aula_2

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1 
H I D R O C A R B O N E T O S 
 
Hidrocarbonetos (HC)  São os “esqueletos” dos compostos 
orgânicos, constituídos somente por átomos de C e H. 
 
CARACTERÍSTICAS DO CARBONO 
 
Covalência  Estabelece ligações com vários átomos e grupos 
com combinações variadas. É tetravalente. 
 
Ligação C-C  Estabelece ligação estável com outros carbonos. 
Forma cadeias carbônicas de comprimento ilimitado. 
 
As ligações múltiplas C-C aumentam o número de compostos 
orgânicos possíveis. 
 
 Alifáticos 
HIDROCARBONETOS Alicíclicos 
 Aromáticos 
 
ALCANOS (PARAFINAS) 
 
Possuem cadeias abertas e saturadas (somente ligações simples). 
Alcano mais simples  Metano (CH4) 
 
2 
Estrutura de Lewis Fórmula estrutural
(Plana, usada devido à sua simplicidade)
C
H
H
H
H x.
.
.
.
x
x
x
C
H
H
H
H
 
 
Segundo alcano da série (etano, C2H6) 
Estrutura de Lewis Fórmula estrutural
C
H
H
H x.
.
.
.
x
x
x
C
H
H
HC
H
H
H
.
.
.
x
x
x
C
H
H
H
2 átomos de C unidos por ligações
simples, compartilhando elétrons
também com o H.
 
 
Representações 
Fórmula estrutural
C
H
H
H C H
H
H
C
H
H
C
H
H
CH H
C
H
H C
H
H
C
H
H
C H
H
CH H
CH3CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH3
Fórmula estrutural condensada
(maneira mais comum de representar
moléculas orgânicas: mais clara e 
mais facil de interpretar)
Em geral, traços de ligações simples
ao longo de uma linha horizontal
são omitidos
 
3 
ALCANOS LINEARES 
Nome Fórmula 
molecular 
Fórmula estrutural condensada 
Metano CH4 CH4 
Etano C2H6 CH3CH3 
Propano C3H8 CH3CH2CH3 
Butano C4H10 CH3CH2CH2CH3 
Pentano C5H12 CH3CH2CH2CH2CH3 
Hexano C6H14 CH3CH2CH2CH2CH2CH3 
Heptano C7H16 CH3CH2CH2CH2CH2CH2CH3 
Octano C8H18 CH3CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH3 
Nonano C9H20 CH3CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH3 
Decano C10H22 CH3CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH3 
 
 Série homóloga 
 
Fórmula Geral  CnH2n+2 
 
Nomenclatura (IUPAC)  Prefixo + ANO 
 
Regras IUPAC para nomenclatura de alcanos ramificados 
Prefixo  Corresponde a maior e a mais ramificada cadeia 
carbônica. 
Ex: 
CH3 CH2 CH2 CH2 CH3
1 2 3 4 5
pentano 
 
4 
Ramificações  Os ramos recebem nomenclatura própria. 
(Prefixo + IL) 
 
Numeração da cadeia  A cadeia deve ser numerada deixando os 
ramos com o menor número. 
Ex: 
 
Quando mais de um radical estiver presente, numere cada um 
baseado no átomo de carbono ao qual ele está ligado. Escreva 
seus nomes em ordem alfabética separados por hífens. 
Ex: 
 
Para os radicais que se repetem utiliza-se um prefixo de quantidade 
(di-, tri-, tetra-, etc). Os números são separados por vírgulas. 
Ex: 
 
5 
Quando mais de um radical estiver ligado ao mesmo carbono, o 
número deve ser repetido. 
Ex: 
 
 
 CH4 até C4H10 (Gases) 
Propriedades Físicas 
C5H12 --- C17H36 (Líquidos) 
 
Homólogos de cadeia linear contendo 18 átomos de carbono ou 
mais são sólidos graxos de baixo ponto de fusão. 
 
Os alcanos são apolares, suas moléculas interagem por dipolo 
momentaneamente induzido (Forças de van der Waals). Estas 
forças intermoleculares são fracas e de curto alcance. Atuam entre 
as superfícies das moléculas, portanto, dentro de cada família, 
quanto maior for a molécula (> área superficial), mais fortes serão 
as forças intermoleculares. 
 
Temperaturas de fusão e de ebulição  aumentam com o aumento 
da intensidade das forças intermoleculares. Para se alcançar a 
ebulição ou a fusão é necessário romper as forças intermoleculares 
no líquido ou no sólido. 
 
 
6 
A l c a n o s 
Nome Fórmula P.F. 
(°C) 
P.E. 
(°C) 
Densidade 
(a 20°C) 
Metano CH4 -183 -162 
Etano CH3CH3 -172 -88,5 
Propano CH3CH2CH3 -187 -42 
n-Butano CH3(CH2)2CH3 -138 0 
n-Pentano CH3(CH2)3CH3 -130 36 0,626 
n-Hexano CH3(CH2)4CH3 -95 69 0,659 
n-Heptano CH3(CH2)5CH3 -90,5 98 0,684 
n-Octano CH3(CH2)6CH3 -57 126 0,703 
n-Nonano CH3(CH2)7CH3 -54 151 0,718 
n-Decano CH3(CH2)8CH3 -30 174 0,730 
n-Undecano CH3(CH2)9CH3 -26 196 0,740 
n-Dodecano CH3(CH2)10CH3 -10 216 0,749 
n-Tridecano CH3(CH2)11CH3 -6 234 0,757 
n-Tetradecano CH3(CH2)12CH3 5,5 252 0,764 
n-Pentadecano CH3(CH2)13CH3 10 266 0,769 
n-Hexadecano CH3(CH2)14CH3 18 280 0,775 
n-Heptadecano CH3(CH2)15CH3 22 292 
n-Octadecano CH3(CH2)16CH3 28 308 
n-Nonadecano CH3(CH2)17CH3 32 320 
n-Icosano CH3(CH2)18CH3 36 
 
Isobutano (CH3)2CHCH3 -159 -12 
Isopentano (CH3)2CHCH2CH3 -160 28 0,620 
Neopentano (CH3)4C -17 9,5 
Iso-hexano (CH3)2CH(CH2)2CH3 -154 60 0,654 
3-Metilpentano CH3CH2CH(CH3)CH2CH3 -118 63 0,676 
2,2-Dimetilbutano (CH3)3CCH2CH3 -98 50 0,649 
2,3-Dimetilbutano (CH3)2CHCH(CH3)2 -129 58 0,668 
 
7 
Solubilidade  São solúveis em solventes apolares como benzeno, 
éter e clorofórmio e insolúveis em H2O e outros solventes 
pronunciadamente polares. Os alcanos líquidos dissolvem 
compostos de baixa polaridade. 
 
Densidade  A densidade dos alcanos aumenta inicialmente com a 
massa molar, tendendo a cerca de 0,8 g.cm-3. São menos densos 
que a água. 
 
Obtenção dos alcanos 
 
Gás Natural  60-95% metano, pequena quantidade de etano, 
propano, butano e pentano. 
 
HC mais complicados  Isolados de fontes naturais (cera de 
abelhas e cera de vegetais). Na superfície de muitas folhas de 
plantas, esporos de fungos, encontram-se misturas de HC que 
variam de C15H32 até C35H72, parecem ter a finalidade de impedir a 
perda rápida de H2O, uma vez que os HC são impermeáveis à 
água. Também foram isolados de camadas geológicas. 
 
Maior fonte de HC  Petróleo, constituído por uma mistura 
complexa de vários HC, alguns compostos oxigenados, 
nitrogenados e sulfurados e uma pequena quantidade de outras 
substâncias. 
 
Frações do petróleo  Alcanos, predominantemente de cadeias 
lineares, desde o metano até cerca de 30 carbonos são os 
componentes principais da cadeia hidrocarbônica. 
 
8 
Os alcanos do petróleo podem ser separados por destilação 
fracionada (em várias misturas chamadas frações), apresentando 
diferentes faixas de ebulição. 
 
Frações típicas do petróleo 
 
N° átomos de C Classificação PE(°C) 
1-4 Gases naturais Abaixo de 20 
5-10 Gasolina 30-180 
11-12 Querosene 180-230 
13-17 Óleo diesel (leve) 230-305 
18-25 Óleo combustível (pesado) 305-405 
26-36 Lubrificantes 405-515 
Acima de 39 Asfaltos Acima de 515 
 
9 
O metano (CH4) pode ser produzido por bactérias anaeróbias, i.e., 
bactérias que vivem em ausência de ar (condições encontradas nas 
camadas profundas da terra, na pança de ruminantes ou de 
pantanais) 
A fonte de átomo de C é o CO2 
 
CO2 CH4 O oxigênio é toxico para elas 
 
Algumas bactérias são capazes de ingerir e metabolizar metano e 
outros HC (bactérias desse tipo foram recolhidas nas proximidades 
de postos de gasolina) 
 
Reações dos alcanos 
 
A maioria das reações é através de radicais livres. Ocorrem em 
cadeia, em condições enérgicas, produzindo em geral, uma mistura 
de produtos. 
 
Início da reação  É necessário uma partícula reativa (átomo livre 
ou radical). 
 
No ataque, a partícula reativa “arranca” hidrogênio do alcano. Este 
se transforma em outra partícula reativa que continua a reação em 
seqüência, mantendo a cadeia. 
 
O produto obtido depende do átomo de hidrogênio removido. 
Embora a partícula atacante possua certa seletividade, pode retirarhidrogênio de qualquer parte da molécula, produzindo vários 
isômeros. 
 
10 
Principais reações dos alcanos 
 
 Halogenação = São reações de substituição. 
Metano
Etano
Outros alcanos
Reagem com F, Cl e Br
(pouco reativos frente ao iodo)
 
 
Metano (CH4) = Produz uma mistura de halo-metanos e um haleto 
de hidrogênio 
C
H
H H
H
+ X2 C
H
H
H
C
H
H C
H
C HX
X
X X X
X
X
X
X
+ + + X X+
X = F, Cl ou Br
 
Fluoração: Reação extremamente exotérmica, difícil controlar e 
precisa de aparelhagem especial. 
 
Iodação: A energia de ativação (Eat) para arrancar o hidrogênio do 
alcano é alta. Os átomos de iodo se formam facilmente, mas por 
serem incapazes de se apoderar do hidrogênio do alcano, a 
iodação não ocorre. Os átomos de iodo recombinam-se com a 
formação de moléculas de iodo. 
 
CIoração ou bromação: A reação é mais facilmente controlada, 
requer energia (luz / calor). O cloro é mais reativo do que o bromo. 
 
As reações de substituição não se limitam àquelas que 
envolvem a substituição de hidrogênio. 
 
 
 
11 
Ex: Cloro-metano + NaOH (hidróxido de sódio) 
C
H
H OH
H
+ NaOH C
H
H
H
Cl + Na Cl
Clorometano
Solvente
Calor
Álcool metílico
 
 
Ex: Bromometano + KI (iodeto de potássio) 
C
H
H I
H
+ KI C
H
H
H
Br + KBr
Solvente
 
 
Mecanismo da Halogenação 
 
Etapa 1  Clivagem homolítica do halogênio 
.
.
X...
. ..
.
X.
. ...
Luz ou
(250-400°C)
.X
..
...
.
2
 
 
Etapa 2  Propagação da cadeia  O radical livre formado reage 
com o alcano, “arrancando” dele um hidrogênio, formando HX e um 
novo radical. 
.
.
X...
. . .+ R-H HX + Ra)
* Passo determinante da velocidade da reação (arrancar o átomo de H do alcano)
- O radical alquila formado "abstrai" um átomo de halogênio da molécula de X2, 
 para dar o haleto de alquila e um átomo de halogênio.
X2
. + R-XRb) + .
.
X...
. .
 
12 
Ocorrem seqüências de reações nas quais se alternam as etapas 
2a e 2b. 
 
Etapa 3  Etapa de terminação  Os radicais livres são destruídos 
por combinação. 
 
 
Nestas reações o oxigênio é considerado um inibidor, reage com 
o radical metila, por exemplo, formando o radical peróxido, menos 
reativo do que o radical metila e que contribui pouco para a 
propagação da cadeia. 
.CH3 + O2 CH3-O-O. 
 
Formação de isômeros  A partir de um único alcano podem ser 
obtidos isômeros, dependendo do hidrogênio substituído. 
CH3CH3
Cl2
CH3CH2Cl + HCl
Cl2
CH3CHCl2 + HCl ClCH2CH2Cl + HCl
Cloroetano
1,1-dicloro-etano
1,2-dicloro-etano
Cl2, etc Cl2, etc
CCl3CCl3 CCl3CCl3
* Um alcano produz uma mistura de todos os isômeros resultantes, o que indica
 que todos os átomos de H podem ser substituídos.
 
13 
 
Reações adicionais  Podem ocorrer reações com a substituição 
de vários hidrogênios. Estas reações podem ser “controladas”. 
 
CH4 + Cl2 CH3Cl
440°C
CH2Cl2 CHCl3 CCl4+ + +
(2 moles) (1 mol)
(1 mol) (1,1 mol)
(0,62 mol)
(0,37 mol)
(0,3 mol)
(0,41 mol)
(0,07 mol)
(0,19 mol)
(0,01 mol)
(0,03 mol) 
 
Metano excesso  Alcanos menos substituídos em maior 
quantidade. 
Cloro excesso  Alcanos mais substituídos em maior quantidade. 
 
 Combustão de alcanos = Reações de oxidação 
 
Os alcanos são utilizados como fonte de energia. A reação dos 
alcanos com o oxigênio fornece dióxido de carbono e água e 
CALOR. 
 
CH4 + O2 CO2 + H2O2 + CALOR
(Combustão completa)
CH4 + O2 CO + H2O2 + CALOR
(Combustão incompleta)
3/2
 
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Poder calorífico (quantidade de calor liberada por unidade de peso 
ou volume) estimado de alguns combustíveis 
 
 Poder calorífico 
Lenha 2500-3000 
Álcool etílico 7200 
Hidrogênio 34500 
Metano 12900 
Propano 11950 
Butano 10800 
Gasolina 11000 
Querosene 10800 
Óleo diesel 10600 
 
Octanagem da gasolina  Resistência de algumas frações de 
hidrocarbonetos da gasolina à compressão no motor sem detonar. 
Isooctano e heptano são utilizados como referência para medir a 
resistência à compressão sem detonar. 
 
2,4,2-trimetilpentano
(Isoctano) I.O. = 100
Melhor
CH3 C CH2 CH CH3
CH3
CH3
CH3
Pior
Heptano normal
CH3CH2CH2CH2CH2CH2CH3
(n-heptano) I.O. = 0
 
 
Aditivos  Melhoram a resistência à explosão (aumentam o 
I.O.>100); ex: Chumbo tetraetila (CTE), tricresilfosfatos. 
15 
 
 Pirólise = Craqueamento, decomposição de um composto por 
ação exclusiva do calor. 
 
Pirólise de alcanos obtidos do petróleo = craqueamento. 
 
No craqueamento térmico, os alcanos são aquecidos a 
temperaturas elevadas ( 540°C) e pressões elevadas (24,5-70 
kg/cm2) e os alcanos de maior massa molar são transformados em 
alcanos de menor massa molar. 
 
Hidrocraqueamento  Craqueamento com vapor d’água. 
Dilui-se o HC em vapor d’água a 700-900°C, durante uma fração de 
segundo e resfria-se rapidamente. 
 
Outros tipos de reações envolvidas na indústria do petróleo são: 
 Isomerização 
 Polimerização (gases de refinaria) 
 Reformação