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FRENTE: QUÍMICA PROFESSOR: JOÃO FAÇANHA ASSUNTO: INTRODUÇÃO À QUÍMICA ORGÂNICA 020.841 - 145894/19 fariasbrito.com.br @fariasbrito canalfariasbrito@fariasbrito colegiofariasbrito NÚCLEO ALDEOTA (85) 3486.9000 NÚCLEO CENTRAL (85) 3464.7788 (85) 3064.2850 NÚCLEO SUL (85) 3260.6164 NÚCLEO EUSÉBIO (88) 3677.8000 NÚCLEO SOBRAL CIÊNCIAS DA NATUREZA E SUAS TECNOLOGIAS FUNDAMENTOS AULA 15 Na primeira “divisão” da química surgiram a química inorgânica e orgânica. Essa diferença se baseava na origem da substância. Caso a substância em estudo fosse oriunda de um ser vivo, seria trabalhada pela química orgânica caso contrário seria parte da química inorgânica. Essa divisão entra em desuso após o químico alemão Friedrich Wohler fazer a primeira síntese de compostos orgânico partindo de um composto inorgânico. A partir desse ponto, trata-se a química orgânica como a química que estuda as substâncias com cadeias de carbono. Os elementos mais presentes em compostos orgânicos são: Carbono, Hidrogênio, Oxigênio, Nitrogênio, Fósforo e Enxofre (o famoso CHONPS). Dessa forma, devemos começar o estudo da química orgânica pelo estudo do carbono. 1. Postulados sobre o Carbono (Kekulé): a) O átomo de carbono é tetravalente. Isso significa que o carbono para se estabilizar precisa fazer 4 ligações covalentes (possui 4 elétrons livres em sua camada de valência). b) O átomo de carbono possui suas 4 valências iguais. Isso significa que as ligações que o carbono faz não se distinguem pela posição. Por exemplo, o fluormetano, CH3F é uma molécula onde um carbono se liga a 3 hidrogênios e a 1 flúor não importando a posição desses átomos em relação ao átomo central. c) O átomo de carbono tem propriedade de encadeamento. Isso significa que o átomo de carbono pode se ligar a outros átomos de carbono formando, assim, cadeias moleculares. 2. Classificação do Carbono: a) Quanto ao Nº de ligações com outros carbonos: O carbono pode ser classificado em Cprimário: Quando um carbono se liga a nenhum ou a apenas um outro carbono. Csecundário: Quando um carbono se liga a dois outros carbonos. Cterciário: Quando um carbono se liga a três outros carbonos. Cquaternário: Quando um carbono se liga a outros 4 carbonos. b) Quanto ao tipo de ligações (Hibridização): Tipos de Ligação em torno do Carbono Hibridização Geometria Molecular Ângulo de Ligação 4 simples sp3 Tetraédrica 109,57o 1 dupla e 2 simples sp2 Trigonal Plana 120o 2 duplas ou 1 tripla e 1 simples sp Linear 180o É importante lembrar que a hibridização do carbono depende do número de ligações sigma. 1 ligação simples = 1 ligação sigma. 1 ligação dupla = 1 ligação sigma + 1 ligação pi 1 ligação tripla = 1 ligação sigma + 2 ligações pi A ligação sigma é um encontro frontal entre os orbitais participantes de uma ligação e a pi é um encontro lateral entre os orbitais. 2 020.841 - 145894/19 MÓDULO DE ESTUDO 01. O número de octano de um combustível representa o percentual de isoctano (C8H18) e de heptano (C7H16) contidos nele. Já o índice de octano, octanagem, mede a resistência de um combustível a se auto-inflamar. Quanto mais elevado for o índice, mais resistente é o combustível à detonação, é o fenômeno denominado de autodetonância. Analise a fórmula que representa a estrutura do iso-octano. H3C C CH2 CH CH3 CH3 CH3 CH3 De acordo com a fórmula analisada, é correto afirmar que o iso-octano apresenta: A) cadeia ramificada e heterogênea. B) apenas carbonos sp². C) 4 carbonos primários. D) 1 carbono quaternário. E) 6 carbonos sp² e 2 carbonos sp³. 02. O BHT é um importante antioxidante sintético utilizado na indústria alimentícia. Sobre o BHT é correto afirmar que ele apresenta: OH BHT A) 2 carbonos quaternários. B) fórmula molecular C14H21O. C) 2 substituintes n-butila. D) 3 carbonos com hibridação sp2. E) 5 carbonos terciários. 03. Recentemente, os produtores de laranja do Brasil foram surpreendidos com a notícia de que a exportação de suco de laranja para os Estados Unidos poderia ser suspensa por causa da contaminação pelo agrotóxico carbendazim, representado a seguir. N N H N H OCH3 O De acordo com a estrutura, afirma-se que o carbendazim possui: A) fórmula molecular C9H11N3O2 e um carbono terciário. B) fórmula molecular C9H9N3O2 e sete carbonos secundários. C) fórmula molecular C9H13N3O2 e três carbonos primários. D) cinco ligações pi () e vinte e quatro ligações sigma (). E) duas ligações pi () e dezenove ligações sigma (). 04. O “mentol”, molécula que confere o sabor de menta a produtos alimentícios, apresenta a seguinte fórmula estrutural: CH CH3 H3C CH3OH Com base na estrutura anterior, podemos dizer que esse composto A) possui todos os carbonos hibridizados sp3. B) possui carbonos hibridizados sp. C) apresenta a fórmula molecular C10H15O. D) apresenta cadeia 3 carbonos terciários. E) possui carbono quaternário. 05. O lanosterol é um intermediário na biossíntese do colesterol, um importante precursor de hormônios humanos e constituinte vital de membranas celulares. Os números de carbonos terciários e o número de elétrons existentes na molécula do lanosterol são, respectivamente, A) 4 e 2 B) 6 e 4 C) 6 e 2 D) 4 e 4 E) 6 e 6 06. As moléculas de nanoputians lembram figuras humanas e foram criadas para estimular o interesse de jovens na compreensão da linguagem expressa em fórmulas 3 020.841 - 145894/19 MÓDULO DE ESTUDO estruturais, muito usadas em química orgânica. Um exemplo é o NanoKid, representado na figura: Em que parte do corpo do NanoKid existe carbono quaternário? A) pés B) cabeça C) tórax D) abdômen E) mãos 07. O agente laranja ou 2,4-D é um tipo de arma química utilizada na Guerra do Vietnã como desfolhante, impedindo que soldados se escondessem sob as árvores durante os bombardeios. C O CH2 C O OH Na estrutura do agente laranja, anterior, estão presentes: A) 4 ligações e 1 cadeia aromática. B) 3 ligações e 1 cadeia aromática. C) 1 cadeia mista e 9 ligações sigma. D) 1 cadeia heterogênea e 5 carbonos secundários. E) 1 cadeia aromática e 12 ligações sigma. 08. A capsaicina tem sido utilizada na medicina há muitos séculos. A pimenta vermelha foi uma das primeiras plantas cultivadas nas Américas. As tribos indígenas brasileiras cultivam e usam pimentas desde o descobrimento do Brasil e, os historiadores acreditam que a população do México come pimenta vermelha desde 7.000 a. C. A capsaicina já era utilizada pelos nossos ancestrais para aliviar as dores nas juntas e tem sido usada, também, na forma de creme ou pomada na medicina esportiva, para tratamento de lesões, torções e nevralgias. Funciona bem para aliviar a coceira da pele e acalmar a dor provocada por herpes”. Analisando a fórmula da capsaicina, dada abaixo, assinale a alternativa correta. N H CH3 CH3 O OCH3 HO A) Sua fórmula molecular é C17H24NO3. B) Há nessa molécula 5 ligações pi. C) O composto apresenta 34 ligações sigma. D) O composto tem carbono quaternário. E) Temos no composto carbono sp. 09. A molécula de epinefrina foi primeiramente isolada em sua forma pura em 1897 e sua estrutura foi determinada em 1901. Ela é produzida na glândula adrenal (daí vem o seu nome usual, adrenalina) como um único enantiômero. HO HO NH OH Epinefrina Analise as proposições em relação à molécula de epinefrina. I. Possui seis carbonos com a configuração e três com configuração sp3; II. A fórmula molecular é C9H13O3; III. Apresenta somente um carbono terciário; IV.Apresenta 5 carbonos secundários. Assinale a alternativacorreta. A) Somente as afirmativas II e III são verdadeiras. B) Somente a afirmativa II é verdadeira. C) Somente a afirmativa III é verdadeira. D) Somente as afirmativas I e II são verdadeiras. E) Somente as afirmativas I e III são verdadeiras. 10. A estrutura do cloranfenicol, antibiótico de elevado espectro de ação, encontra-se apresentada abaixo: NO2 CH OH CH NH C CH2OH O CHC2 Sobre o cloranfenicol, fazem-se as seguintes afirmativas: I. Apresenta 6 carbonos sp2 e 4 carbonos sp3; II. Possui carbono terciário em sua estrutura; III. Sua fórmula molecular é C11H12O5C2; IV.É um hidrocarboneto; V. Possui carbono quaternário em sua estrutura. São corretas as afirmativas: A) I, III, IV e V, apenas. D) II, III e IV, apenas. B) II e III, apenas. E) I, II, III, IV e V. C) I, IV e V, apenas. 4 020.841 - 145894/19 MÓDULO DE ESTUDO Resoluções 1. A) INCORRETA pois a cadeia é ramificada e homogênea (sem heteroátomos entre carbonos). B) INCORRETA pois a cadeia apresenta apenas carbonos que fazem as 4 ligações simples, ou seja, carbono sp3. C) INCORRETA pois a cadeia possui 5 carbonos primários. D) CORRETA pois a cadeia possui apenas 1 carbono quaternário. E) INCORRETA pois a cadeia possui apenas carbonos sp3. Resposta: D 2. [A] Correta. B) Incorreta. Fórmula molecular: C15H24O. C) Incorreta. Possui 2 substituintes: terc-butila. D) Incorreta. Possui 6 carbonos com hibridação do tipo sp2 (carbonos que formam dupla ligação). E) Incorreta. Possui apenas 3 carbonos terciários. Resposta: A 3. Inicialmente, vamos reescrever a estrutura de forma a visualizarmos todas as ligações: Agora, consideramos como ligação sigma () as simples e uma de cada dupla. Consideramos como ligações pi () as demais. A fórmula molecular é C9H9N3O2. De acordo com a estrutura assinalada, há 24 ligações sigma e 5 ligações pi. Resposta: D 4. Todos os carbonos fazem apenas ligações simples, portanto todos os carbonos possuem hibridização sp3. Resposta: A 5. Estão assinalados os carbonos terciários da molécula. E o número de ligações pi vê-se pela quantidade de insaturações. Na molécula existem 2 ligações duplas, portando, duas ligações pi. Dessa forma, se cada ligação pi é formada por 2 elétrons, existem 4 elétrons pi. Resposta: B 6. Ao observar as mãos do nanokid visualiza-se que existe um carbono (em cada mão) que se liga a outros 4 carbonos. Resposta: E 7. Na cadeia observamos a existência de 4 ligações duplas. Cada ligação dupla é composta por uma ligação sigma e outra pi. Portando, a molécula possui 4 ligações pi e uma cadeia aromática pela presença do benzeno. Resposta: A 8. A) Incorreta . B) Correta; 5 ligações duplas = 5 ligações pi. C) Incorreta D) Incorreta E) Incorreta Resposta: B 9. [I] Falsa. Não existe carbono com hibridização sp nessa molécula, ou seja, carbono que apresente tripla ligação ou com duas duplas no mesmo carbono. [II] Verdadeira. A epinefrina apresenta em sua fórmula estrutural: C9H13NO3. 5 020.841 - 145894/19 MÓDULO DE ESTUDO [III] Verdadeira. [IV] Falsa. O composto apresenta as funções: fenol (hidroxila ligada ao anel aromático), álcool (hidroxila ligado a um carbono saturado) e amina secundária. Resposta: A 10. Análise das afirmativas: [I] Incorreta. Apresenta 7 carbonos sp2 e 4 carbonos sp3. [II] Correta. Possui carbono terciário [III] Correta. Sua fórmula molecular é C11H12O5N2C2. [IV] Incorreta. Possui outros elementos além de carbono e hidrogênio, portanto não é um hidrocarboneto. [V] Incorreta. Não possui carbono quaternário. Resposta: C ANOTAÇÕES SUPERVISOR/DIRETOR: Dawison Sampaio – AUTOR: João Façanha DIG.: Cl@udi@ – REV.: Lícia