AULA 5 REAÇÕES ALCANOS

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Reações de Alcanos: via radicais
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Quebra Heterolítica ou Heterólise: a quebra da ligação é assimétrica, de modo que o par de elétrons fique apenas com um dos átomos da ligação (formação de íons).
Introdução: Quebra de ligações
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Quebra de ligações
Quebra Homolítica ou Homólise: a quebra da ligação é simétrica, de modo que cada átomo fique com seu elétron original da ligação (formação de radicais).
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Clorofluorocarbonetos (CFCs) e o Destruição da Camada de Ozônio
Estratosfera:		O2 + h  O • + O •
			O • + O2  O3 + calor
			O3 + h  O2 + O •
Iniciação da cadeia		CF2Cl2 + h  CF2Cl • + Cl •
Propagação da cadeia	Cl • + O3  ClO • + O2
				ClO • + O •  O2 + Cl • 
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Exemplo: Fomação de halometanos em ETAs, Cloração do Metano
CH4 + Cl2  CH3Cl + HCl (+ CH2Cl2, CHCl3 e CCl4)
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Mecanismo ocorre em várias etapas:
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Reação em Cadeia
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Halogenação de Alcanos Superiores
	A cloração da maioria dos alcanos cujas moléculas contêm mais de dois átomos de carbono resulta em mistura de produtos monoclorados isoméricos (assim como compostos altamente clorados).
45%
55%
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Reações de Oxidação
 São denominadas reações de oxidação toda reação que ocorre entre um composto orgânico e o elemento químico oxigênio (O), devido ao fato de haver um aumento do nox dos átomos de carbono envolvidos.
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1. Combustão
 A combustão é a reação de oxidação mais comum, que ocorre com qualquer tipo de composto orgânico. Nessa reação, o combustível é o composto orgânico e o comburente, é o gás oxigênio (O2).
Combustão completa
 CH4 + 2 O2 CO2 + 2H2O
 metano
Combustão incompleta
 CH4 + 3/2 O2 CO + 2H2O
 CH4 + O2 C + 2H2O
 negro de fumo ou fuligem
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2. Oxidação branda
 Ocorre com hidrocarbonetos insaturados e o elemento oxigênio. A principal aplicação dessa reação consiste na diferenciação de alcenos e cicloalcanos, que são isômeros de cadeia, pois apenas os alcenos sofrerão esse tipo de reação.
C3H6
 OH OH
H2C = CH ¾ CH3 + [O] H3C ¾ CH ¾ CH2 
 propeno
 CH2
H2C CH2 + [O] não reage
 ciclopropano 
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3. Oxidação enérgica
 Oxidantes enérgicos tais como KMnO4/H2SO4 ; K2Cr2O7/H2SO4 ; etc, oxidam os alcenos com ruptura da dupla ligação, dando cetonas e/ou ácidos carboxílicos.
ALCENO R ¾ C = C ¾ R1
 R2 R3
1° Caso: R, R1, R2 e R3 ¹ H
CH3 ¾ C = C ¾ CH2 ¾ CH3 [O] CH3 ¾ C = O + O = C ¾ CH2 ¾ CH3
 CH3 CH3 CH3 CH3
 2,3-dimetil-2-penteno propanona butanona
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2° Caso: R, R1 e R2 ¹ H e R3 = H
CH3 ¾ C = C ¾ CH3 [O] CH3 ¾ C = O + O = C ¾ CH3
 CH3 H CH3 OH
 2-metil-2-buteno propanona ácido acético
3° Caso: R e R1 ¹ H e R2 e R3 = H 
CH3 ¾ C = C ¾ CH2 ¾ CH3 [O] CH3 ¾ C = O + O = C ¾ CH2 ¾ CH3
 H H OH OH
 2-penteno ácido acético ácido propiónico
4°Caso: Alceno com dupla ligação na extremidade
CH3 ¾ C = CH2 [O] CH3 ¾ C = O + CO2 + H2O
 CH3 CH3 
 isobuteno propanona 
CH3 ¾ C = CH2 [O] CH3 ¾ C = O + CO2 + H2O
 H OH
 propeno ácido acético
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4. Ozonólise
 É a reação dos alcenos com ozônio (O3) seguida de hidrólise. Há ruptura da dupla ligação formando-se aldeídos e/ou cetonas
1° Caso
CH3 ¾ C = C ¾ CH3 O3 CH3 ¾ C = O + O = C ¾ CH3
 CH3 CH3 H2O CH3 CH3
 2,3-dimetil-2-buteno propanona propanona
2° Caso
CH3 ¾ C = C ¾ CH3 O3 CH3 ¾ C = O + O = C ¾ CH3
 CH3 H H2O CH3 H
 2-metil-2-buteno propanona etanal
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3° Caso
CH3 ¾ C = C ¾ CH3 O3 CH3 ¾ C = O + O = C ¾ CH3
 H H H2O H H
 2-buteno etanal etanal
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3. Desidratação
 desidratação intramolecular
 desidratação intermolecular
1 mol de álcool
Alceno
2 mol de álcool
Éter
 H OH H2SO4
 H¾ C¾ C¾ H H ¾ C = C¾ H + H2O
 H H 170 °C H H
 etanol etileno
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 H3C¾ CH2 ¾O¾ H H2SO4
 140°C H3C¾ CH2 ¾ O¾CH2 ¾ CH3 H2O
 H3C¾ CH2 ¾ O¾H
 etanol éter dietílico
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Reações de compostos orgânicos sempre envolvem a formação e quebra de ligações covalentes. Uma ligação covalente pode quebrar de dois modos fundamentalmente diferentes. A ligação pode quebrar de modo que um fragmento retira ambos os elétrons da ligação, deixando o outro fragmento com um orbital vazio. Esse tipo de quebra, chamada heterólise, produz fragmentos com cargas ou íons.
A outra possibilidade é que a ligação quebre de modo que cada fragmento retire um dos elétrons da ligação. Esse processo, chamado homólise, produz fragmentos com elétrons desemparelhados chamados radicais.
A heterólise requer que a ligação esteja polarizada. Quanto maior a diferença na eletronegatividade dos átomos, maior a polarização. Mesmo com uma ligação altamente polarizada, heterólise raramente ocorre sem ajuda. A razão: a heterólise necessita de separação de íons de cargas opostas. Uma vez que íons com cargas opostas atraem uns aos outros, sua separação necessita de energia considerável. Freqüentemente, a heterólise é ajudada por uma molécula com um par não-compartilhado de elétrons que pode formar uma ligação com um dos átomos. A formação da ligação nova fornece parte da energia necessária para a heterólise.
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Na estratosfera, em altitudes de cerca de 25 km, a luz UV com energia muito elevada (comprimentos de onda muito curtos) converte o oxigênio diatômico (O2) em ozônio (O3). O ozônio produzido na etapa 2 também pode interagir com a luz UV de energia elevada, gerando O2. O átomo de oxigênio formado
na etapa 3 pode provocar uma repetição da etapa 2, e assim por diante. O resultado líquido dessas etapas é converter a luz UV, altamente energética, em calor. 
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Etapa 1: Sob a influência do calor ou da luz, uma molécula de cloro se dissocia: cada átomo leva uma dos elétrons ligantes. Esta etapa produz dois átomos de cloro altamente reativos.
Etapa 2: Um átomo de cloro extrai um átomo de hidrogênio da molécula do metano. Esta etapa produz uma molécula de cloreto de hidrogênio e um radical metila.
Etapa 3: Um radical metila extrai um átomo de cloro de uma molécula de cloro. Esta etapa produz um molécula de cloreto de hidrogênio e um átomo de cloro. O átomo de cloro pode provocar agora uma repetição da etapa 2.
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