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ÁCIDOS CARBOXÍLICOS Os ácidos carboxílicos são compostos que possuem como grupo funcional a carbonila (C=O), ligada a uma hidroxila (—OH), e que se denomina grupo carboxila. A carboxila pode ser representada por —COOH, ou ainda —CO2H. Nomenclatura IUPAC A nomenclatura de um ácido carboxílico é idêntica à de um hidrocarboneto. Apenas devemos iniciar o nome do composto com a palavra ácido seguida do nome da cadeia principal e substituir a terminação -o do hidrocarboneto pela terminação -oico. Para numerarmos a cadeia principal de um ácido carboxílico, devemos começar pelo carbono da carboxila. No caso de diácidos, triácidos, etc., devemos apenas acrescentar a terminação -dioico, -trioico, etc. ao nome do hidrocarboneto com o mesmo número de carbonos. Ácido metanoico (IUPAC) Ácido fórmico (usual) Ácido etanoico (IUPAC) Ácido acético (usual) H O C OH CH3 O C OH = Ácido 3-metilbutanoico Ácido pent-4-enoico CH CHOH O O 4 53 2 4 3 21 1 OHCH3 CH2 CH3 CH2 CH2 CH2C C Ácido hexanodioico Ácido adípico (usual) O O H HOH OH C C C C C C H H H H H H == SAIS DE ÁCIDOS CARBOXÍLICOS São compostos orgânicos derivados de ácidos carboxílicos obtidos por reações de neutralização com bases inorgânicas. Reação de neutralização C O OH CH3CH2 CH3CH2 + H2O+ NaOH C O O–Na+ → Nomenclatura IUPAC A nomenclatura de um sal de ácido carboxílico é análoga à nomenclatura dos sais inorgânicos. A terminação -ico do ácido de origem é substituída por -ato seguida da preposição de e do nome do cátion. 2-metilpropanoato de potássio H3C CH CH3 C O O–K+ Etanoato de cálcio ou acetato de cálcio Ca2+ C O O– CH3 2 ÉSTERES São compostos derivados dos ácidos carboxílicos, obtidos pela substituição do hidrogênio da carboxila por um radical carbônico. A reação entre um ácido carboxílico e um álcool (reação de esterificação) é uma das mais importantes para a obtenção dos ésteres. Tais compostos possuem o grupamento funcional carboxi. R O O R’ C Nomenclatura IUPAC A nomenclatura de um éster é derivada da nomenclatura dos ácidos carboxílicos. Deveremos apenas substituir a terminação -ico do ácido carboxílico pela terminação –ato, seguida da preposição de e do nome do radical ligado ao oxigênio. Para numerarmos a cadeia principal de um éster devemos começar pelo carbono do grupamento carboxi. Propanoato de etila H3C O CH2 C O CH2 CH3 1 2-metilbutanoato de fenila 234 CH3 CH3 O CH2 CH C O Aplicações dos ésteres Os ésteres são utilizados como flavorizantes na indústria alimentícia, na fabricação de doces, balas e refrigerantes e na indústria farmacêutica, na fabricação de xaropes e pastilhas, já que imitam o sabor e o odor de frutas. Os ésteres de cadeia longa são utilizados na fabricação de sabão. Fontes naturais dos ésteres Os ésteres são encontrados na natureza em essências de frutas, em óleos e gorduras animais e vegetais, nas ceras (de abelha, carnaúba) e nos fosfatídeos (lecitina do ovo, cefalina do cérebro). Reação de esterificação Um dos principais métodos de síntese de ésteres é a reação de esterificação direta ou esterificação de Fischer. Essa reação consiste em uma desidratação intermolecular entre uma molécula de um ácido carboxílico e uma molécula de álcool, catalisada por ácidos inorgânicos fortes e concentrados, como HCl e H2SO4. MÓDULO 05 FRENTE C 67Bernoulli Sistema de Ensino QUÍMICA Ácidos, sais carboxílicos e ésteres Meu Bern ou lli Essa reação é reversível e, à temperatura ambiente, apresenta um rendimento da ordem de 60%. Para aumentarmos o rendimento da reação, ou seja, deslocarmos o equilíbrio no sentido dos produtos, devemos, à medida que a água se forma, eliminá-la do sistema. Isso pode ser feito pela adição de CaO, que, ao reagir com a água, produz Ca(OH)2(s). A equação genérica que representa a esterificação é a seguinte: C O OH + HO R' CR O O R' + H2O H+ �R Exemplo: H3C CH2 CH3+ + H2OHO CH2 CH3 H+ �C O OH H3C C O O A reação de esterificação no sentido inverso é denominada hidrólise. Reação de transesterificação Atualmente, um tipo de reação de produção de ésteres tem recebido bastante destaque na mídia, a transesterificação. Por meio dessa reação é possível obter o biodiesel. A reação de transesterificação consiste em uma reação entre um éster e um álcool, catalisada por ácidos ou bases fortes, que origina um novo éster e um novo álcool. A equação genérica que representa a transesterificação é a seguinte: R RR’+ HO R”+ HO R” R’ �C O O C O O O biodiesel é um combustível renovável (biocombustível) e biodegradável, obtido, comumente, a partir da reação de transesterificação entre um triacilglicerol, de origem animal ou vegetal, e um álcool, na presença de um catalisador ácido ou básico. Exemplo: OH H2C C (CH2)6(CH CHCH2)2(CH2)4CH3 O O O O C (CH2)6(CH CHCH2)2(CH2)4CH3 O O HC C (CH2)6(CH CHCH2)2(CH2)4CH3 O H2C C (CH2)6(CH CHCH2)(CH2)7CH3 3HO CH2CH3 O + + + H2C OHHC OHH2C 2CH3CH2 C (CH2)6(CH CHCH2)(CH2)7CH3 O OCH3CH2 Glicerina A mistura dos ésteres formados é denominada biodiesel. Os álcoois mais utilizados na produção do biodiesel são o metanol e o etanol. EXERCÍCIOS DE FIXAÇÃO 01. (UEMA–2015) A bactéria anaeróbia Clostridium botulinum é um habitante natural do solo que se introduz nos alimentos enlatados mal preparados e provoca o botulismo. Ela é absorvida no aparelho digestivo e, cerca de 24 horas, após a ingestão do alimento contaminado, começa a agir sobre o sistema nervoso periférico causando vômitos, constipação intestinal, paralisia ocular e afonia. Uma medida preventiva contra esse tipo de intoxicação é não consumir conservas alimentícias que apresentem a lata estufada e odor de ranço, devido à formação da substância CH3CH2CH2COOH. O composto químico identificado, no texto, é classificado como A) cetona. B) aldeído. C) ácido carboxílico. D) éster. E) éter. 02. (UFMG) Que função NÃO está presente na estrutura? COOH O O A) Álcool C) Éter E) Alqueno B) Cetona D) Ácido 03. (UFRRJ) O corpo humano excreta moléculas de odor peculiar. Algumas são produzidas por glândulas localizadas nas axilas. A substância em questão é o ácido 3-metil-2-hexenoico. A cadeia carbônica dessa substância é classificada como A) acíclica, normal, saturada, homogênea. B) acíclica, ramificada, insaturada, homogênea. C) acíclica, ramificada, saturada, heterogênea. D) alifática, normal, saturada, heterogênea. E) alicíclica, ramificada, saturada, homogênea. 04. (PUC RS) As indústrias costumam adicionar aos alimentos determinados aditivos com a finalidade de conservar, colorir, acidificar, espessar, entre outras. Sobre um desses aditivos alimentares, o benzoato de sódio, é CORRETO afirmar que A) pertence à função éster. B) tem fórmula molecular C6H5ONa. C) pode ser obtido a partir da reação de fenol com hidróxido de sódio. D) é um sal orgânico de caráter básico. E) é obtido a partir da reação de ácido benzoico, de fórmula molecular CH3COOH. Frente C Módulo 05 68 Coleção Estudo 4V Meu Bern ou lli EXERCÍCIOS PROPOSTOS Instrução: Leia o texto a seguir para responder à questão 01. O óleo da amêndoa da andiroba, árvore de grande porte encontrada na região da Floresta Amazônica, tem aplicações medicinais como antisséptico, cicatrizante e anti-inflamatório. Um dos principais constituintes desse óleo é a oleína, cuja estrutura química está representada a seguir. OH oleína O 01. (UEA-AM–2014) Na estrutura da oleína são encontrados grupos funcionais característicos da função orgânica A) ácido carboxílico. B) álcool. C) cetona. D) aldeído. E) éster. 02. (UERJ) Os cães conhecem seus donos pelo cheiro. Isso se deve ao fato de os seres humanos apresentarem, junto à pele, glândulas que produzem e liberam ácidos carboxílicos. A mistura desses ácidos varia de pessoa para pessoa, o que permite a animais de faro bem desenvolvido conseguir discriminá-la. Com o objetivo detestar tal discriminação, um pesquisador elaborou uma mistura de substâncias semelhantes à produzida pelo dono de um cão. Para isso, ele usou substâncias genericamente representadas por: A) RCHO B) RCOOH C) RCH2OH D) RCOOCH3 03. (UFRRJ) O vinho, o vinagre, a acetona e o éter etílico são apenas alguns exemplos de compostos orgânicos que estão presentes no nosso cotidiano. Observe as estruturas dos compostos representadas a seguir: O1- 2- 4- 5- 3- O O O OH OH H Indique as funções às quais elas pertencem, respectivamente: A) aldeído, cetona, éter, álcool e ácido carboxílico. B) éter, cetona, ácido carboxílico, álcool e aldeído. C) ácido carboxílico, álcool, cetona, éter e aldeído. D) éter, álcool, aldeído, cetona e ácido carboxílico. E) cetona, aldeído, éter, ácido carboxílico e álcool. NBRT 04. (UDESC) Associe o composto químico representado na Coluna I à respectiva função orgânica na Coluna II. Coluna I Coluna II CH3(1) C CH3 O CH3(2) CH2 C O H CH3(3) C OCH3 O CH3(4) O CH2 CH3 CH3(5) C OH O ( ) éter ( ) ácido carboxílico ( ) cetona ( ) aldeído ( ) éster A sequência CORRETA, de cima para baixo, é: A) 4 – 5 – 1 – 2 – 3 B) 4 – 3 – 1 – 2 – 5 C) 3 – 5 – 2 – 1 – 4 D) 3 – 5 – 1 – 4 – 2 E) 3 – 2 – 4 – 5 – 1 Instrução: Leia o texto a seguir para responder à questão 05. Anderson Silva ainda não deu sua versão sobre ter sido flagrado no exame antidoping, conforme divulgado na noite de terça-feira. O fato é que a drostanolona, substância encontrada em seu organismo, serve para aumentar a potência muscular – e traz uma série de problemas a curto e longo prazos. Disponível em: <http://sportv.globo.com/site/combate/ noticia/2015/02/medica-explica-substancia-em-exame-de- anderson-silva-drostanolona.html>. Acesso em: 16 abr. 2015. 05. (FMP-RJ–2016) O Propionato de Drostanolona é um esteroide, também conhecido pelo nome comercial Masteron, preferido entre os fisiculturistas, por apresentar uma série de vantagens sobre outras drogas sintéticas. Sua fórmula estrutural é O O H H H H O e apresenta as seguintes funções orgânicas: A) Aldeído e ácido carboxílico. B) Aldeído e éter. C) Éter e cetona. D) Éster e fenol. E) Éster e cetona. Ácidos, sais carboxílicos e ésteres Q U ÍM IC A 69Bernoulli Sistema de Ensino Meu Bern ou lli 06. (Mackenzie-SP–2014) Observe as representações a seguir: hidrogênniocarbono oxigênio A B C D E As estruturas A, B, C, D e E, representadas anteriormente, correspondem a cinco compostos orgânicos oxigenados que pertencem, respectivamente, às funções orgânicas A) álcool, éter, éster, cetona e aldeído. B) aldeído, cetona, ácido carboxílico, álcool e éster. C) álcool, cetona, éster, éter e ácido carboxílico. D) aldeído, éter, éster, cetona e ácido carboxílico. E) álcool, éster, éter, cetona e aldeído. 07. (UNAERP-SP) A substância a seguir, é utilizada como conservante na indústria alimentícia com o código P.I. COOH Seu nome oficial, segundo a IUPAC, é: A) benzaldeído B) benzeno C) ciclo-hexanol D) ácido benzoico E) aceto-fenona 08. (UCS-RS) Um dos principais componentes responsáveis pelo odor desagradável da transpiração é o ácido 3-metil- hex-2-enoico, produzido por bactérias que se alimentam do material liberado pelas glândulas localizadas nas axilas. Assinale a alternativa que apresenta a estrutura CORRETA desse ácido. O H3CA) CH2 CH2 CH3 CHC C OH O H3C CH2 CH2 CH3 CHC CCH2 OH O H3CB) CH2 CH CH3 CH2C C OH O H3CE) CH2 CH CH CH3 CH C OH O H3CC) CH CH3 CH2C CCH2 OH D) 09. (UEG-GO) Os ésteres são compostos orgânicos com importantes aplicações industriais. São usados como essências de frutas e aromatizantes na indústria alimentícia, farmacêutica e cosmética. Por exemplo, o hexanoato de etila é utilizado como essência de abacaxi. A estrutura química que representa essa essência é: O A) CH3 CH2CH2 CH2 CH2 COCH2CH3 CH3 CH2CH2 CH2 CH2 CH2 OCH2CH3 O CH3 CH2CH2 CH2 CH2 CNHCH2CH3 O CH3 CH2CH2 CH2 CH2 CCH2 CH3 O CH3 CH2CH2 CH2 CH2COCH2 CH3 B) E) C) D) 10. (UFPI) Os aromas da banana e do abacaxi estão relacionados com as estruturas dos dois ésteres dados a seguir. Escolha a alternativa que apresenta os nomes sistemáticos das duas substâncias orgânicas. CH3 C O CH2CH2 CH2OCH2 Aroma de banana Aroma de abacaxi CH3 CH3 C O CH2 CH2 OCH2CH3 A) Acetilpentanoato e Etilbutanoato B) Etanoato de pentila e Butanoato de etila C) Pentanoato de etila e Etanoato de butila D) Pentanoato de acetila e Etanoato de butanoíla E) Acetato de pentanoíla e Butanoato de acetila 11. (Unimar-SP) Um tecido de grande complexidade e não totalmente conhecido é a pele humana. Sabe-se que ácidos carboxílicos voláteis são responsáveis, geralmente, pelo odor que exalamos. Estes ácidos são característicos do indivíduo e podem ser detectados pelos cães da polícia em perseguição a um fugitivo, por exemplo. Muitos desses ácidos são malcheirosos e produzidos por bactérias que metabolizam o material exalado pelas glândulas sebáceas das axilas. Entre esses ácidos está o ácido 3-metil-2- hexenoico: CH3 CH3 CCH2 CH2 OH CHC O 3IT8 Frente C Módulo 05 70 Coleção Estudo 4V Meu Bern ou lli São feitas as seguintes afirmações: I. Os desodorantes existentes no mercado contêm antissépticos que matam as bactérias. II. Os desodorantes possuem substâncias básicas que reagem com os ácidos formando sais inodoros. III. Os desodorantes contêm substâncias perfumadas que neutralizam (mascaram) os odores desagradáveis. IV. O bicarbonato de sódio pose ser usado como desodorante, pois reage com o ácido carboxílico malcheiroso produzindo sal inodoro, água e gás carbônico. Assinale a alternativa CORRETA. A) Todas são verdadeiras. B) Apenas uma delas é verdadeira. C) Apenas I e III são verdadeiras. D) Apenas três delas são verdadeiras. E) Todas estão incorretas. 12. (ITA-SP) Considere as seguintes substâncias: I. H3C—CH2—CHO II. H3C—CH2—CO—CH3 III. H3C—CH2—O—CH3 IV. H3C—CH2—CO—O—CH3 e as seguintes funções químicas: A. Ácido carboxílico B. Álcool C. Aldeído D. Cetona E. Éster F. Éter A alternativa que associa CORRETAMENTE as substâncias com as funções químicas é A) ID; IIC; IIIE; IVF. B) IC; IID; IIIE; IVA. C) IC; IID; IIIF; IVE. D) ID; IIC; IIIF; IVE. E) IA; IIC; IIIE; IVD. 13. (UFPR–2016) Um dos parâmetros que caracteriza a qualidade de manteigas industriais é o teor de ácidos carboxílicos presentes, o qual pode ser determinado de maneira indireta, a partir da reação desses ácidos com etanol, levando aos ésteres correspondentes. Uma amostra de manteiga foi submetida a essa análise e a porcentagem dos ésteres produzidos foi quantificada, estando o resultado ilustrado no diagrama a seguir. Composição de ésteres formados C8H16O2 C14H28O2 C6H12O2 C10H20O2 C12H24O2 O ácido carboxílico presente em maior quantidade na amostra analisada é o A) butanoico. B) octanoico. C) decanoico. D) dodecanoico. E) hexanoico. RNFB JHWN SEÇÃO ENEM 01. (Enem–2015) Uma forma de organização de um sistema biológico é a presença de sinais diversos utilizados pelos indivíduos para se comunicarem. No caso das abelhas da espécie Apis mellifera, os sinais utilizados podem ser feromônios. Para saírem e voltarem de suas colmeias, usam um feromônio que indica a trilha percorrida por elas (Composto A). Quando pressentem o perigo, expelem um feromônio de alarme (Composto B), que serve de sinal para um combate coletivo. O que diferencia cada um desses sinais utilizados pelas abelhas são as estruturas e funções orgânicas dos feromônios. CH2OH CH3COO(CH2)CH CH3 CH3 Composto A Composto B QUADROS, A. L. Os feromônios e o ensino de química. Química Nova na Escola, n. 7, maio 1998 (Adaptação). As funções orgânicas que caracterizam os feromônios de trilha e de alarme são, respectivamente, A) álcool e éster. B) aldeído e cetona. C) éter e hidrocarboneto. D) enol e ácido carboxílico. E) ácido carboxílicoe amida. 02. (Enem–2012) A produção mundial de alimentos poderia se reduzir a 40% da atual sem a aplicação de controle sobre as pragas agrícolas. Por outro lado, o uso frequente dos agrotóxicos pode causar contaminação em solos, águas superficiais e subterrâneas, atmosfera e alimentos. Os biopesticidas, tais como a piretrina e a coronopilina, têm sido uma alternativa na diminuição dos prejuízos econômicos, sociais e ambientais gerados pelos agrotóxicos. Piretrina Coronopilina O HO O O O O H H O H Identifique as funções orgânicas presentes simultaneamente nas estruturas dos dois biopesticidas apresentados. A) Éter e éster. B) Cetona e éster. C) Álcool e cetona. D) Aldeído e cetona. E) Éter e ácido carboxílico. Ácidos, sais carboxílicos e ésteres Q U ÍM IC A 71Bernoulli Sistema de Ensino Meu Bern ou lli 03. (Enem–2012) A própolis é um produto natural conhecido por suas propriedades anti-inflamatórias e cicatrizantes. Esse material contém mais de 200 compostos identificados até o momento. Entre eles, alguns são de estrutura simples, como é o caso do C6H5CO2CH2CH3, cuja estrutura está mostrada a seguir. C O O CH2CH3 O ácido carboxílico e o álcool capazes de produzir o éster em apreço por meio da reação de esterificação são, respectivamente, A) ácido benzoico e etanol. B) ácido propanoico e hexanol. C) ácido fenilacético e metanol. D) ácido propiônico e cicloexanol. E) ácido acético e álcool benzílico. 04. (Enem–2010) No ano de 2004, diversas mortes de animais por envenenamento no zoológico de São Paulo foram evidenciadas. Estudos técnicos apontam suspeita de intoxicaçao por monofluoracetato de sódio, conhecido como composto 1 080 e ilegalmente comercializado como raticida. O monofluoracetato de sódio é um derivado do ácido monofluoracético e age no organismo dos mamíferos bloqueando o ciclo de Krebs, que pode levar à parada da respiração celular oxidativa e ao acúmulo de amônia na circulação. Monofluoracetato de sódio O–Na+ O F Disponível em: <http//www1.folha.uol.com.br>. Acesso em: 05 ago. 2010 (Adaptação). O monofluoracetato de sódio pode ser obtido pela A) desidrataçao do ácido monofluoracético, com liberação de água. B) hidrólise do ácido monofluoracético, sem formação de água. C) perda de íons hidroxila do ácido monofluoracético, com liberação de hidróxido de sódio. D) neutralização do ácido monofluoracético usando hidróxido de sódio, com liberação de água. E) substituição dos íons hidrogênio por sódio na estrutura do ácido monofluoracético, sem formação de água. 05. Acredite se quiser Quatro décadas depois de sua morte, o corpo de João XXIII é encontrado em perfeito estado “Não é milagre algum.” A frase é do médico legista e professor titular da Universidade Federal do Rio de Janeiro, Nelson Massini, sobre o excelente estado de conservação do corpo do papa João XXIII. Para o médico legista Massini, existem muitas causas que podem explicar o porquê de a carcaça humana não apodrecer. Apesar de o corpo de João XXIII não ter sido embalsamado, ficou protegido por três caixões vedados. Depois disso os esquifes foram colocados numa tumba fria de mármore. Tanta proteção deve ter impedido a presença do oxigênio, essencial para que a carne se desfaça. A aparência “saudável” do Papa pode ser também graças a um processo químico chamado saponificação, que ocorre às vezes com cadáveres. Na ausência da umidade e da temperatura favorável à putrefação, a gordura da pele adquire a aparência e a consistência do sabão. ISTOÉ, n. 1 644, 04 abr. 2001 (Adaptação). O processo de saponificação ocorre em duas etapas. A primeira etapa consiste na hidrólise da gordura (triglicerídeo), decomposição da gordura pela água que origina um triálcool (glicerol) e três mols de ácido graxo. Na segunda etapa, o ácido graxo é neutralizado por uma substância de caráter básico, originando o sabão. No processo de saponificação, forma-se o sabão, um A) sal de ácido graxo de caráter básico. B) ácido graxo de caráter ácido. C) composto molecular de caráter básico. D) composto iônico que apresenta um grupo carboxila. E) sal de ácido graxo de caráter ácido. GABARITO Fixação 01. C 03. B 02. A 04. D Propostos 01. A 02. B 03. D 04. A 05. E 06. D 07. D 08. A 09. A 10. B 11. A 12. C 13. E Seção Enem 01. A 02. B 03. A 04. D 05. A Frente C Módulo 05 72 Coleção Estudo 4V Meu Bern ou lli