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Hidrocarbonetos são compostos formados exclusivamente por carbono e hidrogênio. MÓDULO 22 HIDROCARBONETOS FUNÇÕES ORGÂNICAS Função orgânica é um grupo de substâncias com propriedades químicas semelhantes devido à um grupo funcional em comum. Durante pouco tempo, a Química Orgânica se desenvolveu muito rapidamente, originando milhões de compostos orgânicos descobertos em proporção exponencial. Com isso, necessitou-se do estabelecimento de regras de nomenclatura, visando o uso comum em todos os países. Para tanto, a IUPAC (International Union of Pure and Applied Chemistry) estabeleceu a nomenclatura oficial para os compostos orgânicos. Mesmo assim, muitos países ainda utilizam a nomenclatura usual que foram consagrados para alguns compostos. Nomenclatura IUPAC A nomenclatura oficial dos compostos orgânicos leva em consideração o número de carbonos que os compõe, os tipos de ligações entre eles e a função a que pertencem. Assim, o nome de uma cadeia aberta normal, por exemplo, é constituído de três partes: um prefixo, um intermediário e um sufixo. Veja, resumidamente, os componentes básicos da nomenclatura de um composto orgânico: Prefixo (no de C) Intermediário (tipo de ligação) Sufixo (função) 1 C – MET 2 C – ET 3 C – PROP 4 C – BUT 5 C – PENT 6 C – HEX 7 C – HEPT 8 C – OCT 9 C – NON 10 C – DEC 11 C – UNDEC 12 C – DODEC Saturadas – AN Insaturadas 1 dupla – EN 2 duplas – DIEN 3 duplas – TRIEN 1 tripla – IN 2 triplas – DIIN 3 triplas – TRIIN 1 dupla e 1 tripla - ENIN hidrocarboneto O álcool OL aldeído AL cetona ONA Ácido Carboxílico OICO Exemplos: 1) H3C – CH2 – CH3 Prefixo: PROP (3 átomos de carbono) Intermediário: AN (ligação simples entre carbonos) Sufixo: O (função: hidrocarboneto) Nome: PROP+AN+O = PROPANO 2) H3C – CH2 – OH Prefixo: ET (2 átomos de carbono) Intermediário: AN (ligação simples entre carbonos) Sufixo: OL (função: álcool) Nome: ET+NA+OL = ETANOL Prefixo: BUT (4 átomos de carbono) Intermediário: AN (ligação simples entre carbonos) Sufixo: AL (função: aldeído) Nome: BUT+AN+AL = BUTANAL Prefixo: PENT (5 átomos de carbono) Intermediário: AN (ligação simples entre carbonos) Sufixo: ÓICO (função: ácido carboxílico) Nome: PENT+NA+OICO = ÁCIDO PENTANOICO Prefixo: PROP (3 átomos de carbono) Intermediário: AN (ligação simples entre carbonos) Sufixo: ONA (função: cetona) Nome: PROP+AN+ONA = PROPANONA Hidrocarbonetos Por definição, dizemos que: 1 MÓDULO 22 HIDROCARBONETOS Consequentemente, os hidrocarbonetos obedecem à fómula geral CxHy . Veja que a existência apenas de carbono e hidrogênio, em compostos desse tipo, justifica muito bem o nome hidrocarboneto (hidro, do hidrogênio, e carboneto, do carbono). Os hidrocarbonetos constituem uma classe de compostos orgânicos muito grande, variada e importante, pois englobam o petróleo e seus derivados, o gás natural etc. Alcanos Alcanos (ou hidrocarbonetos parafínicos) são hidrocarbonetos acíclicos e saturados , isto é, que têm cadeias abertas e apresentam apenas ligações simples entre seus carbonos. Exemplos: Generalizando, temos: CnH2n+2 Veja que, na fórmula geral CnH2n+2 , à medida que n assume os valores 1,2,3,4, e assim por diante, estamos reproduzindo as fórmulas dadas acima. Os alcanos são os formadores do petróleo e do gás natural. São muito importantes como combustíveis — gás de cozinha, gasolina, querosene, óleo diesel etc. Eles representam também o ponto de partida da indústria petroquímica, que os utiliza para produzir milhares de derivados — plásticos, tintas, fibras têxteis, borrachas sintéticas etc. A presença dos alcanos em nossa vida Gás metano (CH4) O gás metano é um excelente combustível encontrado no gás natural e no biogás. O Gás Natural é um combustível fóssil que se encontra na natureza, normalmente em reservatórios profundos no subsolo, associado ou não ao petróleo. Assim como o petróleo, ele resulta da degradação da matéria orgânica, fósseis de animais e plantas pré- históricas, sendo retirado da terra através de perfurações. Inodoro, incolor e de queima mais limpa que os demais combustíveis, o Gás Natural é resultado da combinação de hidrocarbonetos gasosos, nas condições normais atmosféricas de pressão e temperatura, contendo, principalmente, metano. O biogás é um dos produtos da decomposição anaeróbia (ausência de oxigênio gasoso) da matéria orgânica, que se dá através da ação de determinadas espécies de bactérias. O biogás é composto principalmente por metano (CH4). Pode ser produzido artificialmente com o uso de um equipamento chamado biodigestor anaeróbico. Gás de cozinha 2 MÓDULO 22 HIDROCARBONETOS O Gás Liquefeito de Petróleo (GLP) é composto de uma mistura basicamente de 2 gases: Propano (C3H8) e Butano (C4H10). Esta mistura é de normalmente de 50% de cada um desses 2 produtos, sendo que o GLP é inodoro (não tem cheiro). Mercaptanas (R-SH) são adicionadas ao gás de cozinha, as quais proporcionam aquele cheiro desagradável quando há vazamento. Gasolina A gasolina é um combustível obtido da destilação fracionada do petróleo e é constituída basicamente por hidrocarbonetos e, em menor quantidade, por produtos oxigenados. Esses hidrocarbonetos são, em geral, mais "leves" do que aqueles que com põem o óleo diesel, pois são formados por moléculas de menor cadeia carbônica (normalmente de 4 a 12 átomos de carbono). Além dos hidrocarbonetos e dos oxigenados, a gasolina também pode conter compostos de enxofre e compostos de nitrogênio. Octanagem ou índice de octano é o índice de resistência à detonação de combustíveis usados em motores (tais como gasolina, álcool, GNV e GPL Auto). O índice faz relação de equivalência à resistência de detonação de uma mistura percentual de isoctano (2,2,4 trimetilpentano) e n-heptano. Assim, uma gasolina de octanagem 87 apresenta resistência de detonação equivalente a uma mistura de 87% de isoctano e 13% de n-heptano. Entretanto, são possíveis valores superiores a 100 para a octanagem ; uma gasolina com octanagem 120 apresentará na mesma escala uma resistência 20% superior à do isoctano. Alquenos Alcenos (também chamados alquenos, olefinas ou hidrocarbonetos etilênicos) são hidrocarbonetos acíclicos contendo uma única ligação dupla em sua cadeia carbônica. Exemplos: Generalizando, temos: CnH2n Conforme n seja igual a 2,3,4,5..., teremos as fórmulas moleculares dos sucessivos alcenos. A presença dos alcenos em nossa vida O composto mais simples da família dos alcenos é o eteno ou etileno (CH2=CH2 ). Ele é produzido por frutos verdes e age no amadurecimento desses frutos. Quando se embrulham bananas em jornal, por exemplo, “aprisiona-se” o etileno, o que acelera o amadurecimento das bananas. Imitando a natureza, muitos estabelecimentos comerciais utilizam esse gás para promover o amadurecimento rápido de frutos. 3 http://pt.wikipedia.org/wiki/Combust%C3%ADvel http://pt.wikipedia.org/wiki/Hidrocarboneto http://pt.wikipedia.org/wiki/Diesel http://pt.wikipedia.org/wiki/Hidrocarbonetos http://pt.wikipedia.org/w/index.php?title=Oxigenados&action=edit&redlink=1 http://pt.wikipedia.org/wiki/Enxofre http://pt.wikipedia.org/wiki/Nitrog%C3%AAnio http://pt.wikipedia.org/wiki/Detona%C3%A7%C3%A3o http://pt.wikipedia.org/wiki/Gasolina http://pt.wikipedia.org/wiki/%C3%81lcool http://pt.wikipedia.org/wiki/GNV http://pt.wikipedia.org/wiki/GPL_Auto http://pt.wikipedia.org/wiki/Isoctano http://pt.wikipedia.org/wiki/2%2C2%2C4_trimetilpentano http://pt.wikipedia.org/wiki/2%2C2%2C4_trimetilpentano http://pt.wikipedia.org/wiki/N-heptano MÓDULO 22 HIDROCARBONETOS Do ponto de vista industrial e econômico, deve- se lembrar que o etileno é o 4º produto químico mais fabricado no mundo, perdendo apenas para o H2SO4 , o O2 e o CaO. O etileno é produzido, principalmente, pelo craqueamento da nafta resultante do refino do petróleo e do tratamento do gásnatural. A maior parte do etileno é, em seguida, transformada em polietileno, um dos plásticosmais utilizados da atualidade, com o qual são fabricados sacos para embalagens, cortinas de banheiro, toalhas de mesa, embalagens para produtos de limpeza, garrafas de água mineral etc. Alcadienos (ou dienos) Alcadienos (ou simplesmente dienos) são hidrocarbonetos acíclicos contendo duas ligações duplas em sua cadeia carbônica. Exemplos: Generalizando, temos: CnH2n+2 A presença dos dienos (e polienos) em nossa vida Os dienos simples não existem na natureza. São, porém, preparados em grande quantidade pela indústria petroquímica, visando à produção de polímeros e borrachas sintéticas. Um dieno importante é o 2-metil- buta-1,3-dieno, chamado usualmente de isopreno: A molécula do isopreno é chamada de unidade isoprênica, pois, unindo-se a 2, 3, 4... n moléculas iguais, forma moléculas múltiplas (C5H8)n de cadeias abertas ou fechadas, denominadas terpenos. Os terpenos e seus derivados oxigenados são os principais formadores dos óleos essenciais ou aromáticos. A unidade isoprênica (C5H8) é também a unidade básica na estrutura de inúmeras substâncias coloridas e na da borracha. Por que nosso mundo é colorido? A natureza é, sem dúvida, bastante colorida. Quando elétrons vibram, indo e voltando rapidamente entre os vários níveis energéticos existentes na eletrosfera de um átomo, é produzida luz. Para cada salto, é emitido um fóton — isto é, uma luz monocromática, de comprimento de onda (cor) bem definido. Desse fato resultam os espectros de emissão, formados por raias ou bandas coloridas, que servem, inclusive, para identificar o átomo emissor da luz. Em temperaturas elevadas, átomos com muitos elétrons emitem tantas raias que o espectro se torna contínuo e a presença simultânea de todas as cores se traduz na cor branca. Quando a luz branca incide sobre um objeto, ocorre, de forma simplificada, o seguinte: 4 MÓDULO 22 HIDROCARBONETOS A cenoura, por exemplo, tem cor amarelo- alaranjada porque o β-caroteno nela existente absorve a cor verde-azulada (comprimento de onda entre 400 e 500 nm) e reflete os comprimentos de onda que produzem, em nosso cérebro, a sensação do amarelo-alaranjado. Mas por que o β-caroteno absorve somente as radiações de comprimento de onda entre 400 e 500 nm? A resposta está em sua própria estrutura. Note que existe, em sua estrutura, um sistema que alterna ligações “dupla-simples-dupla-simplesdupla etc.” e que é chamado de sistema de ligações conjugadas. Esse sistema dá aos elétrons das ligações duplas uma mobilidade maior que, no caso, corresponde à vibração no comprimento de onda correspondente ao verde-azulado. Sendo assim, os elétrons absorvem a energia correspondente a esse comprimento de onda e enxergamos a chamada cor complementar, que é o amarelo-alaranjado. Alquinos Alcinos (ou alquinos ou hidrocarbonetos acetilênicos) são hidrocarbonetos acíclicos contendo uma única ligação tripla em sua cadeia carbônica. Exemplos: Generalizando, temos: CnH2n-2. A presença dos alcinos em nossa vida O alcino mais importante é o C2H2, chamado vulgarmente de acetileno. Ele é produzido facilmente, colocando-se o carbureto ou carbeto de cálcio (um sólido branco, de fórmula CaC2 , que é vendido em lojas de ferragens) em contato com a água: O carbureto reage tão facilmente com a água que deve ser guardado em latas bem fechadas, para evitar o contato com a umidade do ar. A queima do acetileno produz chama muito quente e luminosa, segundo a reação: Por esse motivo, o acetileno éutilizado em lanternas para exploração de cavernas. Hoje, é o combustível empregado nos maçaricos oxiacetilênicos, capazes de produzir temperaturas muito elevadas (da ordem de 3.000 ° C), prestando-se por isso à solda e ao corte de metais. Além disso, a partir dele são produzidos muitos derivados, que servem como matérias-primas para indústrias de plásticos, fios têxteis, borrachas sintéticas etc. TESTE DE BAYER - O teste de Bayer consiste no descoramento da solução de permanganato de potássio pela ligação múltipla de um alqueno ou alquino, com formação de um precipitado marrom (MnO2). TESTE COM SOLUÇÃO DE BROMO EM TETRACLORETO DE CARBONO - Ligações múltiplas de alquenos e alquinos descoram a solução de bromo em tetracloreto de carbono devido à formação de dibrometo ou tetrabrometo, incolores. Ciclanos Ciclanos (ou cicloalcanos ou cicloparafinas) são hidrocarbonetos cíclicos contendo apenas ligações simples (isto é, hidrocarbonetos cíclicos e saturados). Exemplos: 5 MÓDULO 22 HIDROCARBONETOS Generalizando, temos: CnH2n Como você notou, é comum representá-los pela figura geométrica indicativa do ciclo ou anel. Hidrocarbonetos aromáticos Hidrocarbonetos aromáticos são os que possuem um ou mais anéis benzênicos (ou aromáticos) em sua molécula. O benzeno (e o anel benzênico ou aromático) é representado da seguinte maneira: O benzeno é um líquido incolor, volátil, inflamável e muito tóxico. Outros exemplos: Os hidrocarbonetos aromáticos são uma família tão numerosa que é impossível representá-los por uma única fórmula geral. É interessante notar, também, que os hidrocarbonetos aromáticos formam tantos derivados, e de tal importância, que a “Química dos aromáticos“ é considerada, às vezes, um ramo especial dentro da Química Orgânica. A estrutura do benzeno A estrutura de Kekulé para o benzeno (C6H6) admitia três ligações duplas alternadas. No entanto, o comprimento da ligação carbono-carbono no benzeno (1,40Å) é intermediário ao da ligação dupla (1,34Å) e da ligação simples (1,54Å). Isso significa que, no benzeno, a ligação carbono-carbono não é dupla nem simples: é uma ligação intermediária. Observe que na estrutura de Kekulé é possível mudar a posição das ligações π. Essas estruturas são chamadas estruturas de ressonância. A verdadeira estrutura do benzeno apresenta uma ligação pi deslocalizada, isto é, uma nuvem eletrônica ligando os seis átomos de carbono formada pela superposição dos orbitais p. Por esse motivo, o benzeno é re presentado esque - ma ticamente desta forma: Híbrido de Ressonância 6 MÓDULO 22 HIDROCARBONETOS Observações: 1. As estruturas de ressonância não existem. 2. Só existe uma estrutura para o benzeno, que é intermediária a essas duas estruturas (o híbrido de ressonância). 3. Não existe equilíbrio entre as estruturas de ressonância, pois estas não existem. Aromaticidade Aromaticidade é a estabilidade especial dos compostos devido à conjugação cíclica de ressonância. Esses compostos se assemelham ao benzeno. O conceito de composto aromático é estendido além dos diversos derivados do benzeno (fenol, anilina, ácido benzoico, etc.), como ocorre com os derivados do antraceno, naftaleno e fenantreno, que apresentam núcleos benzênicos conjugados. Exemplos de compostos aromáticos heterocíclicos: Exemplos de compostos aromáticos homocíclicos: Além dos compostos que contêm anéis benzênicos, outras substâncias recebem a designação de aromáticas; contudo, algumas delas, aparentemente, têm pouca semelhança com o benzeno. As principais características dos compostos aromáticos são: moléculas cíclicas, alto grau de insaturação, excepcional estabilidade (baixos calores de hidrogenação e de combustão), geometria molecular plana, nuvens cíclicas de elétrons π deslocalizados abaixo e acima do plano da molécula, etc. Para saber se uma cadeia homocíclica, contendo ligações π, é ou não aromática, usamos a Regra de Hückel, baseada na mecânica quântica. Segundo essa regra, “todos os compostos cíclicos planos ou quase planos, com 4n + 2 elétrons π alternados, sendo ‘n’ um número inteiro, terão caráter aromático”. Exemplos: Nomenclatura dos Hidrocarbonetos Alcanos Os nomes dos quatro primeiros alcanos não ramificados ou normais são: metano, etano, propano e butano (Alguns autores utilizam a palavra normal ou a letra n para designar os alcanos não ramificados, como n- butano, n-hexano etc. essa prática, todavia, não é recomendada pela IUPAC.). O nomedos outros alcanos, com maior número de carbonos, são formados por um prefixo numérico grego seguido da terminação ano. Alcanos ramificados Nomeia-se um alcano ramificado acíclico considerando a cadeia mais longa como a principal cujo nome será o mesmo do alcano com igual número de átomos de carbono. O nome dos grupos substituintes precede o nome da cadeia principal. As ramificações mais simples são os grupos derivados dos próprios alcanos, pela “retirada” de apenas um átomo de hidrogênio. Seus nomes derivam do alcano 7 MÓDULO 22 HIDROCARBONETOS correspondente, trocando-se a terminação ANO por IL (daí o nome genérico de grupos alquil ou alquila). Sendo assim, temos: A IUPAC considera também os seguintes grupos, cujos nomes foram consagrados pelo uso: É útil, também, conhecer os nomes dos seguintes grupos insaturados: Quando o grupo substituinte puder ocupar posições diferentes na cadeia principal, a cadeia principal deverá ser numerada a partir de uma das extremidades, e a posição do grupo, indicada por um algarismo arábico antes do seu nome. Essa numeração deve ser feita de modo que o grupo receba o menor número (De acordo com a IUPAC o nome do último grupo deve ser ligado ao da cadeia principal sem a utilização de hífen ou espaço entre eles.). Quando uma série de grupos estiver presente na cadeia principal, o sentido da numeração a ser escolhido será o que fornecer a menor sequência de números, independente da natureza dos grupos. A repetição de um grupo é indicada pela adição do prefixo multiplicador correspondente (di, tri, tetra, penta, etc.) antes do nome do grupo. Quando um mesmo grupo aparece duas vezes no mesmo carbono o número desse carbono deve ser repetido na seqüência de números. Quando diferentes grupos estão ligados à cadeia principal, a citação deles deve ser feita em ordem alfabética, desconsiderando os prefixos di, tri, tetra, etc, sec e terc, e considerando os prefixos iso e neo. Havendo grupos diferentes em posições equivalentes da cadeia, o menor número será atribuído ao grupo primeiramente citado no nome, de acordo com a ordem alfabética. Cicloalcanos Os nomes dos alcanos monocíclicos (genericamente conhecidos como cilcoalcanos) são formados acrescendo-se o prefixo cilco ao nome do alcano não ramificado de mesmo número de átomos de carbono. 8 MÓDULO 22 HIDROCARBONETOS Os nomes dos alcanos cíclicos ramificados são formados obedecendo-se às mesmas regras (menores números e ordem alfabética para os grupos substituintes) utilizadas para a citação das ramificações em alcanos. Alquenos De acordo com as regras da IUPAC, os nomes dos alquenos não ramificados são formados a partir dos nomes dos alcanos correspondentes, trocando-se a terminação ano por eno (uma ligação dupla), adieno (duas ligações duplas), atrieno (três ligações duplas) etc. as posições das ligações duplas são indicadas por números colocados imediatamente antes dos sufixos eno, dieno, etc. a numeração da cadeia é feita a partir da extremidade que fornece a menor seqüência de números. Alquenos ramificados No caso de alquenos ramificados a cadeia principal é a mais longa e a que contém o maior número possível de ligações duplas. Nesse caso as ramificações, ou grupos substituintes, são localizadas na cadeia principal da mesma maneira descrita para os alcanos. No entanto, para efeito de numeração da cadeia, prevalece a posição da ligação dupla, e não a do grupo substituinte. Apenas no caso de empate é que as posições dos grupos substituintes serão consideradas. Cicloalquenos O nome dos alquenos cíclicos não ramificados são formados acrescentando-se o prefixo ciclo aos nomes dos hidrocarbonetos acíclicos correspondentes. A numeração do ciclo é feita de modo que os carbonos das ligações duplas recebam os menores números possíveis. No caso dos alquenos cíclicos ramificados, as ramificações são citadas de acordo com as normas citadas anteriormente. Alquinos O nome de um alquino não ramificado é formado a partir do nome do alcano correspondente substituindo- se o sufixo ano por ino, adiino, atriino, etc quando o composto apresenta uma, duas, três, etc ligações tríplices, respectivamente. Esses sufixos são antecedidos por números que indicam as posições das ligações tríplices, sendo a numeração feita a partir da extremidade que fornece a menor seqüência de números. 9 MÓDULO 22 HIDROCARBONETOS Alquinos ramificados No caso dos alquinos ramificados, os nomes são obtidos de forma análoga à dos nomes dos alquenos. Observação: Hidrocarbonetos acíclicos não ramificados que apresentam ligações duplas e tríplices são nomeados a partir do alcano correspondente, substituindo-se a terminação ano por enino, adienino, atrienino, etc. A numeração da cadeia é feita de modo que os números atribuídos aos carbonos insaturados sejam os menores possíveis. Na construção do nome do composto, o afixo em precede o sufixo ino. Quando as ligações dupla e tríplice estiverem em posições equivalentes na cadeia, a numeração será feita de forma que o menor número seja atribuído à dupla. A cadeia principal de um hidrocarboneto ramificado com várias insaturações é sempre aquela que tem o maior número de ligações duplas e tríplices. Se o composto apresenta duas ou mais cadeias com o mesmo número de insaturações, a escolha da cadeia principal privilegia a que contém o maior número de átomos de carbono. Alquinos cíclicos São nomeados de maneira análoga aos alquenos cíclicos bastando trocar a terminação eno por ino. Hidrocarbonetos Aromáticos Alguns hidrocarbonetos aromáticos têm nomes não sistemáticos aceitos pela IUPAC. Alguns desses compostos podem ser nomeados de forma sistemática, citando-se os nomes dos grupos substituintes seguido da palavra benzeno. Outros hidrocarbonetos benzênicos são nomeados como derivados do benzeno ou de algum dos compostos do exemplo anterior. Se o grupo substituinte introduzido for idêntico a um grupo já presente, o composto passará a ser nomeado derivado do benzeno. Os grupos substituintes são sempre citados em ordem alfabética A numeração do núcleo benzênico é feita de modo que o conjunto numérico atribuído aos grupos substituintes seja o menor possível. No caso de anéis benzênicos dissubstituídos, a posição relativa dos substituintes pode ser indicada pelos prefixos orto (o ou 1,2), meta (m ou 1,3) e para (p ou 1,4). Os grupos monovalentes, derivados dos hidrocarbonetos aromáticos pela subtração de um hidrogênio do anel aromático, denominam-se grupos aril (ou arila), e são representados simbolicamente por — Ar. Por exemplo: 10 MÓDULO 22 HIDROCARBONETOS Repetimos que na família dos aromáticos é muito comum o uso de nomes particulares como, por exemplo: Petróleo O petróleo tem sua origem em pequenos seres vegetais e animais da orla marítima, que foram soterrados há milhões de anos. Pela ação de microorganismos, da pressão, do calor e do tempo, essa matéria orgânica foi transformada em petróleo. Como a natureza contou com condições especiais e levou milênios para produzi-lo, a humanidade não tem meios de produzir novas reservas de petróleo. Sendo assim, é importante considerar o petróleo como um recurso não-renovável. A palavra petróleo vem do latim ( petrae, pedra; oleum, óleo), lembrando que é um material oleoso extraído das rochas. O petróleo é um líquido escuro, oleoso, formado por milhares de compostos orgânicos, com grande predominância de hidrocarbonetos. Ocorrência e extração — o petróleo é encontrado em bolsões profundos —à s vezes em terra firme, outras vezes abaixo do fundo do mar. Acredita-se que 50% das jazidas mundiais de petróleo estejam sob o mar. A prospecção de petróleo (isto é, o trabalho de sua localização) é feita de várias maneiras. O método clássico é a detonação de cargas explosivas no solo, seguida de medição dasondas de choque refletidas pelas várias camadas do subsolo. O estudo dessas ondas nos dá uma idéiada constituição do subsolo e da possibilidade da existência de petróleo. Atualmente, por meio de aviões e satélites artificiais, são feitos também estudos que possibilitam definir as regiões onde é maior a probabilidade de existir petróleo. Essas técnicas modernas permitem a descoberta de poços de petróleo com relativa facilidade. Uma vez descoberta a jazida de petróleo, tanto em terra como no fundo do mar, elas normalmente obedecem ao seguinte esquema: Após a extração, o petróleo é transportado até as regiões consumidoras, por meio de oleodutos ou de superpetroleiros, navios gigantescos que deslocam até 750.000 toneladas. Como sabemos, o transporte marítimo desse tipo de carga tem causado sérios desastres ecológicos, devido a acidentes com esses petroleiros. Refino do petróleo — Transportado em navios e oleodutos, o petróleo vai para as refinarias de petróleo, onde sofre a separação e purificação de seus componentes —é o processo denominado refino ou refinação do petróleo, que esquematizamos a seguir: Nesse esquema, o petróleo cru (ou bruto) entra em uma fornalha (lado esquerdo), onde é aquecido; a seguir passa pela torre de destilação à pressão atmosférica, onde são separadas várias frações (atente para a descrição, ao lado dessa torre, com os nomes das frações, seus intervalos de ebulição e a composição química, aí representada pelos números de átomos de carbono em cada fração). O resíduo da primeira torre é reaquecido e vai para a segunda torre, de destilação a 11 MÓDULO 22 HIDROCARBONETOS vácuo (ou melhor, destilação a pressão reduzida), de onde saem vários óleos lubrificantes e o resíduo final, que é o asfalto. Cracking (ou craqueamento ou pirólise) — O termo vem do inglês to crack (“quebrar”) e representa a quebra de frações mais pesadas (moléculas maiores) do petróleo, que são transformadas em “frações mais leves” (moléculas menores) por aquecimento ( cracking térmico) ou por aquecimento e catalisadores ( cracking catalítico). Por exemplo: O cracking é um processo complexo, pois a quebra de um alcano de molécula grande produz vários compostos de moléculas menores — alcanos, alcenos e, inclusive, carbono e hidrogênio — que são separados posteriormente. Trata-se de um processo importantíssimo, pois permite aumentar a quantidade e melhorar a qualidade da gasolina produzida. Além disso, dele se originam inúmeros produtos que servem como matéria-prima para outras indústrias (por exemplo, com o CH2=CH2 é fabricado o polietileno, um dos plásticos mais usados no mundo atual). Reforming (ou reforma catalítica) — Por meio de aquecimento e catalisadores apropriados, o processo denominado reforming permite transformar hidrocarbonetos de cadeia normal em hidrocarbonetos ramificados, cíclicos e aromáticos, contendo em geral o mesmo número de átomos de carbono. Por exemplo: Esse processo é muito importante para melhorar a qualidade da gasolina, pois hidrocarbonetos ramificados, cíclicos e aromáticos melhoram o desempenho da gasolina nos motores dos automóveis. É importante relembrar que o progresso obtido no processamento do petróleo e de suas frações, no século XX, deve-se, em grande parte, ao extraordinário desenvolvimento dos catalisadores (substâncias que aumentam a velocidade de uma reação, sem serem consumidas durante o processo). Xisto betuminoso É uma rocha impregnada de material oleoso (5% a 10%) semelhante ao petróleo. O xisto é muito abundante na natureza; calcula- se que a quantidade total de óleo que pode ser produzida do xisto é quatro vezes maior que o total das reservas mundiais de petróleo. Em particular, o Brasil ocupa o segundo lugar nas reservas mundiais de xisto — 1,9 bilhão de barris de óleo —, estando no Paraná (São Mateus do Sul) os maiores depósitos conhecidos. A grande dificuldade, contudo, é a extração do óleo do xisto: a rocha deve ser escavada, moída e aquecida a cerca de 500°C para liberar o óleo bruto; em seguida, o óleo bruto deve ser refinado, como acontece com o petróleo. Tudo isso encarece muito o produto obtido. A usina construída pela Petrobras em São Mateus do Sul pode processar 112.000 toneladas de minério por dia, resultando desse total 52.000 barris de óleo, 890 toneladas de enxofre, 480 toneladas de gás liquefeito de petróleo — GLP — e 1,86 milhão de m 3 de gás combustível leve — metano (CH4 ) e etano (C2H6 ). No 12 MÓDULO 22 HIDROCARBONETOS mundo todo, a exploração do xisto ainda não deslanchou porque, em relação ao petróleo, seu óleo não é economicamente competitivo. No entanto, tendo em vista a contínua diminuição das reservas petrolíferas, o xisto poderá se tornar, no futuro, uma reserva importantíssima de matérias-primas e de energia. Carvão Mineral O carvão mineral ou carvão de pedra é um sólido escuro, encontrado em várias regiões do mundo. Foi formado como resultado de complexas transformações químicas sofridas por organismos vegetais “soterrados” há milhares de anos. A madeira é constituída por muitas substâncias, entre as quais a celulose [(C6H10O5)n] é uma das mais importantes. Entre os vários elementos químicos presentes na madeira, os principais são o carbono (C), o oxigênio (O) e o hidrogênio A tabela a seguir mostra que os diferentes tipos de carvão liberam diferentes quantidades de calor na combustão, o que é uma consequência direta de seus diferentes teores de carbono. Todos eles liberam maior quantidade de energia que a madeira, o que reflete o fato de terem maior teor de carbono que ela. Exercícios Propostos 01 - (UNESP SP) Analise a fórmula que representa a estrutura do iso- octano, um derivado de petróleo componente da gasolina. (H). Nas alterações sofridas, ao longo de milhões de anos, pela madeira submetida a altas pressões e temperaturas, ocorreu a produção de substâncias formadas por moléculas pequenas (CH4, CO2, H2O etc.). Essas H3C CH3 CH3 CH3 CH3 substâncias foram sendo eliminadas na forma gasosa por orifícios existentes nas camadas de terra e areia, resultando um depósito cada vez mais rico em carbono (carvão) e cada vez mais pobre em outros elementos. Esse processo é denominado carbonização. Os depósitos de carvão mineral podem apresentar diferentes teores de carbono, dependendo do tempo transcorrido (e também de outros fatores, como a pressão e a temperatura a que se achava submetido). De acordo com esse teor, o carvão mineral recebe diferentes nomes — turfa, linhito, hulha (ou carvão betuminoso), antracito e grafite. Uma vez que o carvão mineral possui alto teor de carbono, ele é um material bastante combustível. A combustão completa do carvão pode, de forma simplificada, ser equacionada quimicamente como: C (s) + O2 (g) → CO2 (g) De acordo com a fórmula analisada, é correto afirmar que o iso-octano a) é solúvel em água. b) é um composto insaturado. c) conduz corrente elétrica. d) apresenta carbono assimétrico. e) tem fórmula molecular C8H18. 02 - (UECE) Esqualeno, encontrado em grande quantidade no óleo de fígado de bacalhau, com possível efeito anticarcinogênico, é um hidrocarboneto que contém seis ligações duplas entre átomos de carbono. Como em sua molécula existem 30 átomos de carbono, sua fórmula mínima é a) C10H17. b) C8H13. 13 MÓDULO 22 HIDROCARBONETOS c) C5H8. d) C3H5. 03 - (UNESP SP) Em sua edição de julho de 2013, a revista Pesquisa FAPESP, sob o título Voo Verde, anuncia que, até 2050, os motores de avião deverão reduzir em 50% a emissão de dióxido de carbono, em relação às emissões consideradas normais em 2005. Embora ainda em fase de pesquisa, um dos caminhos tecnológicos para se atingir essa meta envolve a produção de bioquerosene a partir de caldo de cana-de-açúcar, com a utilização de uma levedura geneticamente modificada. Essas leveduras modificadas atuam no processo de fermentação, mas, ao invés de etanol, produzem a molécula conhecida como farneseno, fórmula molecular C15H24, cuja fórmula estrutural é fornecida a seguir. Por hidrogenaçãototal, o farneseno é transformado em farnesano, conhecido como bioquerosene. Nessa reação de hidrogenação, a cadeia carbônica original do farneseno é mantida. Represente a fórmula estrutural, escreva o nome oficial do farnesano (bioquerosene) e forneça a equação química balanceada que representa a reação para a combustão completa de 1 mol da substância. 04 - (PUC MG) Sobre o composto que apresenta a estrutura de linha abaixo, fazem-se as seguintes afirmativas: I. É um hidrocarboneto alifático e ramificado. II. Apresenta 6 carbonos sp3 e 4 carbonos sp2. III. Possui fórmula molecular C15H28. IV. A nomenclatura correta, segundo a IUPAC, é 3- etil-7-metil-4-propil-nona-2,6-dieno. V. Possui interação intermolecular do tipo ligação de hidrogênio. São VERDADEIRAS: a) I, III e IV, apenas. b) II, III e IV, apenas. c) I, II, III e IV. d) I, III, IV e V. 05 - (FUVEST SP) Admite-se que as cenouras sejam originárias da região do atual Afeganistão, tendo sido levadas para outras partes do mundo por viajantes ou invasores. Com base em relatos escritos, pode-se dizer que as cenouras devem ter sido levadas à Europa no século XII e, às Américas, no início do século XVII. Em escritos anteriores ao século XVI, há referência apenas a cenouras de cor roxa, amarela ou vermelha. É possível que as cenouras de cor laranja sejam originárias dos Países Baixos, e que tenham sido desenvolvidas, inicialmente, à época do Príncipe de Orange (1533-1584). No Brasil, são comuns apenas as cenouras laranja, cuja cor se deve à presença do pigmento betacaroteno, representado a seguir. Com base no descrito acima, e considerando corretas as hipóteses ali aventadas, é possível afirmar que as cenouras de coloração laranja a) podem ter sido levadas à Europa pela Companhia das Índias Ocidentais e contêm um pigmento que é um polifenol insaturado. b) podem ter sido levadas à Europa por rotas comerciais norte-africanas e contêm um pigmento cuja molécula possui apenas duplas ligações cis. c) podem ter sido levadas à Europa pelos chineses e contêm um pigmento natural que é um poliéster saturado. d) podem ter sido trazidas ao Brasil pelos primeiros degredados e contêm um pigmento que é um polímero natural cujo monômero é o etileno. e) podem ter sido trazidas a Pernambuco durante a invasão holandesa e contêm um pigmento natural que é um hidrocarboneto insaturado. 14 MÓDULO 22 HIDROCARBONETOS 06 - (IME RJ) O isopreno é um composto orgânico tóxico que é utilizado como monômero para a síntese de elastômeros, através de reações de polimerização. Dada a estrutura do isopreno, qual sua nomenclatura IUPAC ? a) 1,3 – buteno b) 2 – metil – butadieno c) 2 – metil – buteno d) pentadieno e) 3 – metil – butadieno 07 - (UFPR) Determine a nomenclatura das moléculas abaixo e numere a coluna da direita de acordo com a coluna da esquerda. 1. 2. 3. 4. 5. ( ) 2,3-dimetil-butano. ( ) 2-pentino. ( ) 2-etil-1-buteno. ( ) 1,5-octadieno. ( ) 2-etil-3-metil-1-penteno. Assinale a alternativa que apresenta a seqüência correta da coluna da direita, de cima para baixo. a) 4 – 1 – 2 – 3 – 5. b) 1 – 5 – 3 – 2 – 4. c) 2 – 3 – 1 – 4 – 5. d) 2 – 1 – 5 – 4 – 3. e) 4 – 1 – 5 – 3 – 2. 08 - (UFRGS RS) Octanagem ou índice de octano serve como uma medida da qualidade da gasolina. O índice faz relação de equivalência à resistência de detonação de uma mistura percentual de isoctano e n-heptano. O nome IUPAC do composto isoctano é 2,2,4- trimetilpentano e o número de carbono(s) secundário(s) que apresenta é a) 0. b) 1. c) 2. d) 3. e) 5. 09 - (FCM PB) Desde 1892, a União Internacional de Química Pura e Aplicada (IUPAC) tem realizado reuniões internacionais, envolvendo químicos bem conceituados, para estabelecer regras para a escrita dos nomes dos compostos que são oficialmente aceitos em todo o mundo. Visto que muitos desses compostos têm estruturas e propriedades parecidas, a nomenclatura IUPAC segue regras que permitem que todas as substâncias orgânicas possuam nomes diferentes, não repetindo em nenhum caso. Além disso, outro aspecto importante é que é possível determinar a nomenclatura do composto por meio da sua fórmula estrutural e vice-versa. Os nomes apresentados a seguir foram obtidos erroneamente, segundo as normas estabelecidas pela IUPAC. I. 1,3-dimetilbutano II. 4-metilpentano III. 2,2-dietilbutano IV. 3-metil-2-etilpentano A partir da nomenclatura errada, determine a estrutura e marque a alternativa que apresenta o nome correto do composto, segundo as regras estabelecidas pela IUPAC. 15 MÓDULO 22 HIDROCARBONETOS 10 - (UFPR) A qualidade de um combustível é caracterizada pelo grau de octanagem. Hidrocarbonetos de cadeia linear têm baixa octanagem e produzem combustíveis pobres. Já os alcanos ramificados são de melhor qualidade, uma vez que têm mais hidrogênios em carbonos primários e as ligações C-H requerem mais energia que ligações C-C para serem rompidas. Assim, a combustão dos hidrocarbonetos ramificados se torna mais difícil de ser iniciada, o que reduz os ruídos do motor. O isoctano é um alcano ramificado que foi definido como referência, e ao seu grau de octanagem foi atribuído o valor 100. A fórmula estrutural (forma de bastão) do isoctano é mostrada abaixo. Isoctano Qual é o nome oficial IUPAC desse alcano? a) 2,2,4-trimetilpentano. b) 2-metil-4-terc-butil-pentano. c) 1,1,1,3,3-pentametilpropano. d) 1-metil-1,3-di-isopropilpropano. e) 1,1,1-trimetil-4,4-dimetil-pentano. 11 - (UEL PR) As fórmulas de linhas na química orgânica são muitas vezes empregadas na tentativa de simplificar a notação de substâncias. Dessa maneira, as fórmulas de linhas para o butano e o metil-butano são representadas, respectivamente, por Considere a substância representada pela estrutura a seguir. A partir dessas informações, responda aos itens a seguir. a) Qual a fórmula molecular dessa substância? b) Quantos substituintes estão ligados na cadeia principal? 12 - (UNITAU SP) O gás liquefeito de petróleo é composto por uma mistura cujos componentes principais são a) C3H8 e C4H10 b) C6H14 e C12H26 c) C10H22 e C16H34 d) C5H12 e C6H14 e) CH3 e CH4 13 - (UFRGS RS) Considere a representação tridimensional da molécula orgânica mostrada abaixo. Sobre essa molécula, é correto afirmar que a) é um hidrocarboneto saturado de cadeia homogênea e ramificada. b) possui todos os átomos de carbono com geometria trigonal plana. c) tem, na nomenclatura oficial IUPAC, o nome 2- metilbut-1-eno. d) apresenta isomeria geométrica. e) possui fórmula molecular C5H12. 14 - (UFRR) O Menteno, é um hidrocarboneto encontrado na hortelã, tem o nome sistemático 1 – isopropil – 4 – metilciclohexeno. Com base nessa informação, assinale a alternativa em que aparece a fórmula molecular: a) C9H16 b) C10H18O c) C9H18 d) C10H17 e) C10H18 15 - (UDESC SC) Analise o composto representado na figura abaixo: 16 MÓDULO 22 HIDROCARBONETOS CH3 H3C C CH3 CH2 C CH2 CH3 01. Na molécula, a cadeia principal contém o maior número de átomos de carbono em sequência possível de ser obtido. 02. A cadeia principal não apresenta carbonos quaternários, mas apresenta carbonos com hibridização sp3, sp2 e sp. Sobre o composto, é incorreto afirmar que: a) o seu nome é 2,2,4- trimetil-4-penteno. b) apresenta dois carbonos com hibridização sp2. c) é um alceno ramificado de cadeia aberta. d) é um hidrocarboneto ramificado de cadeia aberta. e) apresenta seis carbonos com hibridização sp3. 16 - (UFCG PB) A partir do conhecimento do nome oficial de um composto orgânico, escrito de acordo com as regras gerais de nomenclatura estabelecidas pela IUPAC, pode- se saber as características estruturais do composto. Na tabela a seguir são dados na primeira coluna os nomes oficiais de alguns hidrocarbonetos e na segunda coluna, uma informação que pode ser obtida a partir da estrutura do respectivo composto. Analise os dados da tabela e assinale a alternativa que representa a informação correta associada ao composto.04. A cadeia principal contém 4 radicais. 08. A cadeia principal contém um radical iso-hexil. 16. A cadeia principal contém um radical iso-heptil. 18 - (UNITAU SP) O acetileno (C2H2), gás de propriedade anestésica, admite diversas aplicações industriais. Assinale a alternativa INCORRETA em relação ao acetileno. a) É um hidrocarboneto. b) Apresenta uma ligação tripla entre os carbonos. c) Seu nome oficial é etino. d) Apresenta cadeia acíclica ramificada. e) Apresenta dois carbonos primários. 19 - (UFPB) O etino (acetileno) é um gás combustível muito usado em maçarico na soldagem de metais. Esse gás pode ser obtido a partir do carbeto de cálcio (carbureto). A equação balanceada, que representa a reação de obtenção do etino, é Nome de A molécula a) CaCO3 + H2O H2C =CH2 + Ca(OH)2 Hidrocarboneto contém b) CaC + H O HC CH + Ca(OH) a) Metil - ciclo - hexano b) 3,3,4 - Trimetil - 1 - hexeno c) 3 - Etil - 4 - metil - 2 - hexeno d) 2,2,3- Trimetil - heptano e) 3,5 - Dietil - 2,4 - dimetil - octano 14 átomos de hidrogênio. 11 átomos de carbono. Duas ligações duplas. Um total de 22 átomos. 4 grupos metila. 2 2 2 c) CaCO3 + 2H2O HC CH + Ca(OH)2 d) CaC2 + 2H2O H2C=CH2 + Ca(OH)2 e) CaC2 + 2H2O HC CH + Ca(OH)2 20 - (IFPE) Há algumas décadas, fumar era moda. Nessa época, o cigarro não era considerado um vilão, até profissionais de saúde, como médicos, eram garotos-propaganda de 17 - (UEM PR) Assinale a(s) alternativa(s) que apresenta(m) uma descrição correta da molécula orgânica: marcas de cigarro e incentivavam o vício de fumar. Com o passar dos anos, pesquisas mostraram que o cigarro é sim extremamente prejudicial à saúde. Estudos mostram que existem mais de 4000 substâncias químicas no cigarro, das quais, 50 são comprovadamente cancerígenas, dentre elas, podemos citar: arsênio, polônio-210, DDT, benzeno e benzopireno. Abaixo temos as fórmulas estruturais de duas dessas substâncias que estão na lista das 50 substâncias cancerígenas, o benzeno e o benzopireno. Benzeno 17 MÓDULO 22 HIDROCARBONETOS Benzopireno Em relação às substâncias benzeno e benzopireno, assinale a única alternativa CORRETA. a) Tanto o benzeno quanto o benzopireno são hidrocarbonetos aromáticos. b) O benzopireno apresenta hibridação sp3 em todos os seus carbonos. c) O benzeno, por ser polar, é uma molécula insolúvel na água já que a mesma é apolar. d) Ambos são hidrocarbonetos que apresentam apenas carbonos secundários. e) O benzopireno apresenta fórmula molecular C20H16. 21 - (UECE) Um carro estacionado na sombra durante um dia, com as janelas fechadas, pode conter de 400 a 800 mg de benzeno. Se está ao sol, o nível de benzeno subirá de 2000 a 4000 mg. A pessoa que entra no carro e mantém as janelas fechadas, inevitavelmente aspirará, em rápida sucessão, excessivas quantidades dessa toxina. O benzeno é uma toxina que afeta os rins e o fígado, e o que é pior, é extremamente difícil para o organismo expulsar esta substância tóxica. Por essa razão, os manuais de instruções de uso dos carros indicam que antes de ligar o ar condicionado, deve-se primeiramente abrir as janelas e deixá-las abertas por um tempo de dois minutos. Com relação ao benzeno, assinale a afirmação correta. a) É um hidrocarboneto classificado como hidrocarboneto aromático, cuja massa molar é menor do que 75 g/mol. b) Em sua fórmula estrutural existem carbonos do tipo sp3. c) O radical gerado com a perda de um hidrogênio desse composto é chamado de fenil. d) Apresenta, em sua cadeia carbônica, as seguintes particularidades: cíclica, normal, insaturada e heterogênea. 22 - (UFRGS RS) Observe a estrutura do p-cimeno abaixo. Abaixo são indicadas três possibilidades de nomenclatura usual para representar o p-cimeno. I. p-isopropiltolueno. II. 1-isopropil-4-metil-benzeno. III. terc-butil-benzeno. Quais estão corretas? a) Apenas I. b) Apenas II. c) Apenas III. d) Apenas I e II. e) I, II e III. 23 - (PUC RJ) Considere os seguintes hidrocarbonetos e as afirmativas a seguir: tolueno naftaleno fenantreno 1,2-difenil-etano I. O tolueno é um hidrocarboneto aromático mononuclear. II. O naftaleno possui 6 ligacões pi (). III. A fórmula molecular do fenantreno é C14H10. IV. O 1,2-difenil-etano é um hidrocarboneto aromático que possui 22 átomos de hidrogênio. É correto apenas o que se afirma em: a) I. b) II. c) I e III. d) II e IV. 18 19 MÓDULO 22 HIDROCARBONETOS e) III e IV. 24 - (PUC RS) O dodecilbenzeno, cuja estrutura é representada por CH3 CH3 CH3 d) e) é matéria-prima do tensoativo mais utilizado na fabricação de detergentes domésticos. Tendo baixo custo e boa biodegradabilidade, é excelente agente emulsionante. 26 - (UNIRIO RJ) O dodecilbenzeno é um a) alceno de massa molar igual a 246g. b) composto com doze átomos de carbono na parte linear e cinco átomos de carbono na parte cíclica da cadeia. c) composto aromático de fórmula mínima C5H3. d) hidrocarboneto de fórmula molecular C18H30. e) alcano de cadeia carbônica mista. 25 - (Unioeste PR) BTX é uma sigla para uma mistura formada pelos hidrocarbonetos benzeno, tolueno e xileno, substâncias químicas que apresentam índices de octanagem elevados, constituindo uma fração importante da gasolina. A alternativa que apresenta as estruturas corretas do benzeno, tolueno e xileno, respectivamente, é: “O estudo de uma maré negra depende do comportamento do petróleo derramado no mar e de sua natureza. Existem três grandes famílias de hidrocarbonetos. Hidrocarbonetos alifáticos saturados, hidrocarbonetos aromáticos insaturados e as resinas e asfaltenos — moléculas de alto peso molecular que contêm freqüentemente metais (níquel e vanádio), também chamadas de alcatrões ou betumes. (...) Essencialmente, a toxicidade química do petróleo está nos hidrocarbonetos aromáticos, sobretudo os mais leves, que apresentam de um a três núcleos aromáticos. Infelizmente, os hidrocarbonetos tóxicos leves são também os mais solúveis na água do mar”. Scientific American, 2005 A opção que indica, de acordo com o texto acima, a substância de maior toxidade presente no petróleo é a) a) CH3 CH3 b) CH3 b) CH3 CH3 c) OH CH3 d) c) MÓDULO 22 HIDROCARBONETOS e) O 27 - (UFPE) Segundo as estruturas dos compostos descritos a seguir, quais deles não são aromáticos? c) cicloexano. d) cicloexeno. e) ciclopentadieno. 29 - (IFMT) O craqueamento térmico é um processo químico que converte substâncias de determinada fração de menor interesse comercial em outras de uma fração mais rentável, baseando-se na quebra de moléculas de hidrocarbonetos de elevada massa molar. Neste processo, aplica-se elevadas pressão e temperaturas, sendo possível, por exemplo, transformar querosene em gasolina, conforme reação a seguir. C12H22 C8H18 + 2C2H2 (FONSECA, M. R. M. da. Química. 1. ed. São Paulo; 2013). OH fenol benzeno cicloexeno ciclobuteno Assinale a alternativa CORRETA sobre o fenômeno do craqueamento: a) a molécula reagente é quebrada, com formação de moléculas que não contêm oxigênio. b) durante o craqueamento ocorre a formação de moléculas maiores. c) não há alteração de substâncias. d) observa-se neste processo a entrada de átomos de oxigênio em moléculas dos produtos. a) Naftaleno e fenantreno b) Cicloexeno e ciclobuteno c) Benzeno e fenantreno d) Ciclobuteno e fenol e) Cicloexeno e benzeno 28 - (UNCISAL) Nas proximidades de uma indústria química, foi constatada a contaminação do solo por um composto orgânico que vazou de um dos tanques de armazenamento da indústria, que ficam enterrados, por questão de segurança, e, portanto, são de difícil acesso. Na indústria, havia um total de cinco tanques, contendo, cada um deles, um dos seguintes compostos, todos possíveis contaminantes: benzeno, n-hexano, cicloexano, cicloexeno e ciclopentadieno. Para a identificação do tanque a partir do qual ocorreu o vazamento, o contaminante encontrado no solo foi isolado e analisado, sendo determinado que sua fórmula mínimaera CH2. Na situação descrita no texto, o vazamento ocorreu a partir do tanque que continha a) benzeno. b) n-hexano. e) ocorreu a formação de apenas um tipo de produto. 30 - (ENEM) O petróleo é uma fonte de energia de baixo custo e de larga utilização como matéria-prima para uma grande variedade de produtos. É um óleo formado de várias substâncias de origem orgânica, em sua maioria hidrocarbonetos de diferentes massas molares. São utilizadas técnicas de separação para obtenção dos componentes comercializáveis do petróleo. Além disso, para aumentar a quantidade de frações comercializáveis, otimizando o produto de origem fóssil, utiliza-se o processo de craqueamento. O que ocorre nesse processo? a) Transformação das frações do petróleo em outras moléculas menores. b) Reação de óxido-redução com transferência de elétrons entre as moléculas. c) Solubilização das frações do petróleo com a utilização de diferentes solventes. d) Decantação das moléculas com diferentes massas molares pelo uso de centrífugas. 20 naftaleno fenantreno MÓDULO 22 HIDROCARBONETOS e) Separação dos diferentes componentes do petróleo em função de suas temperaturas de ebulição. 31 - (IFSC) "A Petrobras bateu mais um recorde mensal na extração de petróleo na camada do Pré-Sal. Em julho, a produção operada pela empresa chegou a 798 mil barris por dia (bpd), 6,9% acima do recorde histórico batido no mês anterior. No dia 8 de julho, também foi atingido recorde de produção: foram produzidos 865 mil barris por dia (bpd). Essa produção não inclui a extração de gás natural." (Fonte: http://www.brasil.gov.br/economia-e- emprego/2015/08/ pre-sal-novo-recorde-na-producao-de-petroleo-mensal) Com base no assunto da notícia acima, assinale a alternativa CORRETA. a) O gás natural é uma mistura de gases, sendo que o principal constituinte é o metano, de fórmula molecular CH4. b) O petróleo é utilizado somente para a produção de combustíveis e poderia ser totalmente substituído pelo etanol, menos poluente. c) A camada do Pré-Sal se encontra normalmente próxima a vulcões onde, há milhares de anos, o petróleo se originou a partir de substâncias inorgânicas. d) As substâncias que compõem o petróleo são hidrocarbonetos como: ácidos graxos, éteres e aldeídos. e) As diferentes frações do petróleo são separadas em uma coluna de destilação, onde as moléculas menores como benzeno e octano são retiradas no topo e as moléculas maiores como etano e propano são retiradas na base da coluna. 32 - (Mackenzie SP) A destilação fracionada é um processo de separação no qual se utiliza uma coluna de fracionamento, separando- se diversos componentes de uma mistura homogênea, que apresentam diferentes pontos de ebulição. Nesse processo, a mistura é aquecida e os componentes com menor ponto de ebulição são separados primeiramente pelo topo da coluna. Tal procedimento é muito utilizado para a separação dos hidrocarbonetos presentes no petróleo bruto, como está representado na figura abaixo. Assim, ao se realizar o fracionamento de uma amostra de petróleo bruto os produtos recolhidos em I, II, III e IV são, respectivamente, a) gás de cozinha, asfalto, gasolina e óleo diesel. b) gás de cozinha, gasolina, óleo diesel e asfalto. c) asfalto, gás de cozinha, gasolina e óleo diesel. d) asfalto, gasolina, gás de cozinha e óleo diesel. e) gasolina, gás de cozinha, óleo diesel e asfalto. 33 - (FGV SP) De acordo com dados da Agência Internacional de Energia (AIE), aproximadamente 87% de todo o combustível consumido no mundo são de origem fóssil. Essas substâncias são encontradas em diversas regiões do planeta, no estado sólido, líquido e gasoso e são processadas e empregadas de diversas formas. (www.brasilescola.com/geografia/combustiveis- fosseis.htm. Adaptado) Por meio de processo de destilação seca, o combustível I dá origem à matéria-prima para a indústria de produção de aço e alumínio. O combustível II é utilizado como combustível veicular, em usos domésticos, na geração de energia elétrica e também como matéria-prima em processos industriais. O combustível III é obtido por processo de destilação fracionada ou por reação química, e é usado como combustível veicular. Os combustíveis de origem fóssil I, II e III são, correta e respectivamente, a) carvão mineral, gasolina e gás natural. b) carvão mineral, gás natural e gasolina. c) gás natural, etanol e gasolina. d) gás natural, gasolina e etanol. e) gás natural, carvão mineral e etanol. 21 http://www.brasil.gov.br/economia-e- http://www.brasilescola.com/geografia/combustiveis- http://www.brasilescola.com/geografia/combustiveis- MÓDULO 22 HIDROCARBONETOS 34 - (UEFS BA) III. C6 H14 ⎯c⎯atal⎯isador C6 H6 4H2 As reações acima representam, respectivamente: a) craqueamento, isomerização, reforma b) reforma, isomerização, craqueamento c) craqueamento, reforma, isomerização d) isomerização, craqueamento, reforma e) isomerização, reforma, craqueamento FELTRE, Ricardo. Química. São Paulo: Moderna, v. 3, 2010, p. 58. Após a extração, o petróleo é transportado até as regiões consumidoras, por meio de oleodutos ou de superpetroleiros, navios gigantescos que deslocam até 750mil toneladas de óleo. Nas refinarias, o petróleo cru é tratado e refinado, inicialmente, por meio de processos de destilação fracionada, à pressão atmosférica e à pressão reduzida, como ilustrado na figura. A análise das torres de destilação e das frações coletadas durante esse processo de refino e com base nos conhecimentos de Química, é correto concluir: a) Durante a destilação fracionada, nos pratos da coluna de destilação, o líquido condensado tem maior concentração de hidrocarbonetos de menor pressão de vapor, quando comparado ao líquido no prato superior. b) Os produtos de massa molar maior são coletados no topo da coluna de destilação fracionada. c) Os principais hidrocarbonetos existentes na gasolina e no óleo diesel são encontrados em grande concentração nos óleos combustíveis. d) Óleos lubrificantes destilam a temperaturas mais altas do que a do resíduo pesado, quando no interior da coluna de destilação, à pressão reduzida. e) À pressão reduzida, as temperaturas de ebulição dos óleos lubrificantes são maiores do que à pressão atmosférica. 35 - (UFT TO) As reações abaixo representam processos comuns na indústria do petróleo e são responsáveis pela formação de produtos de maior interesse comercial. 36 - (UFRN) O Rio Grande do Norte é o maior produtor de petróleo do Brasil em terra. O petróleo bruto é processado nas refinarias para separar seus componentes por destilação fracionada. Esse processo é baseado nas diferenças das temperaturas de ebulição das substâncias relativamente próximas. A figura abaixo representa o esquema de uma torre de destilação fracionada para o refinamento do petróleo bruto. Nela, os números de 1 a 4 indicam as seções nas quais as frações do destilado são obtidas. Na tabela ao lado da figura, são apresentadas características de algumas das frações obtidas na destilação fracionada do petróleo bruto. Para a análise da qualidade da destilação, um técnico deve coletar uma amostra de querosene na torre de destilação. I. II. C10H12 ⎯ c⎯atal⎯isador C8 H18 C2 H4 n - C8 H18 ⎯c⎯atal⎯isador C8 H18 (cadeia ramfcada) Essa amostra deve ser coletada a) na Seção 3. 22 MÓDULO 22 HIDROCARBONETOS b) na Seção 2. c) na Seção 1. d) na Seção 4. 37 - (ENEM) Motores a combustão interna apresentam melhor rendimento quando podem ser adotadas taxas de compressão mais altas nas suas câmaras de combustão, sem que o combustível sofra ignição espontânea. Combustíveis com maiores índices de resistência à compressão, ou seja, maior octanagem, estão associados a compostos com cadeias carbônicas menores, com maior número de ramificações e com ramificações mais afastadas das extremidades da cadeia. Adota-se como valor padrão de 100% de octanagem o isômero do octano mais resistente à compressão. Com base nasinformações do texto, qual dentre os isômeros seguintes seria esse composto? a) n-octano. b) 2,4-dimetil-hexano. c) 2-metil-heptano. d) 2,5-dimetil-hexano. e) 2,2,4-trimetilpentano. 38 - (UESPI) O Gás Liquefeito do Petróleo (GLP) e o Gás Natural Veicular (GNV) são combustíveis de grandes aplicações econômicas. Em relação a estes produtos, é coreto afirmar que: a) o GNV é rico em hidrocarbonetos insaturados. b) o principal constituinte do GNV é o hidrocarboneto n-butano. c) o GNV é um dos derivados mais pesados do refino do petróleo. d) o GLP é caracterizado por apresentar metano e n-butano como principais constituintes. e) a queima do GLP produz menores emissões de CO e de SOx, quando comparada com a queima da gasolina ou a do óleo diesel. TEXTO: 1 - Comum à questão: 39 Os hidrocarbonetos são compostos formados por carbono e hidrogênio e são encontrados nos mais diversos produtos. O petróleo, por exemplo, é uma mistura em que predominam os hidrocarbonetos. 39 - (UFCG PB) Considerando a nomenclatura IUPAC, o nome CORRETO do composto seria: a) 9 etil, 2, 3, 11 trimetil, 5 propil, undeceno 8. b) 3 isopropil, 9, 10 dimetil, 7 propil, undeceno 3. c) 3 etil, 2, 9, 10 trimetil, 7 propil, undeceno 3. d) 9 isopropil, 2, 3, 11, trimetil, 5 propil, undeceno 3. e) 3 etil, 2, 9, 10 trimetil, 7 propil undecano 3 TEXTO: 2 - Comum à questão: 40 O Ibuprofeno é um remédio indicado para o alívio da febre e da dor, como dor de cabeça, dor muscular, dor de dentes, enxaqueca ou cólica menstrual. Além disso, também pode ser usado para aliviar a dor no corpo e febre, em caso de sintomas de gripes e resfriados comuns. Disponível em: . Acesso em: 10 jul. 2018. Adaptado. 40 - (FM Petrópolis RJ) Radicais orgânicos são espécies ou conjunto de átomos ligados entre si e que apresentam um ou mais elétrons livres chamados valências livres. Os radicais monovalentes são provenientes da cisão homolítica, a qual forma o radical com valência livre. A estrutura do Ibuprofeno apresenta dois radicais monovalentes, abaixo assinalados. Os radicais alquilas assinalados na estrutura são: a) metila e isobutila b) etila e propila c) metila e secbutila d) etila e tercbutila e) metila e butila 23 http://www.tuasaude.com/ibuprofeno- http://www.tuasaude.com/ibuprofeno- MÓDULO 22 HIDROCARBONETOS Gabarito dos Exercícios Propostos 1) Gab: E 2) Gab: D 3) Gab: Fórmula estrutural: Nome oficial: 2,6,10-trimetildodecano Equação química balanceada: 1C15H32 + 23 O2 15 CO2 + 16 H2O 4) Gab: A 5) Gab: E 6) Gab: B 7) Gab: A 8) Gab: B 9) Gab: D 10) Gab: A 11) Gab: a) A fórmula molecular tem 8 carbonos e é saturada, portanto C10H22. b) São dois grupos metila ligados na cadeia principal. 12) Gab: A 13) Gab: C 14) Gab: E 15) Gab: A 16) Gab: A 17) Gab: 22 18) Gab: D 19) Gab: E 20) Gab: A 21) Gab: C 22) Gab: D 23) Gab: C 24) Gab: D 25) Gab: D 26) Gab:A 27) Gab:B 28) Gab: C 29) Gab: A 30) Gab: A 31) Gab: A 32) Gab: C 33) Gab: B 34) Gab: A 35) Gab: A 36) Gab: A 37) Gab: E 38) Gab: E 39) Gab: C 40) Gab: A 24