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1 Química Orgânica ISOMERIA PLANA 2 SUMÁRIO Introdução .......................................................................................................................................3 Objetivos ..........................................................................................................................................3 Conceitos .........................................................................................................................................3 Definição ..........................................................................................................................................3 Tipos de Isomeria Plana .................................................................................................................3 Exercícios .........................................................................................................................................6 Gabarito ...........................................................................................................................................7 Resumo ............................................................................................................................................8 3 Introdução Nesta aula abordaremos a parte da Química Orgânica que trata sobre isomeria, especificamente a isomeria plana. Objetivos • Compreender o que são isômeros; • Compreender os tipos de isomerias; • Estudar os tipos de isomerias planas: função, cadeia, posição, metameria e tautomeria, suas características e saber diferenciá-las; Conceitos Nesse material, vamos entender o que são isômeros, diferenciando isometria plana e especial e apresentando detalhadamente os tipos da plana. Definição Isômeros são compostos orgânicos que apresentam a mesmas quantidades de átomos (mesma fórmula molecular), porém se distinguem na maneira como esses átomos se ligam, ou seja, apresentam diferentes fórmulas estruturais. Existem dois tipos de isomerias: a plana e a espacial. Na isometria plana, conhecida também como isomeria constitucional, os isômeros são possíveis observar as diferenças apenas com a análise da fórmula estrutural plana dos compostos. Na isomeria espacial, também conhecida como estereoisomeria, devemos considerar a orientação dos átomos no espaço. Nesta apostila focaremos apenas no estudo da isomeria plana. Tipos de Isomeria Plana Existem cinco tipos de isometria plana - ou constitucional: isomeria de função, de cadeia, de posição, metameria e tautomeria. - Isomeria de função: ocorre quando os isômeros pertencem a diferentes grupos funcionais. Como exemplo, podemos citar o 2 4 2C H O , que pode ser um ácido carboxílico ou um éster. A Figura 1 apresenta tal caso. 4 Figura 1: Exemplo de isomeria de função - Isomeria de cadeia: neste caso, os isômeros pertencem a mesma função orgânica, porém se diferente pelo tipo de cadeia. Temos como exemplo, o Propeno e Ciclopropano, ambos são hidrocarbonetos, porém o primeiro apresenta uma cadeia aberta, insaturada, e o segundo uma cadeia fechada, saturada. Figura 2: Exemplo de isomeria de cadeia (Fonte: Enem – Universia) - Isomeria de posição: os isômeros possuem mesmo tipo de cadeia e função, porém diferem na posição do grupo funcional, de uma ramificação ou de uma insaturação. Como exemplo, tem-se os isômeros de fórmula moleculuar 4 8C H , 1-buteno e 2- buteno, , que se diferenciam pela posição da insaturação (Figura 3) e os compostos 1- propanol e 2-propanol, com fórmula molecular 3 8C H O , que diferem pela posição da hidroxila OH (Figura 4). Figura 3: Exemplo de isomeria de posição Figura 4: Exemplo de isomeria de posição - Metameria: também conhecida como Isomeria de Compensação, é um caso particular da isomeria de posição. Neste caso os isômeros pertencem à mesma função, apresentam o mesmo tipo de cadeia, contudo se diferenciam pela posição de um heteroátomo. Para exemplificar, cita-se o metanoato de propila e etanoato de etila, ambos de fórmula molecular 4 10C H O , onde o heteroátomo (oxigênio) está em posição diferente. Figura 5: Exemplo de metameria - Tautomeria: também conhecida como Isomeria Dinâmica, isômeros pertencentes à diferentes funções químicas demonstram um equilíbrio químico dinâmico em 5 solução. Um exemplo é uma solução de etanal no qual uma pequena parte se converte em etenol que em seguida se transforma novamente no etanal, Figura 6: Exemplo de tautomeria Os três casos mais comuns são as tautomeria aldoenólica, cetoénolica e imina- enamina. Figura 7: Tautomeria aldoenólica Figura 8: Tautomeria cetoenólico Figura 9: Tautomeria imina-enamina 6 Exercícios 1. (UDESC 2008) Observe as moléculas abaixo. Assinale a alternativa correta. a) As moléculas I e III são isômeros de cadeia, assim como as moléculas II e III. b) As moléculas I e II são isômeros de posição e I e III são isômeros de função. c) As moléculas I e III são isômeros de posição. d) As moléculas II e III não são isômeros. e) As moléculas I e II são isômeros de cadeia e II e III são isômeros de função. 2. (MUNDO EDUCAÇÃO) Os ácidos graxos ômega-3 (ácido linolenílico ou ácido cis-9- cis-12-cis-15-octadecadienoico) e ômega-6 (ácido linoleico ou ácido cis-9-cis-12- octadecadienoico), presentes em peixes gordurosos, como o salmão, atum e sardinha, e óleos vegetais, como o de nozes, de avelã e de amêndoas, são essenciais para o organismo humano. Suas fórmulas estão representadas abaixo: O ômega-3 e o ômega-6 apresentam que tipo de isomeria plana? a) De função. b) De cadeia. c) De posição. d) Metameria. e) Sem isomeria. 3. (BRASIL ESCOLA) A seguir temos um equilíbrio ceto-enólico, isto é, equilíbrio entre uma cetona e um enol, em meio aquoso. Observe que o átomo de hidrogênio do carbono vizinho migra para o oxigênio da carbonila. Isso resulta em produzir uma substância que pertence à outra função orgânica, mas a fórmula molecular continua a mesma. Portanto, esses compostos são isômeros. Mas qual é o tipo de isomeria que se estabelece entre a propanona e o prop-1-en- 2-ol? 7 a) Isomeria de Função b) Isomeria de Cadeia c) Isomeria de Posição d) Isomeria Dinâmica ou Tautomeria e) Isomeria de Compensação ou Metameria Gabarito 1. No problema em questão, a fórmula molecular dos três compostos é 3 8C H O . Logo eles são isômeros. Observa-se ainda que os compostos I e II apresentam uma diferença na posição da hidroxila, enquanto as moléculas II e III possuem uma divergência de função. Portanto, a alternativa correta é a b). 2. Na resolução deste problema, devemos relembrar que isômeros são compostos orgânicos que apresentam a mesma fórmula molecular, mas se diferenciam em suas fórmulas estruturais. Visto isso, conclui-se que o ômega- 3 e o ômega-6 não são isômeros, pois as duas estruturas não apresentam a mesma fórmula molecular. Isso que pode ser observado somente comparando o número de ligações duplas, já que quanto mais ligações duplas, existem menos hidrogênios. Deste modo, está correta a alternativa e). 3. Podemos observar que quando temos isômeros pertencentes à diferentes funções químicas estabelecem um equilíbrio químico dinâmicoem solução temos um caso de tautomeria. Portanto, a alternativa correta é a d) Isomeria Dinânica ou Tautomeria. 8 Resumo Definição Isômeros são compostos orgânicos que apresentam a mesma fórmula molecular, mas se diferenciam em suas fórmulas estruturais. Tipos de Isomeria Plana A isomeria de função ocorre quando os isômeros pertencem a diferentes grupos funcionais. Na isomeria de cadeia os isômeros fazem parte da mesma função, porém possuem diferentes tipos de cadeia. A isomeria de posição é caracterizada pelos isômeros possuírem a mesma cadeia e função, mas apresentarem diferença na posição de um grupo funcional, de uma ramificação ou de uma insaturação. Na metameria os isômeros pertencem à mesma função, apresentam o mesmo tipo de cadeia, contudo se diferenciam pela posição do heteroátomo. Na tautomeria os isômeros pertencentes à diferentes funções químicas demonstram um equilíbrio químico dinâmico em solução. 9 Referências http://exercicios.brasilescola.uol.com.br/exercicios-quimica/exercicios-sobre-isomeria-plana.htm https://www.infoescola.com/quimica/isomeria/exercicios/ http://exercicios.mundoeducacao.bol.uol.com.br/exercicios-quimica/exercicios-sobre-isomeria-plana.htm http://mundoeducacao.bol.uol.com.br/quimica/isomeria-dinamica-ou-tautomeria.htm https://ocw.ehu.eus/pluginfile.php/8911/mod_resource/content/1/Tema_2._Enoles_y_enaminas.pdf SOLOMONS, G; FRYHLE, G. QUÍMICA ORGÂNICA, V.2, 7º EDIÇÃO, RIO DE JANEIRO, 2002.
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