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QUÍMICA MÓDULO BÔNUS CBMERJ 1 Todas os exercícios da apostila que tiverem essa câmera , estão gravados em vídeo para você. Nossos professores resolveram as questões, comentando cada detalhe para te ajudar na hora de estudar. Muitas questões trazem dicas preciosas. Não deixe de assistir aos vídeos dentro da plataforma on-line do Perspectiva e bons estudos! Isomeria plana e espacial A Isomeria é o fenômeno pelo qual duas substâncias compartilham a mesma fórmula molecular, mas apresentam estruturas diferentes, ou seja, o rearranjo dos átomos se difere em cada caso. Isomeria Plana ou Constitucional Os isômeros desse tipo possuem a mesma fórmula molecular e se diferenciam pelas fórmulas estruturais planas. Os casos mais comuns de isomeria plana são: − isomeria de cadeia (ou de núcleo); − isomeria de posição; − isomeria de compensação (ou metameria); − isomeria de função (ou funcional); − tautomeria. 1. Isomeria de função Ocorre quando os isômeros pertencem a funções químicas diferentes. Os casos mais comuns de isomeria de função ocorrem entre: − álcoois e éteres; − nitrilos e isonitrilos; − aldeídos e cetonas; − ácidos carboxílicos e ésteres. 2. Isomeria de cadeia É aquela em que os isômeros possuem a mesma função química, mas diferem pelo tipo de cadeia carbônica. Exemplos: 3. Isomeria de posição Ocorre quando os isômeros têm a mesma cadeia carbônica e pertencem a mesma função química, mas diferem pela posição da ramificação, da insaturação ou do grupo funcional. 4. Isomeria de compensação Isomeria de compensação (ou metameria) ocorre quando os isômeros possuem a mesma função química, mas diferem pela posição de um heteroátomo na cadeia carbônica. Exemplos: 4. Tautomeria É o caso particular de isomeria funcional em que os dois isômeros ficam em equilíbrio químico dinâmico. Os casos mais comuns de tautomeria ocorrem entre: − aldeído e enol; − cetona e enol. QUÍMICA MÓDULO BÔNUS CBMERJ 2 Espacial ou Estereoisomeria É aquela que somente pode ser explicada por meio de fórmulas estruturais espaciais. Em outras palavras, isso significa que só iremos “enxergar” a diferença existente entre dois isômeros espaciais se fizermos uso de modelos moleculares espaciais. A isomeria espacial divide-se em: − isomeria cis-trans (ou geométrica); − isomeria óptica. 1. Isomeria cis-trans (ou geométrica) Pode ocorrer em dois casos principais, a saber: − Em compostos com duplas ligações; − Em compostos cíclicos. 1.1. Isomeria cis-trans em compostos com duplas ligações Na estrutura da esquerda, os dois átomos de cloro estão do mesmo lado do plano que divide a molécula ao meio; essa é a chamada forma cis. Na estrutura da direita, os dois átomos de cloro estão em lados opostos do plano que divide a molécula ao meio; essa é a chamada forma trans. 1.2. Isomeria cis-trans em compostos cíclicos Os compostos cíclicos apresentam um anel ou núcleo que é um polígono plano ou reverso. Conforme as ramificações (ou os substituintes) estejam acima ou abaixo desse polígono, podem surgir casos de isomeria cis-trans (aqui também chamada isomeria baeyeriana, como homenagem ao cientista Adolf von Baeyer). Seja, por exemplo, o composto 1,2-dicloro-ciclo-propano. Ele poderá apresentar as seguintes estruturas: Na estrutura da esquerda, os dois átomos de cloro estão acima do plano do anel; na foto da direita, um átomo de cloro está acima e o outro está abaixo do plano do anel. 2. Isomeria óptica Estuda os compostos (isômeros) opticamente ativos que possuem mesma fórmula molecular, mas que se diferenciam pelo tipo de desvio do plano de luz polarizada. Isômeros ópticos constituem par objeto imagem no espelho. 2.1. Luz natural e luz polarizada A luz comum (ou natural) é formada por ondas eletromagnéticas, sendo que as ondas elétricas vibram em um plano e as magnéticas, em outro, perpendiculares entre si. Além disso, à medida que a luz “caminha”, esses dois planos giram em torno de seu próprio eixo de propagação, de modo que, vendo a luz “de frente”, se pudéssemos enxergar essas vibrações, iríamos ver algo parecido com a figura A. Pelo contrário, na luz polarizada, os planos de vibração elétrico e magnético não giram, de maneira que, “vendo-a de frente”, teríamos a figura B. É comum representar a luz polarizada apenas por um dos planos (figura C). Luz natural Luz polarizada Representação da luz polarizada 2.2. Substâncias opticamente ativas e opticamente inativas A luz polarizada foi descoberta em 1808 por Malus. Logo depois, Biot descobriu que certos cristais de quartzo desviam, ou melhor, fazem girar o plano de polarização da luz. Essas substâncias são chamadas substâncias opticamente ativas, ou seja, têm atividade óptica. − Substâncias que desviam a luz polarizada para a direita chamam- se dextrogira (do latim dexter, direito) − Substâncias que desviam a luz polarizada para a esquerda chamam- se levógira (do latim laevus, esquerda). 2.3. Termos importantes − Enantiômeros ou antípodas ópticos: São estereoisômeros ópticos, cujas moléculas Constituem par objeto-imagem em espelho plano. QUÍMICA MÓDULO BÔNUS CBMERJ 3 − Diastereômeros ou diastereoisômeros: Não constituem par objeto- imagem em espelho plano. X e Y são diastereômeros opticos W e F são diastereômeros aromáticos − Mistura racêmica: É uma mistura com quantidades iguais de dois enantiômeros de uma molécula quiral, cuja atividade ótica não desvia o plano da luz polarizada nem para a esquerda levogiro, nem para a direita dextrogiro. É, portanto uma mistura de 50% de levogiro e 50% de dextrogiro. − Composto meso: É aquele que possui carbonos assimétricos em número PAR, porém possui eixo de simetria, ou seja, é uma molécula assimétrica que não possui atividade óptica, sendo inativo por compensação interna, porque um carbono é d e o outro é l. − Carbono Quiral ou assimétrico: É o carbono com quatro ligantes diferentes entre si. Esse carbono é destacado por um asterisco (C*) e recebe o nome de carbono assimétrico ou quiral. Exercícios 1. Relativamente ao álcool secundário, de fórmula molecular C3H7OH, é incorreto afirmar que: a) tem fórmula estrutural H3C - CH2 - CH2 - OH. b) é o propan-2-ol. c) é isômero de posição do propan-1-ol. d) é isômero de função do metóxi-etano. e) não possui isômero de cadeia. 2. Considerando-se a posição dos grupos -CH3 no anel aromático, o dimetilbenzeno possui: a) 10 isômeros. d) 3 isômeros. b) 6 isômeros. e) 2 isômeros. c) 5 isômeros. 3. O etanoato de etila, que tem odor e sabor de maçã, pode ser obtido pela reação entre ácido etanoico e etanol. A fórmula estrutural plana do isômero de função do etanoato de etila, que apresenta cadeia carbônica ramificada, é: 4. Associe os pares de compostos dos dois grupos com o tipo de isomeria existente entre eles. I. II. III. IV. A alternativa que apresenta uma associação correta é: a) I-3; II-2; III-4; IV-1 b) I-3; II-2; III-1; IV-4 c) I-2; II-3; III-1; IV-4 d) I-2; II-3; III-4; IV-1 e) I-1; II-2; III-3; IV-4 5. Têm a mesma fórmula molecular C5H10: a) n-pentano e metilciclobutano. b) pent-1-eno e ciclopentano. c) pent-2-ino e ciclopenteno. d) 2-metilbutano e dimetilciclopropano. e) 2,2-dimetilpropano e etilciclopropano. 6. Isômeros são substâncias que possuem a mesma fórmula molecular e que diferem entre si pelo menos em uma propriedade devido à forma diversa de distribuição dos átomos nas moléculas. Os compostos que apresentam isômeros são: a) etano e metano. b) ciclopropano e etano. c) but-2-eno e ciclobutano. d) propano e ciclopropano. e) metano e propanona. 7. São isômeros planos de: QUÍMICA MÓDULO BÔNUS CBMERJ 4 a) cadeia. d) metameria.b) posição. e) núcleo. c) função. 8. A substância encontrada no queijo velho, no chulé e na manteiga rançosa é o ácido butanóico. A substância (x) é um isômero funcional do ácido butanóico e está presente no sabor da menta. Com base nessas informações podemos afirmar que x é: a) butan-1-ol. b) ácido metilpropanóico. c) acetato de etila. d) butanona. e) butanal. 9. O equilíbrio abaixo pode ser chamado: a) reação ácido-base. b) tautomeria. c) ressonância. d) reação de neutralização. e) hidrólise. 10. O número de isômeros de posição que têm o nome de dibromotolueno (dibromometilbenzeno) é: a) 2 c) 4 e) 6 b) 3 d) 5 11. Dados os compostos: I. H3C – CH2 – O – CH3. | H2 II. H3C – CH2 – CH2OH. | H2 III. H3C – CH2CHO. IV. H3C – CH – CH3. | OH São isômeros somente as substâncias de fórmulas: a) I e II. c) II e IV. e) II, III e IV. b) I e III. d) I, II e IV 12. Considere os nomes dos hidrocarbonetos a seguir: I. 2,2–dimetilbutano. II. 3–metilexano. III. 1,2–dimetilciclobutano. IV. cicloexano. V. hex–1–eno. A opção que relaciona CORRETAMENTE isômeros é: a) IV e V. c) I e III. e) II e V. b) II e IV. d) I e IV. 13. O número de compostos possíveis para um hidrocarboneto de peso molecular 56, que apresenta somente ligações sigma, é: a) 5 c) 3 e) 1 b) 4 d) 2 14. Considerando os isômeros de cadeia do butano, é correto afirmar que o número total de derivados monoclorados para esses isômeros é: a) 8 c) 2 e) 5 b) 6 d) 4 15. Assinale a opção que indica o tipo de isomeria entre os compostos CH3(CH2)2CONH2, CH3CH2CONHCH3 e CH3CONHCH2CH3: a) geométrica d) metameria b) tautomeria e) funcional c) ótica 16. "A 4-metil pentan-2-ona é usada como solvente, na produção de tintas, ataca o sistema nervoso central, irrita os olhos e provoca dor de cabeça." O composto considerado é isômero funcional de: a) hexan-1-ol. d) 4-metil pentan-1-ol. b) hexanal. e) propanona. c) 4-metil butanal. 17. Apresenta isomeria geométrica: a) pent-2-eno d) tetrabromo etileno b) but-1,2-dieno e) 1,2-dimetil benzeno c) propeno 18. Ao aquecer brandamente uma mistura de ácido maleico (ácido cis- butenodióico) e fumárico (ácido trans-butenodióico) com a finalidade de desidratá-los, obtêm-se: a) anidrido maleico e ácido maleico. b) anidrido maleico e anidrido fumárico. c) anidrido fumárico e ácido maleico permanecendo inalterado. d) anidrido maleico e ácido fumárico permanecendo inalterado. e) ambos os ácidos permanecem inalterados. 19. Qual das seguintes substâncias I. (CH3)2C=CH2 II. CH3CH=C(CH3)2 III. CH3BrC=CCH3Cℓ IV. CH3CH=CHC2H5 Apresenta isomerismo geométrico? a) Somente II. b) Somente III. c) Somente I e II. d) Somente I e III. e) Somente III e IV. 20. Assinale a alternativa que contém apenas isômeros do 1-penteno (C5H10). a) Penteno, cis pent-2-eno e ciclopenteno. b) Trans pent-2-eno, pentanol e cis pent-3-eno. c) 2-metil pent-1-eno, trans pent-2-eno e ciclopentano. d) Cis pent-2-eno, ciclopentano e 2-metil but-1-eno. e) 2-metil but-1-eno, ciclopentano e 2-metil butan-1-ol. 21. Entre os compostos I. C2H6O. II. C3H6O. III. C2H2Cℓ2. Apresentam isomeria geométrica: a) I, apenas. b) II, apenas. c) III, apenas. d) I e II, apenas. e) II e III, apenas. 22. Admite isomeria geométrica, o alceno: a) 2,3-dimetil pent-2-eno. b) pent-1-eno. c) 3-metil hex-3-eno. d) eteno. e) 4-etil-3-metil hex-3-eno. QUÍMICA MÓDULO BÔNUS CBMERJ 5 23. As balas e as gomas de mascar com sabor de canela contêm o composto cinamaldeído (ou aldeído cinâmico) que apresenta a fórmula estrutural abaixo. O nome oficial deste composto orgânico é: a) trans-3-fenil propenal. b) trans-1-fenil propenal. c) trans-3-fenil propanal. d) trans-3-benzil propenal. e) cis-3-fenil propenal. 24. Dadas as estruturas dos ácidos maleico e fumárico, respectivamente, citar a que tipo de isomeria a que pertencem: a) Isomeria de compensação ou metameria b) Isomeria óptica c) Isomeria geométrica d) Tautomeria e) Isomeria funcional 25. O óleo de soja, comumente utilizado na cozinha, contém diversos triglicerídeos (gorduras), provenientes de diversos ácidos graxos, dentre os quais temos os mostrados abaixo. Sobre esses compostos, podemos afirmar que: a) O composto 1 é um ácido carboxílico de cadeia insaturada. b) Os compostos 2 e 3 são isômeros cis–trans. c) O composto 2 é um ácido graxo de cadeia aberta contendo uma dupla ligação (cis). d) O composto 3 é um ácido graxo de cadeia fechada contendo uma insaturação (cis). e) O composto 4 é um ácido carboxílico de cadeia aberta contendo duas duplas ligações conjugadas entre si. 26. Segundo a IUPAC, a nomenclatura correta para o composto representado a seguir é: a) cis-1,4-dihidroxiciclopentano b) cis-1,3-dihidroxiciclopentano c) trans-1,4-dihidroxiciclopentano d) trans-1,3-dihidroxiciclopentano e) 1,4-dihidroxiciclopentano 27. Quantos isômeros estruturais e geométricos, considerando também os cíclicos, são previstos com a fórmula molecular C3H5Cℓ? a) 2 c) 4 e) 7 b) 3 d) 5 28. Entre os compostos de fórmulas tem-se isomeria: a) de cadeia. b) de posição. c) de função. d) cis-trans ou geométrica. e) de tautomeria. 29. O composto responsável pelo aroma de jasmim é representado pela fórmula estrutural plana a seguir, na qual algumas ligações químicas são indicadas por setas numeradas. A ligação que apresenta isomeria geométrica é: a) 1 c) 3 e) 5 b) 2 d) 4 30. O número de alcenos isômeros de fórmula molecular C5H10, incluindo a isomeria geométrica, é: a) 7 d) 4 b) 6 e) 3 c) 5 QUÍMICA MÓDULO BÔNUS CBMERJ 6 31. O aroma dos perfumes, geralmente, resulta de misturas de compostos químicos. Moléculas com estruturas químicas semelhantes não possuem necessariamente aromas similares. Nerol e geraniol são representadas abaixo, são constituintes de perfumes e exalam diferentes aromas. Com relação às moléculas acima representadas, é correto afirmar que nerol e geraniol são isômeros: a) ópticos. b) de posição. c) de compensação. d) geométricos. e) de função. 32. Drogas, à base de anfetamina, vêm sendo muito utilizadas para obtenção da sensação de euforia. Na verdade, ela é um medicamento indicado para depressão ou para emagrecimento (inibe a sensação de fome), sob orientação médica. Abaixo está representada a molécula de anfetamina. Com relação à estrutura acima, é correto afirmar que a molécula: a) apresenta isomeria geométrica. b) apresenta um total de 18 átomos. c) apresenta um grupo amida. d) não apresenta carbono quiral. e) apresenta isomeria óptica. 33. O adoçante artificial aspartame tem fórmula estrutural: Sobre o aspartame, são feitas as seguintes afirmações. I. Apresenta as funções éster e amida. II. Não apresenta isomeria óptica. III. Sua fórmula molecular é C4H13N2O5. Das afirmações apresentadas: a) apenas I é verdadeira. b) apenas I e II são verdadeiras. c) apenas I e III são verdadeiras. d) apenas II e III são verdadeiras. e) I, II e III são verdadeiras. 34. Apresenta isomeria óptica: 35. Considere as fórmulas estruturais seguintes. I. CH2(OH) - CH2(OH) II. CH3 - CH(OH) - CH2 - CH3 III. CH2(OH) - CH = CH - CH3 IV. CH2(OH) - CH = CH2 Há isômeros ópticos e isômeros geométricos, respectivamente, nos compostos representados por: a) I e II c) II e III e) III e IV b) I e IV d) II e IV 36. Em 1848, Louis Pasteur estudou os sais de potássio e amônio obtidos do ácido racêmico (do latim racemus, que significa “cacho de uva”), o qual se depositava nos tonéis de vinho durante a sua fermentação. Após observar queesse ácido era uma mistura de dois outros com a mesma fórmula molecular do ácido tartárico que, separados, desviavam a luz plano-polarizada e juntos, em quantidades iguais, perdiam essa propriedade, nasceu o conceito de mistura racêmica. De acordo com o exposto, assinale a opção correta, com relação aos conceitos de isomeria espacial. a) Uma mistura racêmica é uma mistura eqüimolecular de dois compostos enantiomorfos entre si. b) O butan-1-ol, por ser um álcool opticamente ativo, pode originar uma mistura racêmica. c) O but-2-eno apresenta dois isômeros ópticos, o cis but-2-eno e o trans but-2-eno. d) O butan-2-ol apresenta três isômeros ópticos ativos denominados dextrogiro, levogiro e racêmico. e) Quando um composto desvia a luz plano-polarizada para a direita é chamado de levogiro. 37. O estudo de compostos orgânicos permite aos analistas definir propriedades físicas e químicas responsáveis pelas características de cada substancia descoberta. Um laboratório investiga moléculas quirais cuja cadeia carbônica seja insaturada, heterogênea e ramificada. A formula que se enquadra nas características da molécula investigada e: a) CH3-(CH)2-CH(OH)-CO-NH-CH3. b) CH3-(CH)2-CH(CH3)-CO-NH-CH3. c) CH3-(CH)2-CH(CH3)-CO-NH2. d) CH3-CH2-CH(CH3)-CO-NH-CH3. e) C6H5-CH2-CO-NH-CH3. QUÍMICA MÓDULO BÔNUS CBMERJ 7 38. A talidomida e um sedativo leve e muito utilizado no tratamento de náuseas, comuns no inicio da gravidez. Quando foi lançada, era considerada segura para o uso de gravidas, sendo administrada como uma mistura racêmica composta pelos seus dois enantiomeros (R e S). Entretanto, não se sabia, na época, que o enantiomero S leva a malformação congênita, afetando principalmente o desenvolvimento normal dos braços e pernas do bebe. (COELHO, F. A. S. Fármacos e quiralidade. Cadernos Temáticos de Química Nova na Escola, Sao Paulo, n. 3, Maio 2001. Adaptado.) Essa malformação congênita ocorre porque esses enantiomeros a) reagem entre si. b) não podem ser separados. c) não estão presentes em partes iguais. d) interagem de maneira distinta com o organismo. e) sao estruturas com diferentes grupos funcionais. 248 39. O citral, substancia de odor fortemente cítrico, e obtido a partir de algumas plantas como o capim-limão, cujo óleo essencial possui aproximadamente 80%, em massa, da substancia. Uma de suas aplicações e na fabricação de produtos que atraem abelhas, especialmente do gênero Apis, pois seu cheiro e semelhante a um dos feromonios liberados por elas. Sua fórmula molecular e C10H16O, com uma cadeia alifática de oito carbonos, duas instaurações, nos carbonos 2 e 6; e dois grupos substituintes metila, nos carbonos 3 e 7. O citral possui dois isômeros geométricos, sendo o trans o que mais contribui para o forte odor. Para que se consiga atrair um maior número de abelhas para uma determinada região, a molecula que deve estar presente em alta concentração no produto a ser utilizado e a) b) c) d) e) 40. Um aluno, durante uma aula de química orgânica, apresentou um relatório em que indicava e associava alguns compostos orgânicos com o tipo de isomeria plana correspondente que eles apresentam. Ele fez as seguintes afirmativas acerca desses compostos e da isomeria correspondente: I - os compostos butan-1-ol e butan-2-ol apresentam entre si isomeria de posição. II - os compostos pent-2-eno e 2 metilbut-2-eno apresentam entre si isomeria de cadeia. III - os compostos propanal e propanona apresentam entre si isomeria de compensação (metameria). IV - os compostos etanoato de metila e metanoato de etila apresentam entre si isomeria de função. Das afirmativas feitas pelo aluno, as que apresentam a correta relação química dos compostos orgânicos citados e o tipo de isomeria plana correspondente são apenas a) I e II. c) II e IV. e) III e IV. b) I, II e III. d) I, II e IV. 41. Em uma unidade industrial, emprega-se uma mistura líquida formada por solventes orgânicos que apresentam a fórmula molecular C2H6O. Entre os componentes da mistura, ocorre isomeria plana do seguinte tipo: a) cadeia b) função c) posição d) compensação 42. O ácido linoleico, essencial à dieta humana, apresenta a seguinte fórmula estrutural espacial: Como é possível observar, as ligações duplas presentes nos átomos de carbono 9 e 12 afetam o formato espacial da molécula. As conformações espaciais nessas ligações duplas são denominadas, respectivamente: a) cis e cis b) cis e trans c) trans e cis d) trans e trans 43. Em um experimento, foi analisado o efeito do número de átomos de carbono sobre a solubilidade de alcoóis em água, bem como sobre a quiralidade das moléculas desses alcoóis. Todas as moléculas de alcoóis testadas tinham número de átomos de carbono variando de 2 a 5, e cadeias carbônicas abertas e não ramificadas. Dentre os alcoóis utilizados contendo um centro quiral, aquele de maior solubilidade em água possui fórmula estrutural correspondente a: 44. Em uma das etapas do ciclo de Krebs, a enzima aconitase catalisa a isomerização de citrato em isocitrato, de acordo com a seguinte equação química: QUÍMICA MÓDULO BÔNUS CBMERJ 8 A isomeria plana que ocorre entre o citrato e o isocitrato é denominada de: a) cadeia b) função c) posição d) compensação Gabaritos 1. A 2. D 3. D 4. D 5. B 6. C 7. A 8. C 9. B 10. E 11. D 12. A 13. D 14. D 15. D 16. B 17. A 18. D 19. E 20. D 21. C 22. A 23. A 24. C 25. B 26. D 27. D 28. A 29. C 30. B 31. D 32. E 33. A 34. B 35. C 36. A 37. B 38. D 39. A 40. A 41. B 42. A 43. C 44. C
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