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02/04/2018 1 HIDROCARBONETOS AROMÁTICOS Eng. Agronômica 2018-1 Anel benzeno O benzeno é muito importante na indústria petroquímica, pois participa da fabricação de corantes, medicamentos, plásticos detergentes, medicamentos, entre outros. Im ag e m : C M YK p ro ce ss in k / vv _l eb el ie / C re at iv e C o m m o n s A tt ri b u ti o n 2 .0 G en er ic 02/04/2018 2 Exemplos da utilização de corantes Imagem: Jelly tots / jo-h / Creative Commons Attribution 2.0 Generic Im ag e m :J el ly b ea n s / Ti ia M o n to / C re at iv e C o m m o n s A tt ri b u ti o n - Sh ar e A lik e 3. 0 U n p o rt ed Compostos aromáticos Radical ligado ao anel benzênico Imagem: Aniline-3D-balls / Bem Mills / Public Domain 02/04/2018 3 Compostos aromáticos • Propriedade química na qual um anel de ligações insaturadas é formado. O modelo de Kekulé considera que as ligações consistem de um híbrido de ligações simples e dupla e que todas as ligações no anel são idênticas. Im ag e m : B en ze n e re so n an ce / E lt an ga s / C re at iv e - Se m D er iv ad o s 2. 0 G en ér ic a Compostos aromáticos Imagem: Philo Nordlund Ink / Philo Nordlund / Imagem: Philo Nordlund Ink / Philo Nordlund / Creative Commons Attribution 2.0 Generic 02/04/2018 4 Compostos aromáticos • Os compostos aromáticos são importantes na indústria. Os Hidrocarbonetos aromáticos, chaves de interesse comercial, são benzeno, tolueno, ortoxileno e paraxileno. Cerca de 35 milhões de toneladas são produzidas em todo o mundo a cada ano. Eles são extraídos de misturas complexas obtidas pelo refino de petróleo ou pela destilação do alcatrão de carvão e são utilizados para produzir uma gama de produtos químicos e polímeros importantes, incluindo estireno, fenol, anilina, poliéster e nylon (1). Polímero sintético Im ag e m : L a es tr u ct u ra q u ím ic a d e la B aq u el it a / C h em Sk et ch 8 .0 / G N U F re e D o cu m en ta ti o n L ic en se 02/04/2018 5 Compostos aromáticos • Hidrocarbonetos aromáticos são geralmente compostos caracterizados por apresentar, como cadeia principal, um ou vários anéis benzênicos, sendo a “aromaticidade" melhor definida como uma "dificuldade" das ligações duplas de um composto reagirem em reações típicas de alcenos, devido a uma deslocalização destas na molécula (2). Imagem: MDMA enantiomers 3D balls / Ben Mills / Domínio Público Compostos aromáticos • Existem poucos hidrocarbonetos que possuem aromaticidade, além do benzeno e compostos relacionados (anéis fundidos). A aromaticidade também ocorre em outras cadeias cíclicas (3). Im ag e m : F en o / N EU R O ti ke r / D o m ín io P ú b lic o Imagem: Benz3 / Slashme / Domínio Público 02/04/2018 6 Compostos aromáticos • Quando apresentar mais de um grupamento, a numeração deve começar por um dos carbonos ramificados e prosseguir de tal forma que os grupamentos estejam nos carbonos de menor número possível. Uma nomenclatura típica é: orto, meta e para (posições 1,2/1,3/1,4 respectivamente) (4). Im ag e m : O rt h o -m et a- p ar a / Is ila n es / D o m ín io P ú b lic o Compostos aromáticos • Esses compostos apresentam uma nomenclatura particular, que não segue as regras utilizadas na nomenclatura dos outros hidrocarbonetos. Além disso, não existe uma fórmula geral para todos os aromáticos (5). X X X X X X Orto (1,2) Meta (1,3) Para (1,4) 02/04/2018 7 Compostos aromáticos Vamos nomear estas cadeias? CH3 CH3 CH3 CH3 CH3 CH3 1,2-dimetilbenzeno 1,3-dimetilbenzeno 1,4-dimetilbenzeno Ortodimetilbenzeno metadimetilbenzeno paradimetilbenzeno o-xileno m-xileno p-xileno Nomenclatura dos compostos aromáticos • I. A nomenclatura IUPAC considera os hidrocarbonetos aromáticos como derivados do benzeno; • II. Quando o anel benzênico possui mais de uma ramificação, a numeração da cadeia se inicia a partir da ramificação mais simples e segue-se o sentido horário ou anti-horário, de maneira a se respeitar a regra dos menores números; • III. Quando o anel benzênico possuir duas ramificações, iguais ou diferentes, pode-se usar a nomenclatura orto, meta, para, ao invés de numerar o anel benzênico. A posição 1,2 passa a ser indicada por orto ou simplesmente por "o", a posição 1,3 passa a ser indicada por meta ou simplesmente por "m" e finalmente a posição 1,4 passa a ser indicada por para ou simplesmente por "p“; • IV. As ramificações devem ser citadas em ordem alfabética (6). 02/04/2018 8 Nomenclatura dos compostos aromáticos Posições das substituições no anel benzênico Grupos substituintes Benzeno C² H CH3 Etilbenzeno Propilbenzeno CH2 CH2 CH3 Etilbenzeno Aromáticos A naftalina, utilizada para afastar traças, é um hidrocarboneto aromático cujo nome oficial é naftaleno. Os primeiros aromáticos foram encontrados em cascas de árvores, óleo de baleia e carvão mineral e foram assim designados por causa do cheiro característico que exalavam. Naftaleno naftalina Antraceno Fenatreno 02/04/2018 9 Nomenclatura dos compostos aromáticos CH3 C2H5 1-etil-2-metilbenzeno ou o-etil-metilbenzeno CH3 Metilbenzeno (Tolueno) CH3 CH3 1,2-dimetilbenzeno Ou o-dimetilbenzeno CH3 CH3 1,3-dimetilbenzeno Ou m-dimetilbenzeno CH3 CH3 1,4-dimetilbenzeno Ou p-dimetilbenzeno H2 H2 H H3C H2 1-metilciclopenteno CH3 H2 C2H5 H2 H2 3-etil-1-metilciclopentano Principal fonte de hidrocarbonetos aromáticos Os hidrocarbonetos são obtidos a partir da hulha, que é o carvão mineral mais abundante que existe. Imagem: Coal bituminous / United States Geological Survey e o Mineral Information Institute / Public Domain 02/04/2018 10 Principal fonte de hidrocarbonetos aromáticos • Depois que é retirado da mina, o carvão passa por um processo chamado destilação seca (ausência de oxigênio), pelo qual são obtidas as seguintes substâncias: ESTADO FÍSICO SUBSTÂNCIAS GASOSO Gases combustíveis (CH4, H2, CO etc) SÓLIDO águas amoniacais (solução contendo compostos nitrogenados), alcatrão de hulha(mistura predominante de hidrocarbonetos aromáticos). LÍQUIDO Carvão coque Uso da hulha pela indústria: • As águas amoniacais são utilizadas pela indústria na fabricação do adubo; • O carvão coque (altas temperaturas na ausência de oxigênio) na indústria siderúrgica; • O alcatrão de hulha é um líquido escuro e viscoso, e seus principais componentes são benzeno, naftaleno e fenantreno; • A partir do benzeno, a indústria química produz corantes, explosivos, detergentes,etc. 02/04/2018 11 Perigos no uso do benzopireno • É um forte agente cancerígeno, formado pela combustão incompleta do tabaco, do carvão ou do óleo. Im ag em : C ar vo ar ia Ir re gu la r / M ar co E va n ge lis ta / C re at iv e C o m m o n s A tr ib u iç ão 3 .0 U n p o rt ed Perigos no uso do benzopireno • Presente no alcatrão da fumaça de cigarro, pode estar associado ao câncer de pulmão, câncer de laringe e boca e, possivelmente, câncer de bexiga e de pâncreas em fumantes. Im ag e m : C an ce ro u s lu n g / A u to r D es co n h ec id o / D o m ín io P ú b lic o 02/04/2018 12 Perigos no uso do benzopireno • Este e outros hidrocarbonetos aromáticos também estão presentes em carnes muito grelhadas sobre carvão e em peixes defumados, assim como na atmosfera de cidades muito poluídas. Imagem: Costela no Fogo / Julio Cesar Martins / GNU Free Documentation License Perigo no uso do benzeno • PRODUTO MUITO TÓXICO, essa substância é essencial na fabricação de tintas, borrachas e adesivos, podendo também ser utilizado na fabricação de detergentes e loções. • Traços de benzeno são encontrados no ambiente doméstico como consequência do uso de pesticidas e cola. Im ag e m : C ro p d u st er s p ra yi n g p es ti ci d es / C h ar le s O 'R ea r / P u b lic D o m ai n 02/04/2018 13 Tolureno e xileno Imagem: Tolureno / Ben Mills / Domínio Público Imagem: Meta-Xylol - meta-xylene 2 / NEUROtiker / Domínio Público Tolureno e xileno As substâncias formadas por aneis aromáticos ramificados são bem menos tóxicas, usadas principalmente como solventes. Im ag e m : G re e n P ai n t B u ck et R o m e / A u to r D es co n h ec id o / L ic en ça G N U d e D o cu m en ta çã o L iv re Im ag e m : B o tt le o f G o o G o n e so lv en t / Ild ar S ag d ej ev / G N U F re e D o cu m en ta ti o n L ic en se 02/04/2018 14 02/04/2018 15 TERPENOS: DIENOS EM NOSSAS VIDAS Os dienos são hidrocarbonetos de cadeia aberta que possuem em sua estrutura duas ligações duplas entre carbonos. Um dieno especial, muito presente em nosso dia a dia, é o isopreno, cujo nome oficial é 2-metil-buta-1,3-dieno. Sua fórmula molecular é C5H8 e sua fórmula estrutural está representada abaixo: 02/04/2018 16 TERPENOS • Unindo duas ou mais unidades da molécula do isopreno, obtêm-se cadeias abertas ou fechadas, denominadas de terpenos. • Os terpenos e seus derivados oxigenados são os principais formadores dos óleos essenciais, de várias substâncias coloridas e de produtos vindos da borracha. Consideremos cada uma dessas contribuições dos terpenos em nossas vidas: • (1º) Óleos Essenciais • (2º) Cores de algumas substâncias • (3º) Produtos a partir da borracha CORES DAS SUBSTÂNCIAS • A presença de duplas ligações conjugadas nas moléculas de alguns terpenos tem uma estreita relação com as cores das substâncias. • Um exemplo é a cenoura. Ela contém betacaroteno: 02/04/2018 17 PRODUTOS A PARTIR DA BORRACHA • A borracha natural, também denominada de látex, é encontrada na seiva de algumas espécies de árvores como a seringueira, sendo que a sua fórmula repete as unidades de isopreno numa ordem de 5000. Tabela de Imagens Slide Autoria / Licença Link da Fonte Data do Acesso 2 CMYK process ink / vv_lebelie / Creative Commons Attribution 2.0 Generic http://commons.wikimedia.org/wiki/File:CMYK_ process_ink.jpg 30/03/2012 3 Jelly tots / jo-h / Creative Commons Attribution 2.0 Generic http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Jelly_to ts.jpg 02/04/2012 3 Jelly beans / Tiia Monto / Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Jelly_b eans.jpg 02/04/2012 4 Aniline-3D-balls / Bem Mills / Public Domain http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Aniline- 3D-balls.png 02/04/2012 5 Benzene resonance / Eltangas / Domínio Público http://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:Benzene_r esonance.png 26/03/2012 6 Philo Nordlund Ink / Philo Nordlund / Creative Commons Attribution 2.0 Generic http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Philo_ Nordlund_Ink.jpg 02/04/2012 6 The Fallen Ange – Replica em Poliésterl / Luis García / GNU Free Documentation License http://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:El_%C3%8 1ngel_Ca%C3%ADdo_(Ricardo_Bellver)_MRABA SF_08.jpg 26/03/2012 8 La estructura química de la Baquelita / ChemSketch 8.0 / GNU Free Documentation License http://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:Bakelit_Str uktur.png 26/03/2012 9 MDMA enantiomers 3D balls / Ben Mills / Domínio Público http://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:MDMA- enantiomers-3D-balls.png 26/03/2012 10 Feno / NEUROtiker / Domínio Público http://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:Phenol2.sv g 26/03/2012 02/04/2018 18 Slide Autoria / Licença Link da Fonte Data do Acesso 10 Benz3 / Slashme / Domínio Público http://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:Benz3.svg 02/04/2012 11 Ortho-meta-para / Isilanes / Domínio Público http://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:Ortho- meta-para.svg 26/03/2012 18 Coal bituminous / United States Geological Survey e o Mineral Information Institute / Public Domain http://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:Coal_bitum inous.jpg 26/03/2012 21 Carvoaria Irregular / Marco Evangelista / Creative Commons Atribuição 3.0 Unported http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Carvoa riaIrregularByMarcoEvangelista.jpg?uselang=pt- br 26/03/2012 22 Cancerous lung / Autor Desconhecido / Domínio Público http://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:Cancerous _lung.jpg 26/03/2012 23 Costela no Fogo / Julio Cesar Martins / GNU Free Documentation License http://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:Costela_no _Fogo.JPG 26/03/2012 24 Cropduster spraying pesticides / Charles O'Rear / Public Domain http://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:Cropduster _spraying_pesticides.jpg 26/03/2012 25 Tolureno / Ben Mills / Domínio Público http://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:Toluene- from-xtal-3D-balls.png 26/03/2012 25 Meta-Xylol - meta-xylene 2 / NEUROtiker / Domínio Público http://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:Meta- Xylol_-_meta-xylene_2.svg 26/03/2012 26 Green Paint Bucket Rome / Autor Desconhecido / Licença GNU de Documentação Livre http://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:GreenPaint BucketRome.jpg 26/03/2012 26 Bottle of Goo Gone solvent / Ildar Sagdejev / GNU Free Documentation License http://commons.wikimedia.org/wiki/File:2008- 07-06_Bottle_of_Goo_Gone_solvent.jpg 02/04/2012 Tabela de Imagens
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