, fazendo com que este goteje na forma de sacarose líquida. b) o vapor de água que sai do café quente irá condensar na superfície do algodão-doce, gotejando na forma de água pura. c) a sacarose que evapora do café quente condensa na superfície do algodão-doce e goteja na forma de uma solução de sacarose em água. d) o vapor de água encontra o algodão-doce e solubiliza a sacarose, que goteja na forma de uma solução de sacarose em água. e) o vapor de água encontra o algodão-doce e vaporiza a sacarose, que goteja na forma de uma solução de sacarose em água. Note e adote: Temperatura de fusão da sacarose à pressão ambiente = 186 °C; Solubilidade da sacarose a 20 °C = 1,97 kg/L de água. Comentários: Analisando alternativa por alternativa, tem-se: a) Errada. A temperatura do café não é suficiente para transformar a sacarose do algodão- doce, que é sólida em líquido, ou seja, não consegue fundir essa sacarose. b) Errada. O vapor de água encontra o algodão-doce e, de fato, condensa na superfície, solubilizando a sacarose e caindo no café uma solução de água com sacarose. c) Errada. A sacarose não evapora do café quente, ela está presente no algodão doce, e cai no café. d) Certa. A água evapora do café, solubiliza a sacarose no algodão-doce, solubilizando-a e formando uma solução de sacarose com água, que cai no café, adoçando. e) Errada. Como visto no comentário acima, o vapor solubiliza a sacarose e não vaporiza. Gabarito: D ESTRATÉGIA VESTIBULARES – PROPRIEDADES FÍSICAS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS AULA 21 – PROPRIEDADES FÍSICAS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS 94 17. (UEL PR/2020) Uma criança, que participava de uma oficina de pintura em um museu, atingiu, acidentalmente, com tinta à base de óleo uma tela pintada com tinta à base de água. Como praticamente toda a tela foi manchada com pequenas gotículas de tinta, a restauração da obra exige cautela. Neste caso, pode-se utilizar microvolumes de solventes extratores capazes de dissolver a tinta à base de óleo, mas não a tinta à base de água. Para a obtenção desses solventes, empregam-se misturas ternárias constituídas de solvente extrator (responsável pela dissolução da tinta à base de óleo), solvente dispersor e água. O solvente dispersor deve ser miscível no solvente extrator e na água, mas a água não deve ser miscível no solvente extrator. Esse tipo de mistura, quando borrifada sobre a superfície da tela, forma nanogotas do solvente extrator e, por consequência, melhora a eficiência do processo de dissolução da tinta à base de óleo. Com base nos conceitos de forças intermoleculares e miscibilidade e considerando que a quantidade de água na mistura ternária é incapaz de dissolver a tinta à base de água, assinale a alternativa que apresenta, corretamente, a mistura ternária, solvente extrator/solvente dispersor/água, que pode ser empregada para a remoção das manchas, sem danificar a tela. a) acetona/metanol/água. b) clorofórmio/acetona/água. c) heptano/hexano/água. d) hexano/heptano/água. e) metanol/clorofórmio/água. Comentários: A mistura ternária é composta por um solvente extrator, um dispersor e água. O dispersor deve se misturar com extrator e com a água, mas a água não deve se misturar com o solvente extrator. Sendo assim, as possibilidades de solventes que não se misturam com a água são: heptano, hexano e clorofórmio. Então, só resta as alternativas: B, C e D. Dentre as opções para o solvente dispersor, ou seja, o que se mistura em água e no outro solvente, tem-se: acetona, hexano e heptano. Com isso, apenas a acetona é miscível em água e no clorofórmio. Portanto, o solvente extrator é o clorofórmio e o solvente dispersor é a acetona. Gabarito: B 18. (UNICAMP SP/2020) Uma pesquisacomparou o desempenho de lavagem (Figura 1) de duas diferentes formulações de sabão líquido em diferentes temperaturas. Esse estudo comparou um sabão convencional, que contém apenas protease, com outro em que 10% do surfactante foi substituído por 1% de uma mistura multienzimática de protease, lipase e amilase. A Figura 2 resume a diferença entre os dois tipos de sabão quanto ao impacto ambiental por lavagem: a barra “Enzima” refere-se ao impacto na produção das enzimas; a barra “Surfactante” refere-se ao impacto decorrente do ESTRATÉGIA VESTIBULARES – PROPRIEDADES FÍSICAS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS AULA 21 – PROPRIEDADES FÍSICAS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS 95 menor uso de surfactante convencional na formulação multienzimática para se obter o mesmo desempenho de lavagem; a barra “Temperatura” refere-se ao impacto relativo à temperatura de lavagem, ou seja, ao se efetuar a lavagem a 15 ºC em vez de 30 ºC. a) Considerando-se as informações dadas, manchas de que grupos de substâncias poderiam ser mais facilmente removidas com o uso do sabão multienzimático em comparação com o sabão convencional? Cite os grupos e, para cada grupo, dê um exemplo de material que causa manchas. b) Do ponto de vista ambiental, qual seria a principal vantagem do uso do sabão multienzimático em comparação com o sabão convencional? Justifique sua resposta levando em conta os dados apresentados nas Figuras 1 e 2. Comentários: a) O sabão multienzimático possui lipase (enzima que quebra gordura) e amilase (enzima que quebra amido, ou seja, carboidratos). Sendo assim, esse sabão leva vantagem frente ao sabão convencional para remover manchas de gorduras como: azeite, manteiga, óleo de cozinha; e de carboidratos como: macarrão, arroz, doces. b) Segundo a figura 1, o sabão multienzimático possui um desempenho de lavagem melhor do que o sabão convencional na mesma temperatura. Além disso, a 15º C, a eficiência do sabão multienzimático tem eficiência igual ao do sabão convencional a 30 ºC. Sendo assim, consegue usar o sabão em uma temperatura mais baixa. Outro ponto importante, visto na figura 2, quando não se aquece a água de lavagem, há uma redução de CO2 importante. Sendo assim, não aquecer a água evita a liberação de CO2, que é o principal gás do efeito estufa. Gabarito: a) O sabão multienzimático possui lipase (enzima que quebra gordura) e amilase (enzima que quebra amido, ou seja, carboidratos). Sendo assim, esse sabão leva vantagem frente ao sabão convencional para remover manchas de gorduras como: azeite, manteiga, óleo de cozinha; e de carboidratos como: macarrão, arroz, doces. b) Segundo a figura 1, o sabão multienzimático possui um desempenho de lavagem melhor do que o sabão convencional na mesma temperatura. Além disso, a 15º C, a eficiência do sabão multienzimático tem eficiência igual ao do sabão convencional a 30 ºC. Sendo assim, consegue usar o sabão em uma temperatura mais baixa. ESTRATÉGIA VESTIBULARES – PROPRIEDADES FÍSICAS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS AULA 21 – PROPRIEDADES FÍSICAS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS 96 Outro ponto importante, visto na figura 2, quando não se aquece a água de lavagem, há uma redução de CO2 importante. Sendo assim, não aquecer a água evita a liberação de CO2, que é o principal gás do efeito estufa. 19. (UFRGS RS/2020) Considere a tira abaixo. Adaptado de: <www.reddit.com>. Acesso em: 05 ago. 2019. O conceito químico, associado a essa tira, pode ser interpretado como a) substâncias apolares são menos densas que a água. b) substâncias polares são geralmente solúveis em água. c) substâncias polares são mais densas que substâncias apolares. d) substâncias apolares são mais solúveis em água que polares. e) substâncias polares e apolares são miscíveis entre si. Comentários: O humor da tirinha consiste no ato de se afogar com o fato do urso ser polar, ou seja, há uma brincadeira com o termo polaridade. Portanto, analisando alternativa por alternativa, tem-se: a) Errada. A polaridade não tem a ver com a densidade, uma substância pode ser apolar e muito densa. b) Certa. Geralmente, as substâncias polares são solúveis em água, que é polar. c) Errada. Como visto, a polaridade e densidade não necessariamente são correlacionadas. d) Errada. Substância apolares são menos solúveis em água do que polares. e) Errada. Substâncias polares e apolares são imiscíveis entre si. Gabarito: B 20. (PUC GO/2019) ESTRATÉGIA VESTIBULARES – PROPRIEDADES FÍSICAS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS AULA 21 – PROPRIEDADES FÍSICAS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS 97 A solubilidade das substâncias depende principalmente das forças intermoleculares existentes entre as moléculas em questão. A força intermolecular, por sua vez, depende da polaridade das ligações químicas existentes na molécula e da geometria da molécula. Baseando- se nessas afirmações, marque a alternativa correta: a) O metanol é menos solúvel em água que o hexan-1-ol. b) O benzeno é um melhor solvente para o metanol que a água. c) O etanol é mais solúvel em água que o etóxi-etano. d) O ácido butanoico não pode fazer ligações de hidrogênio. Comentários: Analisando alternativa por alternativa, tem-se: a) Errada. O metanol tem seu componente polar (hidroxila) predominando sobre o componente apolar, fazendo com que este seja solúvel em água. Já o hexan-1-ol, possui o componente apolar bem maior do que o polar, tendo uma solubilidade menor em água do que o metanol. b) Errada. O benzeno é apolar e o metanol e a água são polares. Sendo assim, a água se torna um solvente melhor para o metanol. c) Certa. O etóxi-etano, apesar de ter um átomo de oxigênio, o componente polar do etanol é maior, ou seja, este é mais solúvel em água. d) Errada. O ácido butanoico, através do grupo carboxílico (-COOH), consegue fazer ligações de hidrogênio graças à hidroxila desse grupo. Gabarito: C 21. (USF SP/2019) A melatonina, cuja estrutura é apresentada a seguir, é um dos hormônios relacionados à regulação do sono. Estudos recentes, entretanto, vêm associando essa substância a resultados bastante efetivos no tratamento do Jet Leg – uma descompensação horária causada pela mudança do fuso horário, epilepsia e até mesmo doença de Alzheimer. A partir da avaliação da estrutura apresentada, percebe-se que a melatonina H3C O HN HN CH3 O ESTRATÉGIA VESTIBULARES – PROPRIEDADES FÍSICAS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS AULA 21 – PROPRIEDADES FÍSICAS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS 98 a) possui um carbono quiral e, por isso, pode apresentar duas estruturas espaciais opticamente ativas. b) possui muitos carbonos em sua estrutura e átomos de elementos eletronegativos e, por isso, é uma substância anfifílica que apresenta facilidade para atravessar membranas celulares por difusão. c) possui, dentre outras funções, grupos orgânicos das classes funcionais éter e cetona. d) possui fórmula molecular C13H8N2O2. e) possui estrutura de um aminoácido, pois sua carbonila indica a presença de um ácido carboxílico acompanhado de grupamento amino. Comentários: Analisando alternativa por alternativa, tem-se: a) Errada. O carbono quiral é aquele que tem 4 ligantes diferentes. Na melatonina, há ausência de carbonos desse tipo, logo, não há isomeria óptica. b) Certa. O caráter anfifílico da substância se dá pela presença de átomos eletronegativos que dão caráter polar (nitrogênio e oxigênio) e o caráter apolar é dado pelos muitos carbonos da estrutura. c) Errada. Os grupos funcionais presentes são: d) Errada. Contando individualmente os átomos de carbono, tem-se um número de 13 carbonos. Os átomos de oxigênio e nitrogênio são bem visíveis, sendo ambos totalizando 2. Já os átomos de hidrogênio somam um total de 16, evidenciados abaixo: ESTRATÉGIA VESTIBULARES – PROPRIEDADES FÍSICAS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS AULA 21 – PROPRIEDADES FÍSICAS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS 99 e)Errada. O grupo ácido carboxílico é inexistente na melatonina. A carbonila está ligada no carbono que fica ligado a um átomo de nitrogênio, configurando a função amida. Gabarito: B 22. (UNICAMP SP/2018) Uma das formas de se prevenir a transmissão do vírus H1N1, causador da gripe suína, é usar álcool 70% para higienizar as mãos. É comum observar pessoas portando álcool gel na bolsa ou encontrá-lo em ambientes públicos, como restaurantes, consultórios médicos e hospitais. O álcool 70% também possui ação germicida contra diversas bactérias patogênicas. A tabela abaixo mostra a ação germicida de misturas álcool/água em diferentes proporções contra o Streptococcus pyogenes, em função do tempo de contato. (Adaptado de G. H. Talbot e outros, 70% alcohol disinfection of transducer heads: experimental trials. Infect Control, v. 6, n. 6, p. 237-239, jun. 1985.) a) Recomenda-se descartar uma garrafa com álcool 70% deixada aberta por um longo período, mesmo que ela esteja dentro do prazo de validade. Justifique essa recomendação levando em conta os dados da tabela ao lado e considerando o que pode acontecer à solução, do ponto de vista químico. b) Além da higienização com álcool 70%, também estamos acostumados a utilizar água e sabão. Ambos os procedimentos apresentam vantagens e desvantagens. As desvantagens ESTRATÉGIA VESTIBULARES – PROPRIEDADES FÍSICAS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS AULA 21 – PROPRIEDADES FÍSICAS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS 100 seriam a desidratação ou a remoção de gorduras protetoras da pele. Correlacione cada procedimento de higienização com as desvantagens citadas. Explique a sua resposta explicitando as possíveis interações químicas envolvidas em cada caso. Comentários: a) A garrafa aberta expõe a solução ao ambiente, logo, ocorre evaporação daquele álcool 70% e, como ele é mais volátil do que a água, o álcool vai se desprendendo da mistura e ficando só a água. Sendo assim, há redução de sua concentração, perdendo sua efetividade. Nota-se que, segundo a tabela, um álcool 40% já tem nenhuma ação germicida. b) O álcool 70% causa desidratação da pele, porque faz ligações de hidrogênio com as moléculas da água ali presente e, ao evaporar, leva consigo parte daquela água, deixando a pele desidratada. Já o sabão, que possui uma parte polar e apolar, a qual se liga com a gordura da pele por interações dipolo induzido-dipolo induzido, trazendo a desvantagem de retirar essas gorduras protetoras da pele. Gabarito: a) A garrafa aberta expõe a solução ao ambiente, logo, ocorre evaporação daquele álcool 70% e, como ele é mais volátil do que a água, o álcool vai se desprendendo da mistura e ficando só a água. Sendo assim, há redução de sua concentração, perdendo sua efetividade. Nota-se que, segundo a tabela, um álcool 40% já tem nenhuma ação germicida. b) O álcool 70% causa desidratação da pele, porque faz ligações de hidrogênio com as moléculas da água ali presente e, ao evaporar, leva consigo parte daquela água, deixando a pele desidratada. Já o sabão, que possui uma parte polar e apolar, a qual se liga com a gordura da pele por interações dipolo induzido-dipolo induzido, trazendo a desvantagem de retirar essas gorduras protetoras da pele. 23. (UEL PR/2019) O bisfenol A é uma substância empregada na síntese de policarbonato e resinas epóxi, com aplicações que vão desde computadores e eletrodomésticos até revestimentos para latas de alimentos e bebidas. Estudos apontam que a substância, por possuir similaridade com um hormônio feminino da tireoide, atua como um interferente endócrino. No Brasil, desde 2012 é proibida a venda de mamadeiras ou outros utensílios que contenham bisfenol A. O 2,2- difenilpropano, de estrutura similar ao bisfenol A, é um hidrocarboneto com grau de toxicidade ainda maior que o bisfenol A. As fórmulas estruturais dessas substâncias são apresentadas a seguir. Com base nas propriedades físico-químicas dessas substâncias, considere as afirmativas a seguir. ESTRATÉGIA VESTIBULARES – PROPRIEDADES FÍSICAS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS AULA 21 – PROPRIEDADES FÍSICAS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS 101 I. A solubilidade do bisfenol A em solução alcalina é maior que em água pura. II. Ligações de hidrogênio e interações π-π são forças intermoleculares que atuam entre moléculas de bisfenol A. III. A solubilidade do 2,2-difenilpropano em água é maior do que em hexano. IV. O ponto de fusão do 2,2-difenilpropano é maior que do bisfenol A. Assinale a alternativa correta. a) Somente as afirmativas I e II são corretas. b) Somente as afirmativas I e IV são corretas. c) Somente as afirmativas III e IV são corretas. d) Somente as afirmativas I, II e III são corretas. e) Somente as afirmativas II, III e IV são corretas. Comentários: Julgando os itens, tem-se: I. Certo. O bisfenol A apresenta dois grupos de pequena acidez que são os fenóis. Os fenóis quando em contato com soluções básicas formam sais. Um composto orgânico quando transformado em sua forma iônica aumenta muito a sua solubilidade em água. II. Certo. As interações mais fortes entre as moléculas de bisfenol são as ligações de hidrogênio, porém, também exista as forças de London. As ligações pi são formadas por interação em paralelo de orbitais e, por sua vez, a ligação pi de uma molécula pode se alinhar a ligação pi de outra molécula. Esse alinhamento das ligações pi é chamado de interação pi-pi. Para que a interação pi-pi seja possível, basta que as duas moléculas apresentem ligação pi. III. Errado. A solubilidade de um hidrocarboneto é baixa em líquidos polares e alta em líquidos apolares. O hexano é apolar porque é um hidrocarboneto. IV. Errado. O bisfenol-A apresenta ligações de hidrogênio, logo, possui interações intermoleculares mais fortes e, assim, possui maior temperatura de fusão. Gabarito: A 24. (UDESC SC/2018) Um químico que trabalha em um laboratório de pesquisa recebeu a estrutura molecular de alguns polímeros como demonstrados abaixo: ESTRATÉGIA VESTIBULARES – PROPRIEDADES FÍSICAS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS AULA 21 – PROPRIEDADES FÍSICAS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS 102 Após analisar as estruturas dessas substâncias, o químico concluiu que os polímeros I, II e III são solúveis, respectivamente, nos seguintes solventes: a) tolueno – água – tolueno b) tolueno – água – água c) água – tolueno – água d) tolueno – tolueno – água e) água – água – tolueno Comentários: O polímero I é um hidrocarboneto, logo, é solúvel em líquidos apolares. O polímero II é um hidrocarboneto, logo, é solúvel em líquidos apolares. O polímero III apresenta muitos grupos hidroxila (OH), que realizam ligações de hidrogênio, logo é solúvel em líquidos polares. O metilbenzeno é um hidrocarboneto chamado, comercialmente, de tolueno e é apolar, enquanto a água é um líquido polar. Assim, o tolueno é utilizado para dissolver os polímeros I e II e a água dissolve o polímero III. Gabarito: D 25. (Fac. Direito de São Bernardo do Campo SP/2017) As vitaminas são compostos orgânicos que atuam como micronutrientes essenciais para a dieta humana. Atualmente são reconhecidas treze vitaminas sendo nove hidrossolúveis e quatro lipossolúveis. As estruturas moleculares de quatro dessas vitaminas estão representadas abaixo. ESTRATÉGIA VESTIBULARES – PROPRIEDADES FÍSICAS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS AULA 21 – PROPRIEDADES FÍSICAS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS 103 Dessas vitaminas representadas são classificadas como hidrossolúveis a) nenhuma vitamina. b) apenas 1 vitamina. c) apenas 2 vitaminas. d) apenas 3 vitaminas. Comentários: Quanto maior o número de funções orgânicas que realizam ligações de hidrogênio nas vitaminas, maior a hidrossolubilidade. As vitaminas E e A são insolúveis em água. As vitaminas B6 e C apresentam muitas hidroxilas (OH) que realizam ligações de hidrogênio e tornam-se hidrossolúveis.Gabarito: C 26. (FGV SP/2016) Na tabela, são apresentadas informações dos rótulos de dois produtos comercializados por uma indústria alimentícia. Para melhorar as qualidades nutricionais desses produtos, o fabricante pretende adicionar a cada um deles vitaminas solúveis, tendo como opção aquelas representadas na figura. ESTRATÉGIA VESTIBULARES – PROPRIEDADES FÍSICAS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS AULA 21 – PROPRIEDADES FÍSICAS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS 104 Considerando as vitaminas apresentadas, são mais solúveis na água de coco as ___(I)___ , e mais solúveis no óleo de coco as ___(II)___. Assinale a alternativa que preenche corretamente as lacunas. a) I – vitaminas C e E … II – vitaminas B2 e K1 b) I – vitaminas C e B2 … II – vitaminas E e K1 c) I – vitaminas C e K1 … II – vitaminas B2 e E d) I – vitaminas E e K1 … II – vitaminas C e B2 e) I – vitaminas E e B2 … II – vitaminas C e K1 Comentários: Quanto maior a quantidade de grupos que realizam ligações de hidrogênio nas moléculas, maior a solubilidade em água. As vitaminas B2 e C são hidrossolúveis devido à presença de muitos grupos OH e NH. As vitaminas que são pouco solúveis em água, por sua vez, são muito solúveis em óleo de coco, que são as vitaminas E e K1. Gabarito: B 27. (Unimontes MG/2015) Observe o processo esquematizado abaixo. O OHHO O HO HO Vitamina C OH CH3H3C H3C O H3C H3C H3C CH3 CH3 Vitamina E O CH3 O CH3 CH3CH3 3 Vitamina K1 N N N NH O O H3C H3C CH2HO OH HO OH Vitamina B2 ESTRATÉGIA VESTIBULARES – PROPRIEDADES FÍSICAS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS AULA 21 – PROPRIEDADES FÍSICAS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS 105 Em relação ao processo esquematizado, é INCORRETO o que se afirma em: a) O álcool benzílico, após a dissolução da mistura, estará solúvel na fase etérea. b) O processo para obtenção de W, álcool, constitui uma destilação fracionada. c) O processo para obtenção de X é uma precipitação com ácido clorídrico. d) O ácido benzoico será convertido em X, benzeno, que é insolúvel em água. Comentários: Tanto o ácido benzoico quanto o álcool benzílico são pouco solúveis em água. Porém, o ácido benzoico reage com o hidróxido de sódio e produz um sal bastante solúvel. Enquanto o álcool não reage com ácido e nem bases nas condições apresentadas. Julgando os itens, tem-se: a) Certo. O ácido benzoico é mais solúvel em água do que o álcool benzílico por apresentar um acréscimo de um grupo mais polar (carbonila). b) Certo. A mistura homogênea líquida da fase etérea é formada por éter e álcool benzílico. A separação dessa mistura é realizada por destilação fracionada, já que é formada de líquidos miscíveis de diferentes temperaturas de ebulição. c) Certo. A fase aquosa é formada de benzoato de sódio, obtido pela reação de neutralização do ácido benzoico com a solução aquosa de hidróxido de sódio. Ao se adicionar o ácido clorídrico, o benzoato de sódio é transformado para ácido benzoico novamente. O ácido benzoico possui baixa solubilidade em água e cristaliza-se. d) Errado. A reação de benzoato de sódio e ácido não produz o benzeno. Para que o benzoato de sódio formasse o benzeno, era necessário substituir o grupo carboxilato (COO-Na+) por um hidrogênio. Gabarito: D 28. (UERJ/2011) A sigla BTEX faz referência a uma mistura de hidrocarbonetos monoaromáticos, poluentes atmosféricos de elevada toxidade. Considere a seguinte mistura BTEX: ESTRATÉGIA VESTIBULARES – PROPRIEDADES FÍSICAS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS AULA 21 – PROPRIEDADES FÍSICAS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS 106 Ao fim de um experimento para separar, por destilação fracionada, essa mistura, foram obtidas três frações. A primeira e a segunda frações continham um composto distinto cada uma, e a terceira continha uma mistura dos outros dois restantes. Os compostos presentes na terceira fração são: a) xileno e benzeno b) benzeno e tolueno c) etilbenzeno e xileno d) tolueno e etilbenzeno Comentários: Todos os compostos orgânicos listados são hidrocarbonetos, que são apolares, e interagem por dipolo induzido-dipolo induzido (forças de London). Para materiais que apresentam o mesmo tipo de interação intermolecular, aquele que apresenta maior massa molar, tem a maior temperatura de ebulição. As primeiras frações de uma destilação fracionada são formadas pelos materiais mais voláteis, ou seja, os materiais que apresentam menor temperatura de ebulição. Assim, a terceira fração da destilação apresenta os compostos menos voláteis (maiores temperaturas de ebulição) que são etilbenzeno e xileno. Benzeno Tolueno Etilbenzeno Xileno C6H6 C7H8 C8H10 C8H10 78 g/mol 92 g/mol 106 g/mol 106 g/mol Gabarito: C 29. (Unioeste PR/2020) O grupo funcional no qual os átomos de carbono e oxigênio formam uma ligação dupla (C=O) é denominado carbonila. Esse grupo está presente nas estruturas de diversos tipos de substâncias, denominadas substâncias carboniladas ou compostos carbonilados. Observe as estruturas dos compostos carbonilados a seguir e indique qual deles apresenta o maior caráter ácido em meio aquoso. Benzeno Tolueno Etilbenzeno Xileno ESTRATÉGIA VESTIBULARES – PROPRIEDADES FÍSICAS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS AULA 21 – PROPRIEDADES FÍSICAS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS 107 a) I. b) II. c) III. d) IV. e) V. Comentários: Analisando cada estrutura, tem-se: I. A carbonila está no aldeído II. A carbonita está em uma cetona III. A carbonila está um ácido carboxílico IV. A carbonila integra a função amida V. A carbonila está na função éster Nota-se que, o caráter mais ácido da carbonila vai ser na função ácido, ou seja, ela tende a expulsar esse H+ com mais facilidade. Sendo assim, a figura III, que é o ácido benzoico possui a carbonila com o caráter mais ácido. Gabarito: C 30. (Mackenzie SP/2020) Abaixo estão listados alguns compostos químicos com as suas respectivas constantes Kb, a 25 ºC. A ordem crescente de basicidade, das substâncias químicas acima citadas, é ESTRATÉGIA VESTIBULARES – PROPRIEDADES FÍSICAS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS AULA 21 – PROPRIEDADES FÍSICAS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS 108 a) aminobenzeno < trimetilamina < amônia < dimetilamina. b) dietilamina < trimetilamina < amônia < aminobenzeno. c) aminobenzeno < amônia < trimetilamina < dimetilamina. d) trimetilamina < dimetilamina < aminobenzeno < amônia. e) amônia < aminobenzeno < dimetilamina < trimetilamina. Comentários: Quanto maior o Kb do composto, maior a basicidade, logo, pelos valores, a ordem crescente de basicidade é dada por: 4,3 ⋅ 10−10 < 1,8 ⋅ 10−5 < 6,5 ⋅ 10−5 < 5,4 ⋅ 10−4 Colocando os nomes dos compostos, tem-se: 𝑎𝑚𝑖𝑛𝑜𝑏𝑒𝑛𝑧𝑒𝑛𝑜 < 𝑎𝑚ô𝑛𝑖𝑎 < 𝑡𝑟𝑖𝑚𝑒𝑡𝑖𝑙𝑎𝑚𝑖𝑛𝑎 < 𝑑𝑖𝑚𝑒𝑡𝑖𝑙𝑎𝑚𝑖𝑛𝑎 Gabarito: C 31. (FPS PE/2020) Considere a cicloexilamina e suas espécies derivadas abaixo: Possui caráter básico mais acentuado: a) a cicloexilamina b) o radical cicloexilamina c) o cátion cicloexilamônio d) o ânion cicloexilamideto e) a cicloexanimina Comentários: Todas essas aminas são alifáticas e, no geral, as aminas possuem caráter básico porque possuem, no átomo de nitrogênio, elétrons livres e, segundo Bronsted-Lowry, as bases são aceptoras de prótons. Sendo assim, a amina que apresenta o caráter mais básico é aquela cujo nitrogênio é mais negativo, ou seja, pode receber mais prótons, que é o caso do ânion cicloexilamideto. Gabarito: D ESTRATÉGIA VESTIBULARES – PROPRIEDADES FÍSICAS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS AULA 21 – PROPRIEDADES FÍSICAS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS 109 32. (IFPR/2020) O triptofano é um aminoácido essencial que desempenha diversas funções no organismo humano, sendo usado na biossíntese de proteínas e como precursor bioquímico na síntese da serotonina.Sobre sua estrutura química, analise os seguintes itens: I) É um composto que contém apenas um átomo de carbono quiral, com configuração absoluta (S). II) É uma amina alifática secundária que atua como base de Lewis e pode ser protonada em pH muito ácido. III) É um aminoácido que possui em sua estrutura um cicloalcano não aromático com duplas ligações alternadas. IV) O grupo carboxila é responsável pela acidez da molécula e pode ser desprotonado em meio básico. Estão corretos apenas: a) I, III e IV. b) I e IV. c) II e IV. d) II e III. Comentários: Analisando afirmativa por afirmativa, tem-se: I. Certa. O carbono quiral (*) é aquele que possui 4 ligantes diferentes, que é o caso do triptofano, possuindo apenas um átomo de carbono quiral e por ter atividade óptica, possui configuração absoluta. ESTRATÉGIA VESTIBULARES – PROPRIEDADES FÍSICAS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS AULA 21 – PROPRIEDADES FÍSICAS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS 110 II. Errada. O triptofano é uma amina aromática, em que há uma amina secundária e uma amina primária, que atua como uma base de Lewis, porque tem elétrons para doar. Além disso, em pH baixo, o grupo amina encontra-se protonado. III. Errada. O triptofano apresenta um anel benzênico. IV. Certa. O grupo carboxílico, -COOH, dá caráter ácido à molécula e em, meio básico, tende a liberar o H+. Gabarito: B 33. (UniRV GO/2019) A benzodiazepina (estrutura a seguir) é um medicamento da classe psicotrópica que pode ser utilizado no tratamento de ataques epiléticos, pois ela atua no receptor do ácido -aminobutírico. Baseando-se na estrutura da benzodiazepina, assinale V (verdadeiro) ou F (falso) para as alternativas. a) A cadeia carbônica é classificada como heterocíclica, mista e aromática. b) Ela sofre uma reação ácido-base com ácido clorídrico. c) A benzodiazepina apresenta dois carbonos primários e os demais são secundários. d) A massa molecular é de 144,08 u. Comentários: Analisando alternativa por alternativa, tem-se: a) Falsa. A cadeia carbônica é classificada como heterocíclica, fechada e aromática. b) Verdadeira. A benzodiazepina possui caráter básico por ser uma amina, logo, reage com um ácido como o ácido clorídrico. c) Falsa. Todos os carbonos do anel são secundários, com exceção dos carbonos (2) que une os anéis, que são terciários. d) Verdadeira. A benzodiazepina possui 9 átomos de carbono e 2 átomos de nitrogênio bem visíveis em sua estrutura. No entanto, os hidrogênios totalizam 8 e são representados abaixo: ESTRATÉGIA VESTIBULARES – PROPRIEDADES FÍSICAS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS AULA 21 – PROPRIEDADES FÍSICAS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS 111 Sendo assim, tem-se uma fórmula molecular de C9H8N2, logo, uma massa molecular de 144,08 u. Gabarito: FVFV 34. (UCB DF/2019) A estrutura química da nicotina, que tem base em dois anéis ligados de piridina e pirrolidina, foi elucidada por Adolf Pinner e Richard Wolffenstein. Tal substância é o princípio ativo do tabaco, principal responsável pela potencial dependência nesse material. A nicotina é estimulante em doses baixas. Em doses médias, contudo, leva a um efeito relaxante. O fenômeno da mudança de atividade dependente da dose foi descrito como paradoxo de Nesbitt. Com relação a essas informações, assinale a alternativa correta. a) A ação da nicotina no organismo é um bom exemplo de como as substâncias químicas têm um papel nocivo à saúde humana. b) O nitrogênio no anel de 5 membros liga-se aos 3 carbonos vizinhos, em uma geometria trigonal planar. c) Os dois anéis repousam sobre o mesmo plano. d) A molécula de nicotina tem um caráter levemente ácido, por causa da presença dos nitrogênios. e) O anel piridínico é planar e aromático, pois segue a regra de Hückel. Comentários: Analisando alternativa por alternativa, tem-se: a) Errada. A nicotina, apesar de ter papel nocivo em determinadas doses, em doses médias leva a um efeito relaxante. No entanto, o cigarro possui muitas outras substâncias tóxicas que são danosas à saúde humana. b) Errada. O nitrogênio no anel de 5 se liga a 3 átomos de carbonos vizinhos, porém, possui um par de elétrons não ligantes, tendo hibridização sp3, logo, a geometria é tetraédrica. ESTRATÉGIA VESTIBULARES – PROPRIEDADES FÍSICAS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS AULA 21 – PROPRIEDADES FÍSICAS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS 112 c) Errada. No anel aromático, tem-se todos os carbonos planares, mas, no outro anel de 5 átomos, todos os carbonos são sp3 (tetraédricos). Sendo assim, este é tridimensional, apresentando conformação espacial. d) Errada. A presença do grupo amina dá à nicotina um caráter básico. e) Certa. O anel piridínico é, de fato, aromático e planar, uma vez que segue a regra de Huckel, que diz que o número de elétrons pi é 4n+2, em que n é inteiro. Sendo assim, tem-se 3 ligações duplas, ou seja, 6 elétrons pi, logo, n é: 4𝑛 + 2 = 6 𝑛 = 1 Gabarito: E 35. (IFPR/2019) Duas soluções nomeadas X e Y foram preparadas a 25 ºC com as características dadas na tabela a seguir: Considerando as informações fornecidas, analise os itens I a III. I) A solução Y apresenta pH mais baixo que a solução X. II) O ácido acético é mais fraco que o ácido tricloroacético. III) A solução Y apresentará maior condutibilidade elétrica que a X. Estão corretos os itens: a) apenas I e II. b) apenas I e III. c) apenas II e III. d) I, II e III. Comentários: Analisando afirmativa por afirmativa, tem-se: ESTRATÉGIA VESTIBULARES – PROPRIEDADES FÍSICAS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS AULA 21 – PROPRIEDADES FÍSICAS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS 113 I. Certa. A reação de ionização do ácido acético pode ser dada com as descrições das concentrações em mol/L por: 𝐶𝐻3𝐶𝑂𝑂𝐻 (𝑎𝑞) + 𝐻2𝑂 (𝑙) ⇌ 𝐶𝐻3𝐶𝑂𝑂 − (𝑎𝑞) + 𝐻3𝑂 + (𝑎𝑞) Início 0,25 0,25 0 0 Reage x x x x Equilíbrio 0,25-x 0,25-x x x Sendo assim, a concentração de H3O+ (x) é igual a: 𝐾𝑎 = [𝐻3𝑂 +] ⋅ [𝐶𝐻3𝐶𝑂𝑂 −] [𝐶𝐻3𝐶𝑂𝑂𝐻] = 1,8 ⋅ 10−5 𝑥 ⋅ 𝑥 0,25 − 𝑥 = 1,8 ⋅ 10−5 Aproximando 0,25-x para 0,25, tem-se: 𝑥2 = 4,5 ⋅ 10−6 𝑥 ≅ 2 ⋅ 10−3 𝑚𝑜𝑙 𝐿 = [𝐻3𝑂 +] Então, o pH é igual a: 𝑝𝐻 = − log 2 ⋅ 10−3 = 3 − log 2 𝑝𝐻 = 2,7 A reação de ionização do ácido tricloroacético pode ser dada com as descrições das concentrações em mol/L por: á𝑐𝑖𝑑𝑜 𝑡𝑟𝑖𝑐𝑙𝑜𝑟𝑜𝑎𝑐é𝑡𝑖𝑐𝑜 (𝑎𝑞) + 𝐻2𝑂 (𝑙) ⇌ 𝑡𝑟𝑖𝑐𝑙𝑜𝑟𝑜𝑎𝑐𝑒𝑡𝑎𝑡𝑜 (𝑎𝑞) + 𝐻3𝑂 + (𝑎𝑞) Início 0,09 0,09 0 0 Reage y y y y Equilíbri o 0,09-y 0,09 -x y y Sendo assim, a concentração de H3O+ (x) é igual a: 𝐾𝑎 = [𝐻3𝑂 +] ⋅ [𝑡𝑟𝑖𝑐𝑙𝑜𝑟𝑜𝑎𝑐𝑒𝑡𝑎𝑡𝑜] [á𝑐𝑖𝑑𝑜 𝑡𝑟𝑖𝑐𝑙𝑜𝑟𝑜𝑎𝑐é𝑡𝑖𝑐𝑜] = 13 ⋅ 10−2 𝑦 ⋅ 𝑦 0,09 − 𝑦 = 13 ⋅ 10−2 Aproximando 0,09-y para 0,09, tem-se: 𝑦2 = 1,17 ⋅ 10−2 𝑦 ≅ 1 ⋅ 10−1 𝑚𝑜𝑙 𝐿 = [𝐻3𝑂 +] Então, o pH é igual a: 𝑝𝐻 = − log 10−1 𝑝𝐻 = 1 ESTRATÉGIA VESTIBULARES – PROPRIEDADES FÍSICAS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS AULA 21 – PROPRIEDADES FÍSICAS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS 114 II. Certa. Como o Ka do ácido acético é menor do que o do ácido tricloroacético, ele é mais fraco. III. Certa. Como o Ka de Y é maior do que o de X, tem-se um ácido mais forte, ou seja, que se dissocia mais, logo, conduz mais corrente elétrica. Gabarito: D 36. (PUC SP/2018) O 2,4,6-trinitrotolueno é um explosivo fabricado a partir da trinitração do tolueno. Baseado nessa informação, é CORRETO dizer que o grupo metil do tolueno é a) orto-dirigente. b) orto-para-dirigente. c) meta-dirigente. d) orto-meta-para-dirigente. Comentários: O 2,4,6-trinitrotolueno tem a seguinte fórmula: Sendo assim, o grupo metil orienta para posição orto (os dois grupos) e para posição para, então, ele é orto-para-dirigente. Gabarito: B 37. (Mackenzie SP/2018) Considere as seguintes substâncias orgânicas: I. CH3COOH II. CH2ClCOOH III.CH3CH2COOH ESTRATÉGIA VESTIBULARES – PROPRIEDADES FÍSICAS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS AULA 21 – PROPRIEDADES FÍSICAS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS 115 IV. CCl3COOH Assinale a alternativa correta para a ordem crescente de caráter ácido dessas substâncias a) III < I < II < IV. b) I < III < II < IV. c) IV < II < I < III. d) II < IV < III < I. e) IV < III < II < I. Comentários: Comparando I com III, tem-se que I é um ácido mais forte do que III, uma vez que, quanto maior o radical ligado ao grupo carboxílico, menor a tendência de o próton sair. Sendo assim: 𝐼𝐼𝐼 < 𝐼 O átomo de cloro aumenta a força do ácido, ou seja, favorece a saída do átomo de H+. Sendo assim, II e IV são mais fortes do que I e III. Sendo assim, o ácido que tem mais átomos de cloro é o mais forte, então: 𝐼𝐼 < 𝐼𝑉 Portanto, tem-se: 𝐼𝐼𝐼 < 𝐼 < 𝐼𝐼 < 𝐼𝑉 Gabarito: A 38. (Universidade Iguaçu RJ/2018) O fármaco dissulfiram tem importância terapêutica social no tratamento do alcoolismo. O uso adequado do medicamento, sob orientação e cuidados médicos, faz com que o paciente desenvolva intolerância à bebida alcoólica. Uma análise dessas informações relacionadas ao dissulfiram permite, corretamente, concluir: 01) A fórmula mínima do dissulfiram é representada por CNSH. 02) A estrutura do dissulfiram possui dois pares de elétrons não ligantes. 03) Os átomos de nitrogênio na estrutura estão ligados a dois grupos –CH3. 04) O fármaco é uma molécula apolar de cadeia homogênea. ESTRATÉGIA VESTIBULARES – PROPRIEDADES FÍSICAS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS AULA 21 – PROPRIEDADES FÍSICAS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS 116 05) O dissulfiram, ao reagir com o fluído gástrico, forma íon de carga positiva, situada sobre os átomos de nitrogênio. Comentários: Analisando alternativa por alternativa, tem-se: 01. Errada. O dissulfiram tem fórmula molecular de C10H20N2S4, então, sua fórmula mínima é C5H10NS2. 02. Errada. Cada átomo de nitrogênio possui 1 par de elétron não ligante. Além disso, a dupla ligação do oxigênio possui elétrons pi que possuem ressonância. 03. Errada. Cada nitrogênio está ligado a dois grupos etil: H3C-CH2-. 04. Errada. O fármaco é uma molécula polar, pois possui muitos heteroátomos, e a cadeia heterogênea. 05. Certa. O fluido gástrico é um meio ácido, então, as aminas, em baixos pH, encontram-se na formada protonada, ou seja, com íon de carga positiva. Gabarito: 05 39. (Santa Casa SP/2018) A deficiência de vitamina B5 está associada a desordens metabólicas e energéticas em seres humanos. Em relação à afinidade da vitamina B5 com a água e ao caráter ácido que os grupos circulados na estrutura conferem ao composto, é correto afirmar que a vitamina B5 é a) hidrofílica e o grupo 2 apresenta o maior caráter ácido. b) hidrofóbica e o grupo 1 apresenta o maior caráter ácido. c) hidrofílica e o grupo 1 apresenta o maior caráter ácido. d) hidrofílica e o grupo 3 apresenta o maior caráter ácido. e) hidrofóbica e o grupo 3 apresenta o maior caráter ácido. Comentários: A presença de vários grupos apolares na molécula da vitamina B5 a torna hidrofílica, já que a água é polar também. Quanto ao caráter ácido dos grupos, nota-se que o grupo amida tem caráter básico (grupo 2) e o grupo álcool (grupo 1) é considerado ácido, mas mais fraco do que o ácido carboxílico (grupo 3). Sendo assim, o grupo 3 é o que possui maior caráter ácido. ESTRATÉGIA VESTIBULARES – PROPRIEDADES FÍSICAS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS AULA 21 – PROPRIEDADES FÍSICAS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS 117 Gabarito: D 40. (ACAFE SC/2017) Baseado nos conceitos químicos, analise as afirmações a seguir. I. O comprimento da ligação entre o enxofre e o oxigênio no SO3 é menor que a ligação entre enxofre e oxigênio no SO32–. II. O comprimento da ligação entre os átomos de nitrogênio no N2 é maior que a ligação entre os átomos de nitrogênios no N2H4. III. Na mesma concentração, temperatura e pressão o ácido acético é mais forte que o ácido tricloroacético. Está(ão) correta(s) apenas: a) III b) I c) I e III d) I e II Comentários: Analisando afirmativa por afirmativa, tem-se: I. Certa. No SO3, tem-se as seguintes ligações Sendo assim, apesar de apresentar apenas ligações duplas, esses elétrons promovem o fenômeno de ressonância na molécula. Então, tem-se, na verdade, uma ligação cujo tamanho é maior do que uma ligação dupla, mas menor do que uma ligação simples. Já no íon SO32-, tem-se: ESTRATÉGIA VESTIBULARES – PROPRIEDADES FÍSICAS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS AULA 21 – PROPRIEDADES FÍSICAS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS 118 Ligações simples, cujo tamanho é maior do que as do SO3. II. Errada. A ligação entre os átomos de nitrogênio no N2 é uma ligação tripla, ou seja, é a menor ligação. Já no N2H4, os átomos de nitrogênio estão unidos por ligação simples, que é maior do que a tripla: III. Errada. O ácido tricloroacético tem mais moléculas de cloro do que o ácido acético, então, aumenta a tendência de saída do H+. Portanto, o ácido triclocoacético é um ácido mais forte, logo, tem maior Ka. Gabarito: B 41. (Escola Bahiana de Medicina e Saúde Pública/2017) O desenvolvimento e a produção de vacinas e de medicamentos, para uso em seres humanos ou em outros animais, estão diretamente associados às pesquisas na área biomédica. A metformina, fármaco utilizado no tratamento de Diabetes mellitus tipo 2, será testada por pesquisadores no primeiro ensaio clínico projetado para revelar se um medicamento pode retardar o envelhecimento dos indivíduos. Considerando-se a análise da estrutura química da metformina, é correto afirmar: a) O composto orgânico representado é insolúvel em água e constituído por moléculas apolares. ESTRATÉGIA VESTIBULARES – PROPRIEDADES FÍSICAS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS AULA 21 – PROPRIEDADES FÍSICAS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS 119 b) A forma geométrica do grupo amino, –NH2, constituinte da estrutura química da metformina, é trigonal plana. c) A molécula de metformina, além dos átomos de nitrogênio, apresenta quatro átomos de carbono e onze átomos de hidrogênio. d) A metformina é um composto orgânico de caráter básico devido ao grupo funcional da classe das amidas presente na estrutura química. e) O átomo de nitrogênio unido aos grupos metil, –CH3, presentes na estrutura química, compartilha todos os elétrons da sua camada de valência. Comentários: Analisando alternativa por alternativa, tem-se: a) Errada. Os diversos átomos de nitrogênio promovem um caráter polar à molécula, tornando- a solúvel em água. b) Errada. O nitrogênio da amina faz 3 ligações e possui 1 par de elétrons não ligantes, logo, tem hibridização sp3, ou seja, geometria tetraédrica. c) Certa. Os 4 átomos de carbono estão omitidos na molécula da metformina. Além disso, 2 átomos de cabrono são do grupo metil (-CH3), logo, tem-se 6 átomos de hidrogênio “escondidos” junto com os 5 átomos de hidrogênio destacados na fórmula estrutural. Sendo assim, tem-se 11 átomos de hidrogênio ao todo. d) Errada. A metformina é um composto orgânico de caráter básico devido ao grupo funcional da classe das aminas presente na estrutura química. e) Errada. O átomo de nitrogênio unido aos grupos metil ainda possui 1 par de elétron não ligante, uma vez que ele faz 3 ligações. Gabarito: C 42. (UNIC MT/2017) A carne de peixe é constituída de proteínas distintas das carnes de aves e de bovinos, porque, além de ficar macia mais rapidamente pelo cozimento, também se decompõe mais depressa na presença de enzimas e de bactérias. O cheiro característico de peixe vem dos produtos da decomposição, especialmente amônia, compostos sulfurosos e aminas. Sobre as aminas, produtos da decomposição de peixes, é correto afirmar: 01. São substâncias de comportamento básico. 02. Têm cadeia carbônica heterogênea.03. Reagem com ácidos carboxílicos, formando aminoácidos. 04. Apresentam um hidrogênio ionizável quando são secundárias. 05. São compostos orgânicos com um grupo carbonila ligado a um grupo amino. Comentários: Analisando alternativa por alternativa, tem-se: ESTRATÉGIA VESTIBULARES – PROPRIEDADES FÍSICAS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS AULA 21 – PROPRIEDADES FÍSICAS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS 120 01. Certa. As aminas, que são derivadas da amônia, possuem caráter básico. 02. Errada. A função amina se caracteriza quando se substitui um radical da cadeia carbônica pelo grupo amina. Além disso, pode haver aminas em uma molécula maior, em que haja a presença de heteroátomos, mas isso não é obrigatório. 03. Errada. A reação entre ácido carboxílico e amina forma amida. 04. Errada. A amina secundária realmente tem seu nitrogênio ligado a um átomo de hidrogênio. No entanto, ela atua como base, porque tende a capturar o íon H+ devido a presença de elétrons livres no átomo de nitrogênio. 05. Errada. O grupo carbonila ligado a um grupo amino caracteriza a função amida. Gabarito: 01 43. (UNIPÊ PB/2017) A serotonina, representada pela fórmula estrutural, é um dos neurotransmissores responsáveis pelas sensações de prazer, de bem-estar e de estar apaixonado. Hoje se sabe que essa substância não é somente produzida no cérebro, mas nos intestinos. Considerando-se essas informações, é correto afimar: 01) Possui apenas ligações covalentes, homopolares. 02) É um composto aromático muito utilizado na indústria de perfumes e de cosméticos. 03) Apresenta anéis não condensados e cadeia carbônica lateral com carbonos secundários. 04) Conduz os impulsos elétricos, entre sinapses, no cérebro, em razão de cadeia carbônica saturada, na estrutura. 05) Tem comportamento de um ácido em razão de o grupo –OH estar ligado a anel aromático e de base em razão dos grupos funcionais das aminas. Comentários: Analisando alternativa por alternativa, tem-se: 01. Errada. Possui apenas ligações covalentes, já que ametais estão ligados entre si. No entanto, as ligações entre átomos diferentes são polares. 02. Errada. A serotonina não é utilizada na indústria de perfumes e de cosméticos, mas é um hormônio-chave na indústria farmacêutica para fabricação dos inibidores seletivos da receptação da serotonina, drogas utilizadas no combate à depressão. N HO H CH2CH2NH2 Serotonina ESTRATÉGIA VESTIBULARES – PROPRIEDADES FÍSICAS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS AULA 21 – PROPRIEDADES FÍSICAS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS 121 03. Errada. A cadeia carbônica lateral apresenta um carbono secundário, mas os anéis são condensados. 04. Errada. O estímulo elétrico é conduzido por conta dos elétrons pi das duplas ligações, ou seja, por conta da cadeia insaturada. 05. Certa. A hidroxila (-OH) dá o caráter ácido à molécula, já os grupos aminas, o caráter básico. Gabarito: 05 44. (UNICAMP SP/2016) Com a crescente crise mundial de dengue, as pesquisas pela busca tanto de vacinas quanto de repelentes de insetos têm se intensificado. Nesse contexto, os compostos I e II abaixo representados têm propriedades muito distintas: enquanto um deles tem caráter ácido e atrai os insetos, o outro tem caráter básico e não os atrai. Baseado nessas informações, pode-se afirmar corretamente que o composto a) I não atrai os insetos e tem caráter básico. b) II atrai os insetos e tem caráter ácido. c) II não atrai os insetos e tem caráter básico. d) I não atrai os insetos e tem caráter ácido e básico. Comentários: Analisando alternativa por alternativa, tem-se: a) Errada. O composto I é um ácido carboxílico com uma hidroxila. Sendo assim, tem-se um caráter ácido. b) Errada. As aminas do composto II dão o caráter básico. c) Certa. Como visto no comentário acima, II possui caráter básico, logo, não atrai os insetos. d) Errada. Como visto no comentário da letra A, os dois grupos de I possui caráter ácido. Gabarito: C O OH OH I N N H CH3 II ESTRATÉGIA VESTIBULARES – PROPRIEDADES FÍSICAS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS AULA 21 – PROPRIEDADES FÍSICAS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS 122 45. (UFU MG/2016) A iboga é uma misteriosa raiz africana à qual se atribuem fortes propriedades terapêuticas. Trata-se de uma raiz subterrânea que chega a atingir 1,50m de altura, pertencente ao gênero Tabernanthe, composto por várias espécies. A que tem mais interessado a medicina ocidental é a Tabernanthe iboga, encontrada sobretudo na região dos Camarões, Gabão, República Central Africana, Congo, República Democrática do Congo, Angola e Guinea Equatorial. Disponível em < http://www.jornalgrandebahia.com.br/2013/10/tratamento-de- toxicodependencia-a-ibogaina.html.>. Acesso em 26 de janeiro de 2016. A ibugaína é extraída dessa raiz e tem fórmula estrutural A partir da análise de sua estrutura, verifica-se que a ibogaína possui fórmula molecular a) C19H24N2O e possui caráter básico. b) C19H23N2O e possui caráter ácido. c) C20H26N2O e possui caráter alcalino. d) C20H24N2O e possui caráter adstringente. Comentários: A presença de aminas afirma o caráter alcalino da molécula. Contanto os átomos de carbono, tem-se em um número de 20. Na molécula, é fácil ver 2 átomos de nitrogênio e um átomo de oxigênio. Já os átomos de hidrogênio, somam um total de 26 e estão todos evidenciados abaixo: Com isso, a fórmula molecular é: C20H26N2O. Gabarito: C 46. (UFSC/2019) Saladas são, certamente, bons acompanhamentos para uma refeição que contém carne. A preparação de uma salada deve ser precedida pela desinfecção das folhas de vegetais com uma solução de água sanitária. Para isso, deve-se submergir as folhas na solução e lavá-las abundantemente com água após cerca de 15 minutos. Em seguida, prepara-se o molho pela ESTRATÉGIA VESTIBULARES – PROPRIEDADES FÍSICAS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS AULA 21 – PROPRIEDADES FÍSICAS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS 123 mistura de azeite de oliva com vinagre, sal de cozinha e suco de limão. A mistura deve ser agitada vigorosamente e despejada sobre as folhas. Pronto! Sua salada está pronta para o consumo. A receita descrita acima contém diversas substâncias químicas, algumas das quais estão representadas no quadro abaixo. Sobre o assunto e com base nas informações acima, é correto afirmar que: 01. a água sanitária usada para a desinfecção das folhas de vegetais é uma substância simples que possui como eletrólitos íons sódio e íons cloreto. 02. o molho para a salada descrito no enunciado constituirá uma mistura homogênea e termodinamicamente estável. 04. o molho para a salada descrito no enunciado será alcalino, considerando-se os componentes principais de seus ingredientes. 08. o azeite de oliva formará uma mistura heterogênea com a água residual que se encontra nas folhas da salada. 16. ao misturar o vinagre com o sal de cozinha, ocorrerá uma reação de neutralização entre moléculas de ácido acético e o cloreto de sódio. 32. ao misturar o azeite de oliva com o cloreto de sódio e o suco de limão, serão formadas moléculas de proteínas oriundas da reação do tripalmitato de glicerila com o ácido cítrico e o cloreto de sódio. Comentários: Julgando os itens, temos: 01. Errado. a água sanitária usada para a desinfecção das folhas de vegetais é uma substância composta que, ao sofrer dissociação libera os íons sódio (Na+) e íons hipoclorito (OCl-). 02. Errado. o molho para a salada descrito no enunciado constituirá uma mistura heterogênea bifásica e termodinamicamente estável. 04. Errado. o molho para a salada descrito no enunciado será ácido, considerando-se os componentes principais de seus ingredientes, como o ácido cítrico e o ácido acético. ESTRATÉGIA VESTIBULARES – PROPRIEDADES FÍSICAS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS AULA 21 – PROPRIEDADES FÍSICAS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS 124 08. Certo. o azeite de oliva formaráuma mistura heterogênea com a água residual que se encontra nas folhas da salada por se tratar de uma substância orgânica derivada de ácidos graxos de cadeia longa e, portanto, pouco polar. 16. Errado. ao misturar o vinagre com o sal de cozinha, não ocorre reação química, apenas uma dissolução do sal na solução aquosa do ácido. 32. Errado. ao misturar o azeite de oliva com o cloreto de sódio e o suco de limão, serão formadas moléculas de proteínas oriundas da reação do tripalmitato de glicerila com o ácido cítrico e o cloreto de sódio. Gabarito: 08 47. (UEL PR/2018) Leia o texto a seguir. Durante a vida e após a morte, o corpo humano serve de abrigo e alimento para diversos tipos de bactérias que produzem compostos químicos, como a cadaverina e a putrescina. Essas moléculas se formam da decomposição de proteínas, sendo responsáveis, em parte, pelo cheiro de fluidos corporais nos organismos vivos e que também estão associadas ao mau odor característico dos cadáveres no processo de putrefação. (Adaptado de: <http://qnint.sbq.org.br/novo/index.php? hash=molecula.248>. Acesso em: 22 maio 2017.) As fórmulas estruturais da cadaverina e da putrescina são apresentadas a seguir. Com base nos conhecimentos sobre funções orgânicas e propriedades de compostos orgânicos, assinale a alternativa que apresenta, corretamente, a característica dessas moléculas. a) Apresentam caráter ácido. b) Contém grupo funcional amida. c) Possuem cadeia carbônica heterogênea. d) Pertencem às aminas primárias. e) Classificam-se como apolares. Comentários: Julgando os itens, tem-se: a) Errado. Os grupos ácidos das funções orgânicas são: ácido sulfônico (-SO3H), ácido carboxílico (-COOH) e fenol (C6H5-OH). As moléculas apresentam a função amina, que apresenta caráter ácido. ESTRATÉGIA VESTIBULARES – PROPRIEDADES FÍSICAS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS AULA 21 – PROPRIEDADES FÍSICAS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS 125 b) Errado. A amida é observada quando existe ligação de um átomo de nitrogênio ao grupo carbonila (C=O). As moléculas do texto apresentam a função amina. c) Errado. As cadeias heterogêneas são formadas quando apresentam um átomo diferente de carbono entre átomos de carbono. As cadeias da questão são homogêneas, porque os átomos de nitrogênio não estão entre átomos de carbono. d) Certo. As aminas primárias são formadas por um átomo de nitrogênio ligado a um grupo alquila (derivado de alcano), alquenila (derivado de alceno) ou arila (derivado de aromáticos). e) Errado. As moléculas do texto são polares porque apresentam nitrogênios ligados a átomos de hidrogênios em uma estrutura piramidal. As funções aminas são bastante polares. Gabarito: D 48. (Escola Bahiana de Medicina e Saúde Pública/2017) Os ácidos metanoico, etanoico e benzoico são substâncias químicas que, em soluções aquosas, ionizam-se transferindo o próton H+ para a molécula de água. A reação de ionização é reversível e a maior ou menor capacidade na doação do próton pelo ácido carboxílico está relacionada a estabilidade da base conjugada e a polaridade e força da ligação O — H, fatores que dependem do átomo ou do grupo de átomos ligado ao carbono da carboxila. Os valores das constantes de equilíbrio dos ácidos, apresentados na tabela, servem para prever a força relativa dos ácidos. Considerando-se essas informações associadas aos conhecimentos sobre equilíbrio químico e admitindo-se o valor do produto iônico da água, Kw, igual a 1,0·10–14, é correto afirmar: a) A base conjugada do ácido metanoico é mais forte do que a base conjugada do ácido etanoico. b) O ácido etanoico libera o próton H+ mais facilmente do que os ácidos metanoico e benzoico. c) A substituição do átomo de hidrogênio ligado ao carbono no ácido metanoico pelo grupo fenil, — C6H5, implica no aumento do caráter ácido. d) O valor da constante de equilíbrio, Kb, para o ânion benzoato, C6H5COO–(aq), base conjugada do ácido benzoico, é de, aproximadamente, 1,6·10–10. e) A concentração de íons na solução aquosa do ácido benzoico é menor do que na do ácido etanoico, admitindo-se soluções com a mesma concentração molar. Comentários: ESTRATÉGIA VESTIBULARES – PROPRIEDADES FÍSICAS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS AULA 21 – PROPRIEDADES FÍSICAS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS 126 Quanto maior o valor de Ka, maior a acidez do ácido. Segundo os dados da tabela da questão, a ordem crescente de acidez é: ácido etanoico < ácido benzoico < ácido metanoico. A partir das informações, julga-se os itens: a) Errado. Quando o ácido é forte, a sua base conjugada é fraca. O ácido mais fraco apresenta a base conjugada mais forte. O ácido etanoico é mais fraco que o ácido metanoico, logo, a base conjugada do ácido etanoico é mais forte que a base conjugada do ácido metanoico. b) Errado. Quanto mais forte o ácido, maior a liberação de H+. O ácido metanoico é o mais forte e, portanto, libera mais H+. c) Errado. O composto formado por um fenil e o ácido metanoico é o ácido benzoico indicado na tabela. O ácido benzoico apresenta um Ka menor do que o ácido metanoico. d) Certo. Sabe-se que Kw = Ka·Kb (não se preocupe, essa fórmula será trabalhada na aula de equilíbrio iônico). Kw = Ka·Kb 10-14 = 6,3·10-5·Kb Kb = 1,58·10-10 e) Errado. O ácido etanoico é o ácido mais fraco, portanto, sofre menor ionização e produz menos íons em solução aquosa. Gabarito: D 49. (UNIRG TO/2017) O Brasil é um grande consumidor de biocidas. Dados da literatura apontam que os princípios ativos mais utilizados são o Glifosato e o 2,4 D (em herbicidas), o Endosulfan (em inseticidas), e o Carbendazin (em fungicidas). Assinale a única alternativa correta sobre tais substâncias. a) No 2,4 D, apenas o Carbono da carboxila tem hibridação sp3. b) Apenas o 2,4 D apresenta grupo funcional que apresenta caráter ácido. c) Todas são substâncias inorgânicas extremamente tóxicas aos seres vivos. d) O Glifosato apresenta um grupo funcional característico de amina secundária. ESTRATÉGIA VESTIBULARES – PROPRIEDADES FÍSICAS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS AULA 21 – PROPRIEDADES FÍSICAS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS 127 Comentários: Julgando os itens, tem-se: a) Errado. O carbono com hibridização sp3 possui apenas ligações simples. O carbono da carboxila possui uma ligação dupla e tem hibridização sp2. b) Errado. Os grupos orgânicos que conferem caráter ácido são: ácido sulfônico (-SO3H), ácido carboxílico (-COOH) e fenol (C6H5-OH). O glifosato e o 2,4 D apresentam carboxila (grupo substituinte da função ácido carboxílico). c) Errado. Todos os compostos apresentam cadeias carbônicas, logo, são compostos orgânicos. As substâncias orgânicas são definidas por “a maior parte das substâncias formadas por carbono, exceto Cgraf, Cdiamante, CO, CO2, H2CO3, HCO3- e CO32-. d) Certo. O Glifosato apresenta um nitrogênio ligado a dois átomos de carbono saturados. Gabarito: D 50. (Unimontes MG/2015) Considere as estruturas seguir: A ordem de acidez desses compostos pode ser CORRETAMENTE explicada na alternativa: a) Os orbitais sp3 das ligações C-H do etino têm menor caráter s que as ligações no etano e eteno e, portanto, é o menos ácido. b) O átomo de carbono hibridizado sp do etano polariza as ligações C-H, fazendo com que os hidrogênios sejam mais positivos e ácidos. c) Os elétrons dos orbitais 2s têm energia mais alta do que os orbitais 2p, mais próximos do núcleo, tornando o etino o composto menos ácido. d) Os átomos de carbono sp do etino são mais ácidos quando comparados aos átomos de carbono sp2 do eteno e sp3 do etano. Comentários: Sabendo que o Ka é uma medida experimental que determina a constante ácida e o pKa é a função logarítmica dessa constante. ↑Ka ↑ acidez ↓ pKa Julgando os itens, tem-se: a) Errado. O etino apresenta hibridização sp, maior caráter s (porque foi hibridizado um orbital s com um orbital p e os outrosdois orbitais p estão isolados) e, assim, confere maior caráter H C C H Etino pKa = 25 C C H H H H Eteno pKa = 44 C C H H H H H H Etano pKa = 50 ESTRATÉGIA VESTIBULARES – PROPRIEDADES FÍSICAS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS AULA 21 – PROPRIEDADES FÍSICAS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS 128 ácido. O etino apresenta menor valor de pKa, por isso, é o mais ácido entre os compostos listados. b) Errado. O etano apresenta hidridização sp3, enquanto o etino apresenta hibridização sp. O item estaria correto se a palavra etano fosse substituída por etino. c) Errado. Os elétrons do orbital 2p possuem mais energia que o orbital 2s, porém nos orbitais dos carbonos acontece hibridização: formação de novos orbitais de mesma energia. d) Certo. Quanto menor o valor de pKa, mais ácido é o composto. O etino é o composto listado de menor pKa e, assim, maior acidez. Gabarito: D 51. (Unimontes MG/2014) Considere as constantes de ácidos e de suas bases conjugadas: Em relação aos ácidos e bases conjugadas, assinale a alternativa CORRETA. a) Uma solução KH2PO4/ H3PO4 pode ser um sistema tampão. b) O ácido ascórbico, C6H8O6, é mais forte que o ácido fosfórico. c) A base conjugada do ácido fosfórico, H2PO42–, é muito forte. d) O ácido conjugado da piridina, C5H5N, é eletricamente neutro. Comentários: Quanto maior o valor de Ka, maior a acidez. Quanto maior o valor de Kb, maior a basicidade. Julgando os itens, tem-se: a) Certo. Futuramente, será visto os critérios de uma solução tampão. Uma solução tampão é formado por uma mistura de espécies ácidas e básicas, ou seja, na solução tem que apresentam uma espécie que capture prótons e uma espécie que libere prótons. O KH2PO4 apresenta o H2PO4- que é uma espécie capaz de capturar próton, enquanto o H3PO4 é uma espécie capaz de liberar próton. b) Errado. O ácido ascórbico, C6H8O6, apresenta Ka menor que o ácido fosfórico, logo, é um ácido mais fraco que o ácido carbônico. c) Errado. O ácido fosfórico é moderado, logo, a sua base conjugada é fraca. Somente ácidos fracos apresentam bases conjugadas fortes. d) Errado. A piridina é uma base, logo, captura prótons e forma o composto C5H5NH+, que apresenta carga elétrica positiva. ESTRATÉGIA VESTIBULARES – PROPRIEDADES FÍSICAS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS AULA 21 – PROPRIEDADES FÍSICAS DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS 129 Observação: o item correto dessa questão exige fundamentos que ainda não trabalhei, porém não se preocupe com isso. Escolhi essa questão porque os itens b, c e d são muito interessantes e excelentes para revisar os conteúdos dessa aula. Então, minha querida / meu querido: Gabarito: A 12. Considerações Finais das Aulas Eita aula boa! Essa aula te ajuda a revisar não só as principais funções orgânicas, mas também alguns fundamentos da Química Geral e Físico-Química. Antes de fechar essa aula, pegue um papel e escreva o nome de todas as funções orgânicas oxigenadas e nitrogenadas. No outro lado desse papel faça um mapa mental inserindo os termos: temperatura de fusão e ebulição, solubilidade, acidez e basicidade. Feito isso, agora sim: “O gênio é um por cento de inspiração e noventa e nove por cento de suor. “ Thomas Edison 13. Referências Figura 1 – Prateek Katyal/Unsplash. Disponível em < https://unsplash.com/photos/QX7f03DIK3A >. Acesso em 08 de maio de 2020. Figura 2 – Amazon. Disponível em < https://www.amazon.com/Winco-OM-13-Oil-Mop- 13-Inch/dp/B003HERFF4 >. Acesso em 07 de maio de 2020. Figura 3 –Ting Tian/Unsplash. Disponível em < https://unsplash.com/photos/al9eh9QkdPA>. Acesso em 07 de maio de 2020. @professorprazeres Folha de versão 06/02/2023 Introdução 1. Série Homóloga, Heteróloga e Isóloga. Série homóloga Série heteróloga Série isóloga 2. Temperatura De Fusão e Ebulição Intensidade das interações intermoleculares Massa molecular Formato da molécula 3. Solubilidade Estudo de caso 1 – grupos polares e a solubilidade Estudo de caso 2 – aumento da cadeia hidrocarbônica e a solubilidade Estudo de caso 3 – aumento do número de grupos polares e a solubilidade Estudo de caso 4 – influência iônica na solubilidade 4. Conceitos Modernos de Ácido e Base Conceito ácido-base de Bronsted-Lowry Conceito ácido-base de Lewis 5. Funções orgânicas com propriedades ácidas. Funções orgânicas ácidas Influência de grupos substituintes na acidez de compostos orgânicos 6. Funções orgânicas com propriedades básicas. Grupos substituintes básicos Influência de grupos substituintes na Basicidade de compostos orgânicos 7. Questões Fundamentais 8. Já Caiu nos Principais Vestibulares Temperatura de Fusão e Ebulição Solubilidade Acidez e Basicidade 9. Gabarito Sem Comentários 10. Gabarito das Questões Fundamentais 11. Questões Resolvidas E Comentadas 12. Considerações Finais das Aulas 13. Referências