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APRESENTAÇÃO Este módulo faz parte da coleção intitulada MATERIAL MODULAR, destinada às três séries do Ensino Médio e produzida para atender às necessidades das diferentes rea- lidades brasileiras. Por meio dessa coleção, o professor pode escolher a sequência que melhor se encaixa à organização curricular de sua escola. A metodologia de trabalho dos Modulares auxilia os alunos na construção de argumen- tações; possibilita o diálogo com outras áreas de conhecimento; desenvolve as capaci- dades de raciocínio, de resolução de problemas e de comunicação, bem como o espírito crítico e a criatividade. Trabalha, também, com diferentes gêneros textuais (poemas, histórias em quadrinhos, obras de arte, gráficos, tabelas, reportagens, etc.), a fim de dinamizar o processo educativo, assim como aborda temas contemporâneos com o ob- jetivo de subsidiar e ampliar a compreensão dos assuntos mais debatidos na atualidade. As atividades propostas priorizam a análise, a avaliação e o posicionamento perante situações sistematizadas, assim como aplicam conhecimentos relativos aos conteúdos privilegiados nas unidades de trabalho. Além disso, é apresentada uma diversidade de questões relacionadas ao ENEM e aos vestibulares das principais universidades de cada região brasileira. Desejamos a você, aluno, com a utilização deste material, a aquisição de autonomia intelectual e a você, professor, sucesso nas escolhas pedagógicas para possibilitar o aprofundamento do conhecimento de forma prazerosa e eficaz. Gerente Editorial Isomeria; Reações orgânicas

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APRESENTAÇÃO

Este módulo faz parte da coleção intitulada MATERIAL MODULAR, destinada às três

séries do Ensino Médio e produzida para atender às necessidades das diferentes rea-

lidades brasileiras. Por meio dessa coleção, o professor pode escolher a sequência que

melhor se encaixa à organização curricular de sua escola.

A metodologia de trabalho dos Modulares auxilia os alunos na construção de argumen-

tações; possibilita o diálogo com outras áreas de conhecimento; desenvolve as capaci-

dades de raciocínio, de resolução de problemas e de comunicação, bem como o espírito

crítico e a criatividade. Trabalha, também, com diferentes gêneros textuais (poemas,

histórias em quadrinhos, obras de arte, gráficos, tabelas, reportagens, etc.), a fim de

dinamizar o processo educativo, assim como aborda temas contemporâneos com o ob-

jetivo de subsidiar e ampliar a compreensão dos assuntos mais debatidos na atualidade.

As atividades propostas priorizam a análise, a avaliação e o posicionamento perante

situações sistematizadas, assim como aplicam conhecimentos relativos aos conteúdos

privilegiados nas unidades de trabalho. Além disso, é apresentada uma diversidade de

questões relacionadas ao ENEM e aos vestibulares das principais universidades de cada

região brasileira.

Desejamos a você, aluno, com a utilização deste material, a aquisição de autonomia

intelectual e a você, professor, sucesso nas escolhas pedagógicas para possibilitar o

aprofundamento do conhecimento de forma prazerosa e eficaz.

Gerente Editorial

Isomeria; Reações orgânicas

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(Maria Teresa A. Gonzati / CRB 9-1584 / Curitiba, PR, Brasil)

B333 Batista, Fábio Roberto.Ensino médio : modular : química : isomeria, reações orgânicas / Fábio Roberto

Batista ; ilustrações Angela Giseli, Jack Art, Theo Cordeiro. – Curitiba : Positivo, 2012.: il.

ISBN 978-85-385-6188-0 (livro do aluno)ISBN 978-85-385-6189-7 (livro do professor)

1. Química. 2. Ensino médio – Currículos. I. Giseli, Angela. II. Jack Art. III. Cordeiro, Theo. IV. Título.

CDU 373.33

T d di i d Edi P i i L d

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@QUI808Regra

do octeto

@QUI808

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SUMÁRIO

Unidade 1: Isomeria

Unidade 2: Reações orgânicas

Isomeria plana 7

Isomeria espacial 12

Reações de adição 30

Reações de eliminação 39

Reações de substituição 44

Reações de oxidação 52

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Isomeria; Reações orgânicas4

Isomeria1

“Você já reparou com quem os acidentes acontecem? O acaso só

beneficia as mentes preparadas.”

Louis Pasteur

CHALLONER, Jack. 1001 invenções que mudaram o mundo. Rio de Janeiro:

Sextante, 2010. p. 369.

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3.a série – 2.o volume

Quí

mic

a

5

Ensino Médio | Modular 5

QUÍMICA

[...] Tudo no mundo é feito de moléculas – seja açúcar, aspirina, ADN, bronze, hemoglobina – é feito de moléculas, moléculas

com cores, propriedades químicas, toxicidade reprodutíveis, todas elas consequência não apenas da identidade de seus compo-

nentes atômicos como também da maneira pela qual esses átomos se ligam uns aos outros.

Essa conexão entre átomos é chamada ligação. E, meu amigo, como eles se ligam! Não se trata, porém, de um acoplamento

aleatório; há regras nesse cruzamento de quebra-pau e caso de amor. Assim, o carbono normalmente liga-se a outros quatro, e o

hidrogênio forma uma liaison (de fato, esta é a palavra francesa para ligação) com outro átomo. E então começa o jogo entre os

dois, pois um não tem CH – pelo menos não muito (isso não satisfaria o desejo forçado pela ligação, e quando se acha CH, é da

espécie reativa mais instável) – exceto CH4, metano. Podem-se formar também ligações carbono-carbono, e o jogo de construção

começa para valer com a série dos hidrocarbonetos: metano, etano, propano, etc.

CH4

C2H6

C3H8

A cadeia se constrói, sua aproximação do infinito é esse polímero onipresente, o mais importante plástico de nossos tempos,

o polietileno.

Logo descobrimos que as regras do jogo (muito simples – cada carbono pode formar quatro ligações; cada hidrogênio, uma)

permitem que existam duas ou mais moléculas feitas dos mesmos átomos e com o mesmo número e tipo de ligações. Assim, para C4H10 temos o n-butano e o isobutano.

n-Butano

Isobutano

Metano, etano e propano em três representações

Polietileno (CH2)n em três

representações

Três representações

dos isômeros do butano

Metano

Etano

Propano

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Atualmente, são conhecidos mais de 30 milhões de compostos orgânicos distribuídos em diferentes grupos funcionais, portanto, com propriedades distintas. Devido a essa grande quantidade de compostos existentes e das características do elemento carbono para interagir com os demais elementos químicos, é possível a obtenção de muitos compostos com a mesma fórmula molecular.

O fenômeno pelo qual dois ou mais compostos diferentes apresentam a mesma fórmula molecular é chamado de isomeria.

ISO – igual MEROS – parte

A isomeria é mais comum nos compostos orgânicos devido à facilidade que o elemento carbono possui para formar cadeias carbônicas com quantidades variáveis de átomos e de diferentes formatos. Assim, à medida que cresce o número de átomos de carbono, aumentam as possibilidades de isomerismo. Essa é uma característica semelhante à dos jogos de montar, em que as opções de montagem se ampliam à medida que aumenta o número de peças.

O estudo da isomeria é dividido em duas partes: isomeria plana e isomeria espacial.

Isomeria

plana

espacial

função

cadeia

posição

compensação ou metameria

geométrica

óptica

© S

hutt

erst

ock/

Mos

tovy

i Ser

gii I

gore

vich

Ao brincar com um jogo de montar, quanto maior

o número de peças disponíveis, maior é a

possibilidade de realizar montagens diferentes

© G

low

Imag

es/

Corb

is/D

ylan

Elli

s

HOFFMANN, Roald. O mesmo e o não mesmo. São Paulo: Unesp, 2007. p. 48-50.

Os três isômeros do pentano

n-Pentano(PE = 36°C) Isopentano

(PE = 28°C)

Neopentano(PE = 10°C)

Cada um deles tem três ligações C–C e dez ligações C–H. São, porém, diferentes; não muito, veja bem, mas diferentes o

bastante – quanto à volatilidade, ao calor gerado quando esses constituintes do petróleo são queimados – para que isso seja

relevante.

O fenômeno é chamado isomerismo, e sua elucidação foi um triunfo da química do século XIX. [...]

Isomerismo

@QUI635

Isomeria; Reações orgânicas6

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Isômeros: compostos

que possuem composição

idêntica, ou seja, mesma fórmula

molecular, porém com estruturas

diferentes.

O quadro a seguir apresenta o número de isômeros planos de alcanos (fórmula geral: CnH2n+2) que podem ser formados a partir de cada fórmula molecular.

Número de isômeros de alcanosFórmula molecular Número de isômeros estruturais

C4H10 2C5H12 3C6H14 5C7H16 9C8H18 18C9H20 35C10H22 75C15H32 4 347C20H32 366 319C30H62 4 111 846 763C40H82 62 491 178 805 831

Isomeria plana

Nesse tipo de isomeria, os compostos possuem um arranjo diferente das ligações entre os átomos. Portanto, há diferença entre as fórmulas estruturais planas dos isômeros. Essa isomeria também é chamada de conformacional.

No quadro a seguir, há informações sobre dois compostos orgânicos, que apresentam propriedades físicas distintas, justamente por terem fórmulas estruturais diversificadas.

a) Sabendo que um dos compostos é um álcool e o outro um éter, complete o quadro com as de-mais informações solicitadas.

Fórmula molecular C2H6O C2H6O

Fórmula estrutural plana

Massa molar 46 g/mol 46 g/mol

Nomenclatura

Função orgânica

Ponto de ebulição 78,3ºC –24,9ºC

Densidade 0,79 g/cm3 0,66 g/cm3

Solubilidade (a 25ºC) infinita 32,8 g/100 g de H2O

b) Com seus conhecimentos sobre as propriedades dos compostos orgânicos, apresente uma justi-ficativa para a diferença entre os pontos de ebulição desses isômeros.

Fórmulas estruturais

planas: mostram a distribuição e as ligações dos

átomos no plano.

Propriedades físicas

e químicas dos

isômeros

@QUI485

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QUÍMICA

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A classificação dos isômeros planos depende da principal diferença entre os compostos. É dividida em: isomeria de função, de cadeia, de posição e isomeria de compensação (metameria).

Isomeria de funçãoÉ a isomeria plana na qual os isômeros pertencem a funções orgânicas diferentes.

Fórmula molecular

Exemplos de isômeros de função

C2H6O

H3C CH2 OHetanol

(álcool)

H3C O CH3metoximetano

(éter)

C3H6O propanal (aldeído)

H3C C CH3

O

propanona(cetona)

C3H6O2 ácido propanoico (ácido carboxílico)

etanoato de metila(éster)

Fórmula molecular

Exemplos de isômeros de função

álcool benzílico(álcool aromático)

C7H8Ometoxibenzeno

(éter)

ortocresol(fenol)

Tautomeria É o caso particular da isomeria de função, no qual dois isômeros se encontram em equilíbrio químico

dinâmico. Na tautomeria, os isômeros são chamados de tautômeros.Os casos mais comuns de tautomeria envolvem os compostos carbonílicos: aldeído e cetona. O

equilíbrio existente entre um enol e um aldeído é chamado de equilíbrio aldoenólico, enquanto o equilíbrio existente entre um enol e uma cetona é chamado de equilíbrio cetoenólico.

Tautomeria aldoenólica

Enol Aldeído

Tautomeria cetoenólica

Enol Cetona

O grupo funcional enol apresenta grande instabilidade. Por esse motivo, mesmo em equilíbrio dinâmico com aldeídos ou cetonas, está presente em menor quantidade nas soluções.

Isomeria; Reações orgânicas8

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Isomeria de cadeiaÉ a isomeria plana na qual os isômeros pertencem à mesma função orgânica, porém com cadeias

carbônicas diferentes.

Fórmula molecular Exemplos de isômeros de cadeia

C3H6

CH3 CH CH2 propeno (cadeia aberta)

ciclopropano (cadeia fechada)

C5H12

H3C — CH2 — CH2 — CH2 — CH3 pentano (cadeia normal)

dimetilpropano (cadeia ramificada)

C3H9N

CH3 — NH — CH2 — CH3 etilmetilamina (cadeia normal)

trimetilamina (cadeia ramificada)

Isomeria de posiçãoÉ a isomeria plana na qual os isômeros pertencem à mesma função orgânica, apresentam a mes-

ma cadeia carbônica, mas diferem entre si pela posição de um grupo substituinte, de um grupo funcional ou de uma insaturação presente na cadeia.

Fórmula molecular Exemplos de isômeros de posição

C8H10

1,2-dimetilbenzenoortodimetilbenzeno

o-xileno (posição do grupo substituinte)

1,4-dimetilbenzenoparadimetilbenzeno

p-xileno(posição do grupo substituinte)

C3H6

H3C CH2 CH2 OH3 2 1

propan-1-ol (posição do grupo funcional)

H3C CH CH3

OH

3 2 1

propan-2-ol (posição do grupo funcional)

C4H8

CH2 CH CH2 CH3

321 4

but-1-eno (posição da insaturação)

CH3 CH CH CH3

321 4

but-2-eno (posição da insaturação)

H3C C CH3

CH3

CH3

CH3 N CH3

CH3

Isomeria de

posição

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Isomeria de compensação ou metameriaÉ a isomeria plana na qual os isômeros pertencem à mesma função orgânica, apresentam a mesma

cadeia carbônica, mas diferem entre si pela posição do heteroátomo na cadeia.

Fórmula molecular Exemplos de isômeros de compensação (metâmeros)

C4H10Oetoxietano

metoxipropano

C5H12O2

butanoato de etila

propanoato de propila

1. (UFRN) O cientista russo A.M. Butlerov estu-dou as relações entre a composição, a estru-tura e as propriedades das substâncias. Um de seus trabalhos foi a síntese do isobutano, mostrando a diferença entre algumas proprie-dades desse composto e as correspondentes do n-butano.

Apesar de ambos possuírem a mesma compo-sição química, eles apresentam temperatura de ebulição diferente, como mostra o quadro abai-xo:

Fórmula global Nome Ponto de ebulição (°C)

C4H10 n-butano –0,5

C4H10 isobutano –11,7

Os compostos acima são:

a) tautômeros; b) homólogos;

c) enantiômeros; d) isômeros.

2. (UEL – PR) Alguns atletas, de forma ilegal, fazem uso de uma classe de substâncias químicas co-nhecidas como anabolizantes, que contribuem para o aumento da massa muscular. A seguir, são representadas as estruturas de quatro subs-tâncias usadas como anabolizantes.

Anabolizante 1 Anabolizante 2

Isomeria; Reações orgânicas10

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Anabolizante 3 Anabolizante 4

Com base nas estruturas químicas, considere as afirmações a seguir.

I. A fórmula molecular do anabolizante 4 é C21H32N2O.

II. Os anabolizantes 1 e 3 apresentam anel aro-mático.

III. Os anabolizantes 1 e 2 são isômeros de função. IV. Os anabolizantes 1, 2, 3 e 4 apresentam a

função álcool.

Assinale a alternativa correta.

a) Somente as afirmativas I e III são corretas. b) Somente as afirmativas I e IV são corretas.c) Somente as afirmativas II e IV são corretas.d) Somente as afirmativas I, II e III são corretas.e) Somente as afirmativas II, III e IV são corretas.

3. (EMESCAM – ES) Nas aulas práticas em labora-tórios durante o curso de Medicina, o estudante manipulará compostos que estão sob o controle da Polícia Federal ou do Exército Brasileiro, como o etoxietano e a acetona. Na tentativa de conter o tráfico de drogas, exige-se atualmente que as instituições de ensino e pesquisa só adquiram es-tes produtos com a devida autorização daqueles órgãos. Exemplificam isômeros dos compostos citados:

a) Éter dietílico e propanona.

b) Butan-1-ol e butanona.

c) Butan-2-ol e propanol.

d) Álcool t-butílico e propanal.

e) Etanol e propanol.

4. (UEG – GO) Muitos compostos orgânicos apre-sentam a mesma fórmula molecular, porém di-ferente fórmula estrutural plana. Considerando a fórmula molecular C2H4O2, faça o que se pede.

a) Desenhe a fórmula estrutural plana dos dois isômeros de função.

b) Determine o isômero que apresenta maior tem-peratura de ebulição. Explique sua resposta.

5. (UFSM – RS) A plastinação foi desenvolvida a partir de 1977, com os trabalhos do anatomis-ta alemão Gunther von Hagens. Essa técnica de conservação permite o estudo macroscópico e microscópico de cadáveres sem os incômodos odores ou as mudanças de tonalidade dos teci-dos. Os estudos da anatomia do corpo humano puderam ser, então, mais esclarecedores. A téc-nica inicia com a aplicação de acetona a –25°C para desidratar o corpo; em seguida o solvente é substituído por polímeros, como resinas epóxi, poliésteres e silicones, em um processo a vácuo.

Considerando a molécula de acetona, afirma-se:

I. A acetona é miscível com água, pois pode formar pontes de hidrogênio com esta.

II. A acetona é mais volátil do que o isopropa-nol, pois pode formar pontes de hidrogênio intermoleculares.

III. A acetona é isômero do propanal.

Está(ão) correta(s):

a) Apenas I. b) Apenas II.

c) Apenas III. d) Apenas I e II.

e) Apenas I e III.

6. (UFRJ) O butadieno é um dos principais produtos petroquímicos de 1ª. geração, mas apenas um de seus isômeros de posição desperta interesse co-mercial. O isômero I tem valor comercial e apre-senta ponto de ebulição igual a –4,4°C e polari-dade igual a 0,0 Debye, e o isômero II, que não possui valor comercial, apresenta ponto de ebuli-ção igual a 10,9°C e polaridade igual a 0,4 Debye.

Identifique e represente os isômeros I e II e expli-que as diferenças entre suas propriedades.

H2C=CH–CH=CH2 H2C=C=CH2–CH3

But-1,3-dieno But-1,2-dieno

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Isomeria espacial

Também conhecida como estereoisomeria, a isomeria espacial ocorre quando os isômeros não diferem entre si por suas fórmulas estruturais planas, mas diferem pelas fórmulas espaciais. Os átomos apresentam a mesma conectividade, ou seja, há a mesma sequência de ligações átomo a átomo, porém com arranjo espacial diferente.

Existem dois tipos de isomeria espacial:

isomeria geométrica;

isomeria óptica.

Fórmulas espaciais: as ligações entre

os átomos estão dispostas de

maneira diferente no espaço.

Isomeria geométrica

A gordura trans é um tipo de gordura industrial encontrada principal-mente em alimentos industrializados, como bolachas, bolos, salgadinhos de pacote e sorvetes, ou seja, alimentos que utilizam margarina em suas receitas. Essa gordura é obtida por uma reação de adição de átomos de hidrogênio aos óleos de origem vegetal – soja, algodão, milho, girassol, canela – em condições de pressão e temperatura elevadas, formando uma gordura mais durável e consistente; ideal para o processamento e preparo industrial de alimentos. A gordura trans é também responsável por deixar os alimentos mais dourados, crocantes e saborosos. Além de aumentar o prazo de validade, permitindo que os produtos permaneçam por muito mais tempo sem estragar nas prateleiras.

Ao contrário de outros tipos de gordura, a gordura trans, além de não ser necessária ao organismo humano, é extremamente prejudicial à saúde. O seu consumo ocasiona o aumento de colesterol ruim e, ao mesmo tempo, reduz o colesterol bom. Na maioria das vezes, está relacionada com problemas de obesidade e, diante de seus malefícios, a redução de seu consumo é recomendada por órgãos de controle da saúde em todo o mundo.

A escolha de uma dieta balanceada envolve mudanças de hábitos alimentares e o conhecimento sobre a composição dos alimentos.

Sabendo que as gorduras presentes em produtos alimentícios são classificadas em saturadas, insaturadas e trans, faça uma pesquisa sobre esses diferentes tipos de gorduras, informando onde são encontradas e quais são os efeitos provocados no organismo, após a sua ingestão.

Qua

drin

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ção

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Isomeria; Reações orgânicas12

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O nome trans vem da forma com que os átomos de hidrogênio estão dispostos – de forma transversal –, diferentemente dos óleos normalmente encontrados na natureza, em que os átomos de hidrogênio estão em paralelo.

As gorduras classificadas como insaturadas apresentam dupla-ligação entre os átomos de carbono. Com isso, ao analisar a Geometria com que esses átomos se encontram, tem-se a possibilidade da ocorrência de um fenômeno conhecido como isomeria geométrica. Também chamada de isomeria cis-trans, a isomeria geométrica trata de casos em que há diferenças apenas na posição de alguns átomos em uma estrutura tridimensional. Ocorre, principalmente, em compostos com dupla-ligação e em compostos cíclicos.

Compostos com dupla-ligação

Nesses compostos, cada átomo de carbono da ligação dupla deve, obrigatoriamente, apresentar grupos ligantes diferentes entre si.

plano onde: R1 ≠ R2

eR3 ≠ R4

A estrutura em que os grupos mais complexos encontram-se no mesmo lado do pIano é a forma cis. Na forma trans, esses grupos estão em lados opostos do pIano.

Exemplo:

cis trans

As diferentes disposições espaciais dos átomos acarretam a variação de polaridade nas moléculas. Consequentemente, provocam alterações nas propriedades físicas dos compostos, como no ponto de ebulição. Assim, tratam de substâncias diferentes, ou seja, isômeros.

O quadro a seguir apresenta algumas propriedades dos isômeros geométricos de fórmula molecular C4H8 (but-2-eno).

Fórmula molecular C4H8 C4H8

Massa molar 56 g/mol 56 g/mol

Fórmula estrutural plana

Nomenclatura do composto cis-but-2-eno trans-but-2-enoPonto de ebulição 3,71ºC 0,88ºC

Densidade 0,667 g/cm3 0,649 g/cm3

A disposição espacial no composto de configuração trans faz com que o momento dipolar se anule em função da simetria da molécula. Consequentemente, a polaridade das moléculas simétricas é menor e as interações intermoleculares são menos intensas. Isso pode ser verificado pelo ponto de ebulição, que é bem menor do que o composto de configuração cis.

Isomeria

geométrica –

compostos

com dupla-

-ligação

@QUI839

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Às vezes, dependendo da configuração, as propriedades esperadas não correspondem aos valores determinados. A presença de ligações de hidrogênio intramoleculares, por exemplo, diminui a interação com outras moléculas e, consequentemente, altera as propriedades físicas do composto.

Exemplo:

Ácido maleico Ácido fumárico

Compostos cíclicos

Nos compostos cíclicos não é necessária a presença da dupla-ligação entre átomos de carbono, pois o próprio ciclo funciona como plano de referência. A isomeria geométrica é observada quando há grupos ligantes diferentes, em pelo menos dois átomos de carbonos do ciclo. Exemplo:

cis-1,2-dimetil ciclopentano trans-1,2-dimetil ciclopentano

Nomenclatura dos isômeros geométricos – sistema E-Z Quando os grupos ligantes dos átomos de carbono da dupla-ligação são todos diferentes entre si,

há uma maneira mais adequada para nomear os isômeros cis-trans. A IUPAC recomenda a utilização dos prefixos E (do alemão entgegen – opostos) e Z (do alemão zusammen – juntos).

No sistema E-Z, os dois grupos de ligantes presentes em cada átomo de carbono da dupla-ligação são colocados em ordem de prioridade. O ligante, átomo imediatamente unido ao carbono da dupla, que tiver o maior número atômico será o de maior prioridade. Quando os ligantes de maior prioridade estiverem do mesmo lado da estrutura, tem-se o isômero Z. Quando estiverem em lados opostos, trata-se do isômero E.

Exemplo:

(Z)-1-cloro-2-flúor-1-iodoeteno (E)-1-cloro-2-flúor-1-iodoeteno

plano

Isomeria

geométrica –

compostos

cíclicos

@QUI934

Isomeria; Reações orgânicas14

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1. (MACKENZIE – SP) Notícia veiculada em jornais e TV anunciaram que a Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul (PUC–RS) vendeu patentes para a produção de um medicamento contra doenças relacionadas ao envelhecimento. A base desse remédio é o resveratrol, molécula presente no suco de uva e no vinho e, em gran-de concentração (cem vezes maior do que no vi-nho), na raíz de uma hortaliça chamada azeda.

Estudos indicam que o resveratrol diminui os ní-veis de LDL (mau colesterol) e aumenta os níveis de HDL (bom colesterol) reduzindo, assim, o ris-co de doenças cardiovasculares, além de ser um fator na prevenção do câncer.

A notícia alerta que o uso “in natura” dessa hor-taliça, ao invés de ajudar, pode causar problemas sérios de saúde.

Da fórmula estrutural do resveratrol, dada aci-ma, fazem-se as afirmações:

I. Pode apresentar isomeria cis-trans. II. Representa um difenol. III. Possui núcleos aromáticos. IV. Em um dos anéis, os grupos hidroxila estão

em posição meta.

Estão corretas:

a) I, II, III e IV. b) II e IV, apenas.

c) II e III, apenas. d) III e IV, apenas.

e) I e III, apenas.

2. (UEM – PR) Considere um composto com fórmula molecular C4H8. Desenhe as fórmulas estruturais dos isômeros geométricos, indicando os átomos envolvidos e os tipos de ligações entre os átomos (simples, duplas ou triplas) e dê os nomes dos com-postos.

3. (UNESP) As abelhas rainhas produzem um fero-mônio cuja fórmula é apresentada a seguir:

H3C C (CH2)5 CH CH COOH

O

a) Forneça o nome de duas funções orgânicas presentes na molécula desse feromônio.

b) Sabe-se que um dos compostos responsáveis pelo poder regulador que a abelha rainha exer-ce sobre as demais abelhas é o isômero trans deste feromônio. Forneça as fórmulas estrutu-rais dos isômeros cis e trans e identifique-os.

4. (IFCE) A casca da caneleira (Cinnamomum zeylani-cum) é de uso comum como um condimento. O ex-trato concentrado da canela é formado à base de 90% de cinamaldeído. O cinamaldeído, que está re-presentado abaixo por meio de sua fórmula estrutu-ral, é o responsável pelo sabor pungente da canela.

a) Represente a fórmula estrutural do composto cis-3-fenilprop-2-enal.

b) O cinamaldeído pode ser preparado pela rea-ção de condensação de benzaldeído e etanal. Escreva as fórmulas estruturais do benzaldeí-do e do etanal.

5. (UEAP) O urucu ou urucum é o fruto do urucuzei-ro, árvore nativa da América. De suas sementes é extraída uma tintura muito utilizada na culinária, conhecida como colorau. A tintura do urucum, quan-do passada na pele, confere uma tonalidade averme-lhada, prática comum entre os índios brasileiros. O principal componente do pigmento do urucum é a bixina, estrutura química representada na figura.

Considere as seguintes afirmações sobre a bixina:

I. A bixina é mais solúvel no óleo de soja do que na água.

II. A cadeia carbônica da bixina pode ser classi-ficada como ramificada.

III. A bixina apresenta isomeria geométrica.

Está correto o que se afirma em:

a) I, apenas. b) I e II, apenas.

c) I e III, apenas. d) II e III, apenas.

e) I, II e III.

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6. (UFRPE) A desidratação do butanol com ácido sulfúrico concentrado a 170oC produziu uma mistura de trans-2-buteno, cis-2-buteno e bute-no. Dentre esses compostos:a) Apenas o trans-2-buteno e o cis-2-buteno são

isômeros.b) Todos apresentam fórmulas moleculares dife-

rentes.c) O trans-2-buteno e o cis-2-buteno são tautômeros.d) Apenas o buteno apresenta cadeia saturada.

e) O trans-2-buteno e o cis-2-buteno possuem pontos de fusão diferentes.

7. (UNAMA – PA) Solubilidade, densidade, pontos de fusão e ebulição são propriedades físicas im-portantes para a caracterização de substâncias químicas. Em química orgânica, o composto 1,2-dicloroeteno apresenta-se na forma de dois isômeros, que diferem em seus pontos de ebu-lição: um possui PE 48°C e o outro, 60°C. Sobre esses isômeros, é correto afirmar que o isômero:a) E-1,2-dicloroeteno é polar e apresenta PE 60°C;b) Z-1,2-dicloroeteno é o mais solúvel em solven-

te não polar; c) Z-1,2-dicloroeteno, por ser polar, tem ponto

de ebulição 60ºC;d) E-1,2-dicloroeteno é apolar e apresenta ponto

de ebulição 60ºC.

8. (UFPR) As moléculas de triacilglicerol são dife-renciadas em função das cadeias carbônicas

oriundas dos ácidos graxos que sofreram con-densação por esterificação com os grupos álcool da molécula de glicerol (propano-1,2,3-triol). Os principais ácidos graxos apresentam cadeias não ramificadas e número par de átomos de carbo-no, podendo ser saturados ou insaturados. Em função da presença de uma insaturação entre átomos de carbono, tem-se a possibilidade de ocorrência dos dois isômeros geométricos: cis e trans. O isômero trans é mais estável que o cis. A principal fonte de ácidos graxos trans é a hi-drogenação parcial de óleos vegetais (triacilglice-rol) usados na produção de margarina e gordura hidrogenada, conforme a equação de equilíbrio indicada abaixo. O mecanismo da reação envolve a adição da molécula de hidrogênio à dupla-li-gação, mediada pelo catalisador, e formação de uma ligação saturada entre átomos de carbono.Ácido graxo insaturado + H2 Ácido graxo sa-turadoa) A partir das informações fornecidas acima e

utilizando o Princípio de Le Chatelier, que con-dição garante um maior rendimento da rea-ção de hidrogenação?

b) Considerando que no início de uma reação são empregados apenas ácidos graxos de ori-gem vegetal nos quais apenas a forma cis está presente, por que, ao final da reação, há a pre-sença de gordura trans?

Isomeria óptica

Pasteur, o cientista

A estereoquímica é um capítulo importante da química. Ela procura avaliar as propriedades das substâncias, em função da posição relativa dos átomos nas moléculas, quando estas fazem parte de gases ou líquidos, ou das posições de átomos ou moléculas dentro de sólidos.

A estereoquímica deve muito a Pasteur, que, entre 1843 e 1849, investigou intensamente os ácidos tartárico e racêmico. Ambos eram obtidos a partir dos tártaros, depósitos que se formam nos barris de vinho. O químico alemão Eilhard Mitscherlich (1794-1863), aluno de Jöns Jakob Berzelius (1779-1848), mostrou que os dois ácidos têm a mesma composição química, a mesma densidade, e seus sais metálicos têm a mesma estrutura cristalina. A partir dessas constatações, Berzelius criou o conceito de isomeria.

A descoberta mais importante foi a de que o ácido tartárico desvia o plano da luz polarizada e o ácido racêmico, não.VANIN, José Atílio. Alquimistas e químicos: o passado, o presente e o futuro. 10. ed. São Paulo: Moderna, 2005. p. 46-47.

Pasteur foi o primeiro cientista a descobrir a existência de isômeros ópticos

EDELFELT, Alberto. Retrato de Louis Pasteur. 1885. 1 óleo sobre tela, color. Musée d'Orsay, Paris.

Isomeria; Reações orgânicas16

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Louis Pasteur (1822-1895), cientista francês, foi o primeiro a observar o fenômeno da quiralidade em substâncias químicas. Antes que estudasse os micro-organismos, inventasse a pasteurização ou de-senvolvesse a vacina contra a raiva, ele ficou interessado pela rotação óptica. Pasteur percebeu um curioso problema de não identidade de dois compostos: o ácido tartárico e o ácido racêmico, quimicamente idênticos.

Ao observar os cristais do ácido racêmico ao microscópio, notou duas variedades muito semelhantes, mas não sobreponíveis. Ou seja, ao dissolver os cristais desse ácido, observou que, quando em solução, uma molécula girava o plano da luz polarizada no sentido horário, enquanto a outra no sentido anti--horário. O intrigante nessa constatação era o fato de que a única diferença entre os compostos era o comportamento diante da luz polarizada. Ou seja, as substâncias diferiam somente nessa propriedade física. Todas as outras propriedades, como ponto de fusão, ponto de ebulição e solubilidade em água, eram exatamente iguais. Concluiu-se que Pasteur cristalizou a mistura racêmica do ácido tartárico e que, durante esse processo de cristalização, percebeu que os cristais eram assimétricos, e uns eram a imagem especular dos outros. Separou, manualmente, com o auxílio de uma lupa, os dois tipos de cristais obtidos – os isômeros opticamente ativos do ácido tartárico.

Para solucionar essa questão, foi preciso um quarto de século e o trabalho independente de dois químicos, Jacobus Henricus Van’t Hoff (1852-1911) e Joseph Achille Le Bel (1847-1930).

A hipótese, em comum, proposta pelos químicos era de que os quatro substituintes do carbono se orientavam no espaço, cada um ocupando

um vértice de um tetraedro, com o carbono no centro. Esse arranjo permitia a existência de moléculas que teriam, como única diferença entre elas, a orientação dos seus substituintes no espaço. Sendo assim, quando um átomo de carbono tetraédrico está ligado a quatro grupos de ligantes diferentes, são obtidos dois diferentes tetraedros, em que um é a imagem do outro no espelho. Assim, os isômeros ópticos são moléculas

que constituem imagens especulares, as quais não se sobrepõem.

Quiralidade: é um atributo

geométrico, em que um objeto é considerado quiral quando não pode ser sobreposto a sua imagem.

Van’t Hoff e Le Bel explicaram com minúcias o que estava por trás da atividade óptica

Latin

Stoc

k/

Album/akg-images

Latin

Stoc

k/SPL

Luz polarizada e atividade óptica

A luz natural é uma onda eletromagnética que se propaga em diversas vibrações, em infinitos planos, podendo formar um movimento espiralado. Se essas vibrações forem “filtradas” de modo que sejam tidas em apenas um plano, tem-se a chamada luz polarizada.

Veja o esquema a seguir.

Luz não polarizada (vários planos de vibração)

Luz polarizada (um único plano de vibração)

Luz

polarizada

@QUI851

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A isomeria óptica está associada ao comportamento das substâncias submetidas a um feixe de luz polarizada.

As substâncias capazes de desviar o plano da luz polarizada são denominadas opticamente ati-vas. Possuem a mesma fórmula molecular, a mesma fórmula plana, mas apresentam atividade óptica diferente, sendo denominadas enantiômeros.

A diferença fundamental entre os isômeros ópticos está na capacidade de desviar o plano de vibração da luz polarizada, seja para a direita (sentido horário) ou para a esquerda (sentido anti--horário). Para verificar esse comportamento, perante o plano da luz polarizada, a solução contendo o enantiômero deve ser submetida à análise em um equipamento chamado polarímetro. Se o plano for desviado para a direita do observador, a substância é dextrogira, indicada pelo sinal (+) na frente do nome do composto. Caso contrário, a substância é levogira, representada pelo sinal (–) na frente do nome do composto.

Dextrogira: do latim dextro, que significa

direita. Levogira: do

latim laevu, que significa

esquerda.

Quantidades equimolares, exatamente iguais, de dextrogiro e levogiro formam uma mistura opti-camente inativa chamada racêmica, na qual o plano da luz polarizada não é desviado.

Para verificar a presença da isomeria óptica, sem a observação do desvio do plano da luz polarizada, é necessário que a molécula seja assimétrica ou quiral.

P. Im

agen

s/Pi

th

Normalmente, uma molécula assimétrica é caracterizada pela presença de carbono quiral.

Carbono quiral ou assimétrico (C*) é o carbono que está ligado a quatro grupos de ligantes, diferentes entre si, com quatro ligações simples.

Exemplo:

H C* CH3

CH2 — CH3

CH2 OH

Toda molécula que apresenta, portanto, pelo menos um carbono quiral (C*) é assimétrica e produz no espelho plano uma imagem que não se sobrepõe ao objeto de origem. Essas duas moléculas – objeto e ima-gem – correspondem a dois isômeros opticamente ativos, o dextrogiro e o levogiro – antípodas ópticos.

Opticamente inativa: não

possui atividade óptica.

Assimétrica: diz--se de estrutura que não admite

nenhum plano de simetria.

Quiral: do grego khéir, que

significa mão. Mesmo que a mão esquerda

seja imagem especular da mão

direita, elas não são sobrepostas.

Dextrogira (+): desvia o plano da luz para a direita Levogira (–): desvia o plano da luz para a esquerda

Jack

Art

. 201

2. V

etor

.

Mistura

racêmica

@QUI692

Isomeria; Reações orgânicas18

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Isômeros ópticos, enantiômeros ou antípodas ópticos

Para diferenciar os antípodas ópticos sem a utilização do polarímetro, utiliza-se um sistema de nomenclatura para os enantiômeros – levogiro (–) e dextrogiro (+) – de acordo com a posição espacial que os grupos ligantes ocupam no espaço. Esse sistema de nomenclatura conhecido como sistema R-S ou Sistema Cahn-Ingold-Prelog, em homenagem aos cientistas que o desenvolveram, é acrescentado ao sistema de IUPAC.

De acordo com esse sistema, um dos enantiômeros recebe o prefixo (R) – da palavra latina rectus (direito) – e o outro, o prefixo (S) – da palavra latina sinister (esquerdo).

As identificações (R) e (S) são feitas conforme os seguintes procedimentos:

Atribui-se uma prioridade a cada um dos quatro ligantes em relação ao estereocentro (carbono quiral), com base no número atômico do átomo que está diretamente ligado a ele. Assim, o átomo do elemento com maior número atômico tem a prioridade mais elevada, consequentemente, o de menor número atômico, a prioridade mais baixa.

Quando não é possível atribuir prioridades com base no número atômico do átomo que está diretamente ligado ao estereocentro, o que ocorre em situações em que os átomos ligados são formados pelo mesmo elemento químico, consideram-se os próximos átomos – aqueles que estão no restante da cadeia do ligante e são sucessivos a este. O processo continua até que seja possível estabelecer uma decisão em relação à prioridade.

Conforme a ordem de prioridade, rotaciona-se a molécula. Se essa ordem seguir no sentido horário, trata-se do isômero R; se no sentido anti-horário, isômero S.

Ilust

raçõ

es: J

ack

Art

. 201

2. V

etor

.

Os enantiômeros (ou enantiomorfos) de um determinado composto apresentam as mesmas pro-priedades físicas e o mesmo comportamento químico. Porém, diferem no sentido do desvio do plano de vibração da luz polarizada e em propriedades fisiológicas.

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O quadro a seguir apresenta alguns exemplos de substâncias com assimetria molecular.

Molécula quiral Isômero (R) Isômero (S)

Limoneno: composto químico oleoso, encontrado na casca das frutas cítricas como limão, laranja e tange-rina.

© S

hutt

erst

ock/

Nat

tika

Odor de laranja

© S

hutt

erst

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Vikt

ar M

alys

hchy

ts

Odor de limão

Carvona: utilizada como es-sência de perfumes, em que cada um dos enantiômeros constituintes possuem odor característico. ©

iSto

ckph

oto.

com

/ank

ub

Odor de cariz (cominho)

© G

low

Imag

es/F

otoS

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h RF

Odor de hortelã

Asparagina: aminoácido que possui função importante na biossíntese de glicoproteí-nas e também essencial na síntese de um grande número de outras proteínas.

Sabor doce Sabor amargo

Epinefrina: também denomi-nada adrenalina, tem papel fundamental na regulação do metabolismo.

TóxicoHormônio

Talidomida: medicamento que era prescrito para aliviar sintomas de enxaqueca e náuseas em mulheres grávidas.

Sedativo e analgésico (não causa deformidades)

Teratogênico (causa deformidades)

Os sistemas biológicos são altamente específicos quanto à isomeria óptica e quando estão envolvidas substâncias com atividade farmacológica, como os medicamentos e as drogas. As diferenças entre os antípodas ópticos na configuração espacial existente podem ser fundamentais para apresentar ou não atividade biológica. Às vezes, a forma dextrogira é ativa e a levogira não possui atividade fisiológica, ou vice-versa.

Em geral, na natureza, prevalece uma das formas isoladas. Fato não observado quando um medicamento (ou uma dro-ga) é sintetizado em laboratório. Nesse caso, comumente produz-se uma mistura do dextrogiro (50%) e do levogiro (50%), isto é, a forma racêmica, sendo difícil ocorrer a separação dos isômeros ativos. Conclui-se que cada dose das medicações comercializadas contém a mesma quantidade (em massa) de isômeros ópticos ativos. Porém, metade dessa quantidade não possui o efeito desejado, podendo até apresentar efeitos colaterais graves.

Isomeria; Reações orgânicas20

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Na década de 1960, a talidomida – medicamento prescrito para aliviar sintomas de enxaqueca e náusea em mulheres grávidas – foi utilizada em sua forma racêmica, causando a má-formação de milhares de fetos e de graves deformações congênitas em crianças recém-nascidas. Isso ocorreu porque, enquanto um dos enantiômeros apresentava efeito sedativo, não sendo prejudicial, o outro era responsável por causar efeitos teratogênicos.

Para evitar incidentes como o ocorrido com a talidomida e aumentar a eficiência dos tratamentos médicos, a indústria farmacêutica, nos últimos anos, fez grandes investimentos na produção de medicamentos enantiomericamente puros. O objetivo das sínteses estereosseletivas é eliminar o isômero inativo da formulação do medicamento, para oferecer maior segurança e eficácia terapêutica aos pacientes.

1. A utilização e os efeitos catastróficos causados pelo uso da talidomida revolu-cionou a maneira de pensar sobre os efeitos adversos de fármacos. No entanto, nos últimos anos, com o avanço nas pesquisas na indústria farmacêutica, a talidomida voltou à literatura médica, exibindo propriedades antiangiogênicas, anti-inflamatórias e imunomoduladoras com potencial utilidade em uma gama de indicações clínicas. Pesquise quais doenças estão sendo investigadas, por meio de ensaios clínicos, com a utilização da talidomida.

2. Determine a fórmula molecular da talidomida.

Latin

Stoc

k/SP

L/ST

. BA

RTH

OLO

MEW

’S H

OSP

ITA

L

Má-formação ocasionada em criança em consequência do uso da talidomida, por parte das mães, no período inicial da gravidez

Muitas pesquisas têm sido desenvolvidas para a obtenção seletiva dos isômeros ópticos. Em 2001, os químicos pesquisadores Ryoji Noyori,

William Standish Knowles e Karl Barry Sharpless foram contemplados com o Prêmio Nobel de Química, por desenvolverem métodos sintéti-cos com catálise assimétrica (utilização de catalisadores quirais) para a obtenção do enantiômero de interesse, com papel fundamental na criação de novos medicamentos.

O número de isômeros ativos que uma substância pode apresentar é dado pela relação: © Get

ty Im

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Latin

Stoc

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s

Os pesquisadores, com a eliminação do enantiômero indesejado, permitiram a produção de antibióticos, adoçantes e flavorizantes artificiais, inseticidas, medicamento para o tratamento do Mal de Parkinson e drogas usadas para combater problemas cardíacos

2n ⇒ número de isômeros ativos, onde n é o número de carbonos assimétricos diferentes. Para determinar o número de isômeros inativos, utiliza-se a relação:

2n–1 ⇒ número de isômeros inativos.

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Exemplos:

Com um carbono quiral

H C* CH3

CH2 CH3

CH2 OH

Isômeros ativos

2n

21 = 2

Misturas racêmicas

2n–1

20 = 1

Com mais de um carbono quiral

CH3 *C *C *C CH3

OH

H Cℓ

H CHO

OH

Isômeros ativos

2n

21 = 8

Misturas racêmicas

2n–1

22 = 4

Essa forma prática para determinar o número de isômeros opticamente ativos e inativos não é válida no caso de o composto apresentar, pelo menos, dois carbonos quirais iguais. Exemplo:

Nesse caso, há dois isômeros ativos – dextrogiro e levogiro – e dois isômeros inativos – ra-cêmico e meso. O isômero racêmico (+ e –), por ser formado por quantidades equimolares dos dois antípodas ópticos, compensação externa ou intermolecular, é opticamente inativo. O isômero meso, pelo fato de sua molécula apresentar um plano de simetria, é opticamente inativo por compensação interna ou intramolecular.

A condição essencial para que uma molécula apresente isômeros ópticos é a sua assimetria. Em função da assimetria molecular, a isomeria óptica pode também ocorrer em compostos cíclicos. Para isso, deve-se considerar os ligantes fora do anel e os ligantes sequencias nos sentidos horário e anti-horário do anel. Se os percursos (horário e anti-horário) corresponderem a trajetos diferentes, a molécula é assimétrica, isto é, possui antípodas ópticos (enantiômeros).

Compostos sem carbono assimétrico, como o isômero trans do composto 1,2-dimetilciclopropano, apresentam isômeros opticamente ativos. O fato de a molécula não possuir simetria molecular garante o desvio do plano da luz polarizada.

trans (+)espelho

trans (–)

Quando uma molécula apresenta mais de um carbono assimétrico diferente, ocorre a existência de vários isômeros, com ângulos de desvio da luz polarizada específicos, pois cada centro quiral é responsável por um desvio com diferentes combinações entre eles.Exemplo:

Ácido tartárico

Isomeria; Reações orgânicas22

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Para o exemplo apresentado são possíveis as seguintes combinações: (+ , + ), (+ , – ), (– , + ) e (– , – ), ou seja, são possíveis quatro isômeros. O número de misturas que tornam inativa a rotação da luz polarizada (mistura racêmica) são dois: (+ , + ) com (– , – ) e (+ , – ) com (– , + ), pois os ângulos, para esses casos, são complementares:

Na estereoisomeria, os enantiômeros desviam a luz polarizada de um mesmo ângulo, porém em sentidos opostos. São, portanto, imagens especulares um do outro. Os diastereômeros (diastereoi-sômeros) são compostos com atividade óptica, porém desviam a luz polarizada em ângulos diferentes. Consequentemente, não são imagens especulares um do outro.

Complete o esquema a seguir.

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1. (UEMG) A vanilina é uma substância química pre-sente na baunilha, responsável por boa parte de seu aroma. Ela pode ser sintetizada quimicamente e seu uso é muito comum na indústria alimentícia.

Observe, abaixo, a fórmula estrutural desta subs-tância:

Vanilina

Baseando-se nesta fórmula, é incorreto afirmar que a vanilina apresenta:a) funções orgânicas fenol, aldeído e éter;

b) ligações de hidrogênio intermoleculares;

c) fórmula molecular C8H8O3;

d) carbono assimétrico.

2. (UEG – GO) O ácido láctico de fórmula CH3CHOHCOOH, encontrado no leite azedo e nos músculos, é o responsável pela fadiga muscular.

a) Escreva a fórmula estrutural do ácido láctico e responda qual o tipo de isomeria que ocorre nesse composto. Justifique.

b) Responda qual é a propriedade física capaz de identificar esses tipos de isômeros.

3. (UFPE) Considere a seguinte fórmula estrutural plana:

Esta molécula seria quiral se R e R’ fossem substi-tuídos pelos grupos:

0-0) metila e hidrogênio;

1-1) metila e benzila;

2-2) hidrogênio e fenila;

3-3) hidrogênio e benzila;

4-4) o-toluila e benzila.

4. (UERN) A anfetamina é um poderoso estimulante do sistema nervoso central e pode ser usada para tratamento de pacientes que sofrem de depressão.

Anfetamina

Observando a fórmula da anfetamina, conclui-se que:

a) É um composto opticamente ativo e, portan-to, só existe na forma do isômero racêmico.

b) Como todo composto opticamente ativo, pode existir na forma de isômeros dextrogiro, levogiro e meso.

c) Não apresenta isômero meso, mas pode ser encontrada na forma de mistura racêmica.

d) É um composto opticamente inativo e, por-tanto, apresenta isômeros meso e racêmico.

5. (UFMA) O plano de propagação da luz polari-zada pode ser desviado por substâncias optica-mente ativas. Para a glicose, cuja fórmula é dada a seguir, determine o número de isômeros op-ticamente ativos e de misturas racêmicas que o composto dado pode produzir:

6. (UECE) A isomeria óptica estuda o comporta-mento das substâncias que têm a propriedade de desviar o plano de vibração da luz. Elas são, por isso, denominadas de isômeros ópticos. Como exemplo, citamos o ácido lático, encontrado no suco de carne, leite azedo, nos músculos e em alguns órgãos de algumas plantas ou animais e usado na alimentação de crianças.

Considere o seguinte composto:

Assinale a alternativa que contém, respectiva-mente, o número de diferentes isômeros ópticos e o de misturas racêmicas do composto anterior.

a) 16 e 8 b) 16 e 4

c) 8 e 6 d) 8 e 4

Isomeria; Reações orgânicas24

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7. (UFGD – MS) Assinale a alternativa que mos-tra a estrutura que representa corretamente o (S)-2-butanol.

a) b)

c) d)

e) CH3CH2CH2CH2OH

8. (UNIFOR – CE) As plantas aromáticas contêm óleo essencial, uma mistura de compostos orgânicos de baixo peso molecular. Esses compostos orgânicos, geralmente, apresentam 10 a 15 átomos de carbo-no e são chamados de monoterpenos ou sesquiter-penos, respectivamente. Os seguintes compostos orgânicos denominados geraniol, mentol e carvona são exemplos de monoterpenos encontrados no óleo essencial de muitas plantas. Observe as es-truturas químicas desses monoterpenos. Escolha a alternativa que corresponde a características estru-turais observadas nos referidos monoterpenos.

geraniol mentol carvona

a) O mentol é um álcool primário.b) O mentol é um álcool terciário.c) O geraniol é um álcool secundário.d) O geraniol apresenta isomeria geométrica.e) A carvona não apresenta isomeria óptica.

9. (PUC – SP) O eugenol é uma substância presente no óleo de louro e no óleo de cravo.

Sobre a estrutura da molécula do eugenol, pode--se afirmar que: I. estão presentes as funções fenol e éster; II. essa substância apresenta isômero geométrico; III. essa substância não apresenta isômero óptico.

Considera-se correto o que se afirma em:

a) I b) II c) IIId) II e III e) I e II

10. (IFMT) Outra recomendação na época de estia-gem é que se diminua o ritmo das atividades fí-sicas. Além da perda de água pela transpiração, você já sentiu câimbra ao praticar exercício físico? Pois é, esse desconforto muscular deve-se ao acú-mulo de ácido lático entre as fibras musculares. Em relação ao ácido lático, cuja fórmula está re-presentada abaixo, assinale a afirmativa correta:

Ácido lático

a) Possui as funções ácido carboxílico e éter.b) Apresenta um carbono terciário.c) Apresenta isomeria geométrica, ou cis-trans,

ou Z-E.d) É isômero de posição do etanoato de metila.

e) É opticamente ativo.

11. (URCA – CE) Recente artigo científico (Quim. Nova, Vol. 31, No. 7, 1 691-1 695, 2008), pro-duzido por pesquisadores cearenses, mostrou o isolamento do sesquiterpenoide 1, cuja estrutura química é mostrada abaixo:

(1)

Analise a estrutura acima e marque a opção correta. a) Trata-se de uma molécula tricíclica. b) A estrutura apresenta 03 (três) carbonos não

hidrogenados. c) O sesquiterpenoide mostrado apresenta ape-

nas 02 (dois) carbonos quirais. d) Sua fórmula molecular é C15H25O. e) É impossível representar uma estrutura isomé-

rica da representada acima.

12. (FURG – RS) Quanto às duas fórmulas estrutu-rais dos compostos mostrados na figura abaixo, pode-se afirmar que:

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QUÍMICA

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a) Trata-se de um par de enantiômeros.

b) Trata-se de um par de isômeros funcionais.

c) Trata-se de um par de isômeros geométricos.

d) Trata-se de um par de isômeros de posição.

e) Não são isômeros ópticos.

13. (UFRR) Considerando as duas estruturas abaixo, é correto afirmar que as estruturas I e II são

(I) (II)

a) compostos meso. b) diastereoisômeros.

c) tautômeros. d) enantiômeros.

e) o mesmo composto.

DesafioDesafio

14. (UFGD) Qual a relação entre a substância 1 e as representações estéricas (a-f) abaixo?

a

b

c

d

e

f

a) A substância guarda relação enantiomérica com a e d e diastereoisomérica com as demais estruturas.

b) A substância guarda relação enantiomérica com a e f.

c) As estruturas b e c representam estereoisôme-ros de 1.

d) A substância 1 guarda relação enantiomérica com a e e.

e) As estruturas a, b, c, d, e, f representam enan-tiômeros de 1.

1

15. (FUVEST – SP) Uma espécie de besouro, cujo nome científico é Anthonomus grandis, destrói plantações de algodão, do qual se alimenta. Seu organismo transforma alguns componentes do algodão em uma mistura de quatro compostos, A, B, C e D, cuja função é atrair outros besouros da mesma espécie:

AB

C D

Considere as seguintes afirmações sobre esses compostos: I. Dois são álcoois isoméricos e os outros dois

são aldeídos isoméricos. II. A quantidade de água produzida na combus-

tão total de um mol de B é igual àquela pro-duzida na combustão total de um mol de D.

III. Apenas as moléculas do composto A contêm átomos de carbono assimétricos.

É correto somente o que se afirma em:

a) I b) II c) IIId) I e II e) I e III

16. (UEPA)Texto XXIIIOs recursos naturais, como as plantas, o solo, a água, o ar e os minerais, são utilizados pelo ho-mem com o objetivo do desenvolvimento da ci-vilização, sobrevivência e conforto da sociedade em geral. O Brasil possui uma das maiores flores-tas tropicais do mundo com mais de 40 000 tipos de plantas e mais espécies de árvores que qual-quer outra floresta. A partir das plantas brasilei-ras são extraídas inúmeras substâncias que são empregadas para os mais variados fins, como medicamentos, alimentos, herbicidas, perfumes,

Isomeria; Reações orgânicas26

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etc. Os óleos essenciais são constituídos de subs-tâncias que são utilizadas como matéria-prima em diversos segmentos industriais. Ao lado estão representadas as estruturas químicas de cinco substâncias componentes de óleos essenciais, en-tre as quais o eugenol, que é um fenol utilizado como anestésico em tratamentos odontológicos.

1 2 3

4 5

Isomeria é o fenômeno em que duas ou mais substâncias apresentam a mesma fórmula mole-cular, mas diferentes fórmulas estruturais.

Nesse sentido, a alternativa correta é:

a) As substâncias 1, 2 e 3 apresentam atividade ótica.

b) Somente a substância 2 apresenta isomeria geo-métrica (cis/trans).

c) A configuração da ligação dupla da substância 4 é cis.

d) As substâncias 1 e 3 são oticamente ativas.e) As substâncias 1, 3 e 4 apresentam isomeria geo-

métrica.

DesafioDesafio

17. (UFPR) Os dois compostos abaixo representados são conhecidos como (+) Limoneno e (–) Limo-neno. Ambos os compostos apresentam os mes-mos valores de temperatura de fusão (PF = –74oC), de ebulição (PE = 175-176oC) e de densidade (d = 0,84 g . mL–1). Todavia, apresentam odo-res bastante diferentes e característicos. O (+) Limoneno é responsável pelo odor da laranja e outras frutas cítricas. Já o (–) Limoneno tem um odor parecido com o do pinho. Com relação às propriedades físicas, eles diferem somente no desvio do plano da luz polarizada. Enquanto um deles desvia o plano da luz para a direita, o ou-tro desvia o plano com mesmo ângulo, porém em sentido contrário, ou seja, para a esquerda.

(+) Limoneno (–) Limoneno

Com relação aos compostos que apresentam tais características, considere as seguintes afirmativas:

1. Compostos que difiram nas suas propriedades físicas apenas com relação ao desvio do plano da luz polarizada não podem ser separados.

2. Os compostos apresentados são denominados de isômeros geométricos e só podem ser identifica-dos pelo desvio do plano da luz polarizada, o que pode ser feito com o auxílio de um densímetro.

3. Os compostos apresentados são estereoisômeros e podem ser identificados utilizando-se polaríme-tro, instrumento que identifica o sentido e a mag-nitude do desvio do plano da luz polarizada.

4. Os compostos apresentados são denominados enantiômeros, que sempre apresentam rota-ções óticas antagônicas entre si.

5. Convencionou-se distinguir, entre os enantiô-meros, o levogiro, quando a rotação ótica obser-vada é para a esquerda, e o dextrogiro, quando a rotação ótica observada é para a direita.

Assinale a alternativa correta.a) Somente as afirmativas 1, 2 e 4 são verdadeiras. b) Somente as afirmativas 3, 4 e 5 são verdadeiras.c) Somente as afirmativas 2 e 3 são verdadeiras.d) Somente as afirmativas 1, 4 e 5 são verdadeiras.e) As afirmativas 1, 2, 3, 4 e 5 são verdadeiras.

18. (UFPB) Um dos produtos intermediários do pro-cesso de produção de resina PET é o p-xileno (1,4-dimetil-benzeno), cuja estrutura é mostrada na figura a seguir:

A partir da análise da estrutura desse composto, identifique as afirmativas corretas: I. O p-xileno é solúvel em benzeno. II. O p-xileno é insolúvel em água. III. O p-xileno apresenta isomeria ótica.IV. O p-xileno é isômero de posição do 1,2-di-

metil-benzeno. V. O p-xileno é isômero de função do 1,3-dime-

til-benzeno.

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QUÍMICA

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28 Isomeria; Reações orgânicas

QuímicoCom o desenvolvimento da Ciência, em especial da Química,

tornou-se possível a reprodução em laboratório de uma variedade de substâncias que, anteriormente, só podiam ser encontradas natural-mente. Isso torna ainda mais evidente a importância do trabalho do químico no processo da evolução científica.

Os químicos são profissionais que estudam a composição, as propriedades e as transformações da matéria; realizam experimentos para investigar as reações e as possibilidades de transformação das substâncias; aprimoram e criam produtos, além de determinar novos usos para os produtos já existentes; buscam métodos de análise que possibilitam o controle de qualidade dos produtos e os processos de produção.

Todo esse trabalho de descoberta e estudo da viabilidade do pro-duto, realizado pelo profissional de Química, chamado de estudo de base, é aproveitado em diversas áreas e por vários profissionais, como engenheiros e médicos. Todos, profissionais responsáveis pelas inovações em suas respectivas áreas de atuação, colocando no mercado produtos que facilitam o dia a dia e melhoram a qualidade de vida.

Reações orgânicas2

Os químicos criam moléculas, e não existe um único modo de fazer isso. Assim, as diversas reações químicas envolvendo moléculas orgânicas podem auxiliar na compreensão sistemática, utilizada pelos químicos, para a produção de milhões de compostos diferentes. Para isso, deve-se admitir que a realização das reações envolve o rompimento de ligações químicas preexistentes para que novas ligações possam ser formadas, possibilitando a formação de novos produtos (novas moléculas).

No entanto, a ruptura dessas ligações é influenciada pelos átomos dos elementos consti-tuintes. No caso das substâncias moleculares – predominantes na Química Orgânica –, essas ligações podem ser rompidas de duas maneiras:

© T

hink

stoc

k/Co

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ock

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es

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QUÍMICA

a) Cisão heterolítica Conhecida também como heterólise, ocorre quando a ruptura do par de elétrons em que há ligação

acontece de forma assimétrica. Com isso, os elétrons envolvidos no compartilhamento permanecem somente com um dos átomos constituintes. Consequentemente, uma espécie fica carregada positi-vamente (cátion) e a outra, negativamente (ânion). O cátion, por apresentar deficiência de elétrons, no decorrer de uma reação procura receber um par de elétrons para adquirir configuração estável na camada de valência, sendo conhecido como eletrófilo. Já o ânion é chamado de nucleófilo, pois em uma reação ataca um centro positivo.

A heterólise de uma ligação exige, normalmente, que essa ligação seja polarizada. A polarização é, em geral, consequência das diferentes eletronegatividades entre os átomos dos elementos unidos pela ligação. Portanto, quanto maior a diferença de eletronegatividade, maior a polarização.

A propriedade pela qual o átomo apresenta maior tendência a receber elétrons é conhecida como eletronegatividade. Quanto menor o raio, maior a tendência de atrair elétrons, ou seja, maior a eletronegatividade. Assim, na tabela periódica, essa propriedade aumenta da esquerda para a direita nos períodos e de baixo para cima nos grupos.

Variação da eletronegatividade na tabela periódica

Os íons de carbono possuem denominação especial, conforme a carga produzida durante a cisão heterolítica. O carbono carregado positivamente é denominado carbocátion, enquanto o carbono negativo é o carbânion.

b) Cisão homolítica A homólise, como também é chamada, ocorre quando os elétrons da ligação são igualmente

divididos entre os átomos constituintes dessa ligação. O resultado desse rompimento simétrico é denominado de radicais livres.

Ensino Médio | Modular 29

Períodos: são as linhas

horizontais da tabela periódica.

Grupos: são as linhas verticais

da tabela periódica.

Radicais livres: são espécies

químicas com elétrons

desemparelhados. Normalmente, são instáveis e

reativos, com raras exceções.

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Cisão

homolítica

@QUI706

Isomeria; Reações orgânicas30

Para ocorrer a homólise das ligações covalentes, é necessário o fornecimento de energia. Usual-mente, essa energia é adquirida pelo aquecimento ou pela irradiação da luz. Por serem espécies de vida curta e muito reativas, os radicais livres obtidos desse rompimento têm tendência a reagirem com um átomo de outra molécula para conseguir o emparelhamento com a captura de um elétron. Esse comportamento é característico das reações de radicais que têm importância vital na Biologia e na Medicina, assim como em muitos processos industriais.

Para cada composto ou classe de compostos, existem reações que se evidenciam com mais faci-lidade em função da estrutura da substância, do arranjo molecular e de uma série de outros fatores que podem interferir. Entre os vários tipos de reações orgânicas possíveis, há reações de adição, de eliminação, de substituição e de oxirredução, as quais fornecem praticamente a ideia geral para todas as reações orgânicas.

Reações de adição

2>As reações de adição são características de compostos que apresentam insaturação(ões). A pre-

sença de ligações múltiplas em uma estrutura carbônica possibilita, em determinadas condições, o rompimento da(s) ligação(ões) pi (π). Os elétrons que eram compartilhados entre os átomos de carbono por essa ligação passam a ser compartilhados com átomos de outros compostos, que são adicionados àquela molécula por meio de uma ligação simples.

Entre os vários tipos de reações de adição, as mais comuns são hidrogenação (H2), halogenação (X2), hidro-halogenação (HX) e hidratação (H2O).

HidrogenaçãoA adição de H2 em um composto é chamada de hidrogenação. Para que essa reação ocorra mais

facilmente, além de elevadas pressões e temperaturas, é necessária a presença de um catalisador. Geralmente, são utilizados catalisadores de metais de transição, como platina (Pt), paládio (Pd) e níquel (Ni).

Catalisador: é a substância capaz

de aumentar a velocidade de

uma reação, sem ser consumida

durante o processo. As

transformações químicas que

ocorrem em sua presença são chamadas de

catálise.

Em 2010, os cientistas Richard Heck, Ei-chi Neguishi e Akira Suzuki dividiram o Prêmio Nobel de Química. A homenagem foi pela criação, de forma independente, de três reações que usam o metal paládio como catalisador para estabelecer ligações químicas entre átomos de carbono. Essa descoberta permitiu que cientistas criassem em laboratório moléculas orgânicas tão complexas quanto as que existem na natureza

Uma aplicação industrial importante relacionada à hidrogenação catalítica é a fa-bricação de margarinas. A adição de hidrogênio a óleos vegetais (compostos insaturados) permite a produção da gordura vegetal hidrogenada – a margarina.

Adição de H2 em hidrocarbonetos

Nos alcenos

Na hidrogenação em alcenos, conhecida também como reação de Sabatier-Senderens, um átomo de hidrogênio se adiciona a cada átomo de carbono da dupla-ligação.

Latin

Stoc

k/Re

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JoLi

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A gordura vegetal hidrogenada (margarina) é obtida por meio de uma reação de hidrogenação

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Em 1897, o químico Paul Sabatier (1854-1941) notou que, ao utilizar uma coluna de níquel metálico (catalisa-

dor) na mistura de eteno e hidrogênio, a formação de etano ocorria mais facilmente. Com o auxílio de seu assistente, o químico Abbé Jean-Baptiste Senderens (1856-1936), Sabatier começou a utilizar o metal níquel como catalisador em uma série de outras sínteses. Em virtude

dessa descoberta, em 1912, Sabatier re-cebeu o Prêmio Nobel de Química.

Exemplo:

O produto da adição de hidrogênio a um alceno é um alcano. Por isso, às vezes, esse processo em que o hidrogênio é adicionado a um alceno é descrito como uma redução.

Nos alcinosDe acordo com a quantidade de reagente utilizado, a hidrogenação de um alcino pode ser parcial

ou total. Ao se adicionar 1 mol de hidrogênio a uma ligação tripla carbono-carbono, forma-se um al-ceno – hidrogenação parcial. A adição completa em que são utilizados 2 mols de hidrogênio produz um alcano – hidrogenação total. Ou seja, a adição total ocorre quando o produto da reação é uma espécie saturada. Na adição parcial, apenas algumas insaturações são rompidas.

Hidrogenação em etapas

Exemplo:

Primeira etapa

etino eteno

Segunda etapa

eteno etano

Hidrogenação total

Exemplo:

etino etano

Latin

Stoc

k/Interfo

to/Friedrich

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Isomeria; Reações orgânicas32

Nos alcadienos conjugadosOs alcadienos reagem de maneira semelhante aos alcenos. No entanto, por apresentarem duas

duplas ligações, podem sofrer adição parcial ou total, dependendo da quantidade de reagente utilizado.

Com reagente em excesso

Exemplo:

Com reagente em falta

Nessa situação, podem ocorrer duas reações ao mesmo tempo: a adição 1,2 e a adição 1,4, que é predominante. Na adição 1,4, devido à presença de ligação simples entre os átomos de carbono 2 e 3, há o efeito de ressonância. Dessa forma, a adição ocorre nos átomos de carbono 1 e 4 da insaturação. Por isso, essa reação é conhecida como Reação de adição 1,4.

Exemplo:

na adição 1,2

na adição 1,4

Nos ciclanosEsse é um caso especial de reação de adição, porque não há presença de ligação π na molécula.

No entanto, a hidrogenação ocorre, pois nem todos os ciclanos apresentam a mesma estabilidade relativa, sendo o ciclopropano e o ciclobutano os menos estáveis.

A instabilidade desses compostos é consequência direta da tensão de anel existente em suas estruturas cíclicas, o que é comprovado pelo fato de esses hidrocarbonetos cíclicos saturados possuírem carbonos com quatro ligações simples. Porém, os ângulos internos das ligações são diferentes do ân-gulo que permite a máxima distância entre os elétrons compartilhados nas quatro ligações – 109º28’ (geometria tetraédrica). Consequentemente, essa tensão angular possibilita a hidrogenação de ciclanos pela quebra de ligação do ciclo.

Exemplos:

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HalogenaçãoÉ a adição de halogênios (X2 = Cℓ2, Br2, I2), normalmente, a compostos insaturados. Além dos

alcenos e alcinos, essa reação é comum ao anel benzênico.

Adição de X2 em hidrocarbonetos

Nos alcenosA adição de um halogênio, X2, a um alceno produz um derivado di-halogenado vicinal, em que os

halogênios encontram-se em carbonos vizinhos. Em geral, ocorrem a frio e na presença de tetracloreto de carbono (CCℓ4).

A halogenação mais comum a um alceno é a adição de bromo (Br2). Inclusive, essa reação é muito utilizada em laboratórios para identificação dos alcenos.

Exemplo:

A reação com bromo em alcenos é utilizada para comprovar a existência de ligação dupla carbono--carbono em um composto orgânico. À medida que a reação ocorre, a cor avermelhada da solução de bromo, em tetracloreto de carbono, diminui de intensidade.

Nos alcinos Primeiramente, faz-se a adição de 1 mol de halogênio, com a formação de um dialeto vicinal

insaturado (adição parcial).

Exemplo:

(dialeto vicinal)

Após a obtenção do composto insaturado por dupla-ligação, pode-se adicionar mais 1 mol do halogênio para que ocorra a adição total.

Exemplo:

Simplificadamente, pode-se representar de forma direta a halogenação total.

Exemplo:

(tetraleto vicinal)

Bromo (Br2): líquido tóxico, extremamente

volátil, que provoca

queimaduras na pele, edema

pulmonar, dor de cabeça, ulceração

da córnea e diarreia.

Tetracloreto de carbono (CCℓ4):

substância tóxica cujo contato por

inalação, ingestão ou cutâneo altera

os sistemas nervoso central e

circulatório.

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Isomeria; Reações orgânicas34

Nos alcadienos conjugados

Ocorrem de forma análoga às reações de hidrogenação, variando conforme a quantidade de rea-gente utilizado:

Com reagente em excesso

Exemplo:

Com reagente em falta

A adição predominante é a do tipo 1,4, em que a ressonância possibilita a formação de uma liga-ção dupla entre os carbonos 2 e 3. Consequentemente, os átomos do reagente são adicionados aos carbonos das extremidades (1 e 4).

Exemplo:

No anel benzênico

A ressonância dos elétrons π presentes na estrutura do anel benzênico garante a sua estabilida-de. Por isso, o anel é capaz de resistir à ação de vários reagentes. No entanto, sob condições muito extremas de temperatura, pressão e com a presença de um catalisador adequado, é possível a adição de halogênio (Cℓ2 e Br2) ao anel benzênico.

Ressonância: ocorre quando um composto pode ser representado por duas ou mais fórmulas estruturais, apresentando a mesma posição para os núcleos dos átomos, porém com diferentes representações para as posições dos elétrons, correspondendo quimicamente à mesma estrutura.

Exemplo:

Exemplo:

1,2,3,4,5,6-hexaclorocicloexano

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Quando o anel benzênico apresenta uma cadeia lateral insaturada, preferencialmente, a adição ocorre na quebra da ligação π presente no grupo ligante. Exemplo:

O 1,2,3,4,5,6-hexaclorocicloexano (HCH) é um inseticida do grupo dos orga-noclorados. Suas propriedades inseticidas foram descobertas no ano de 1942, na França e na Inglaterra, e, a partir de então, passou a ser utilizado no tratamento de sementes e do solo, na saúde pública e na preservação de madeira.

O composto consiste na mistura de várias substâncias isômeras de cará-ter apolar, que apresentam baixa solubilidade em água e difícil degradação, podendo persistir por mais de 15 anos no meio ambiente.

Além do meio ambiente, os isômeros do HCH podem contaminar pessoas e animais que tenham contato com esses produtos, os quais se depositam no organismo por tempo indefinido, podendo desenvolver nos seres humanos problemas como convulsão, arritmia e parada cardíaca, alteração renal, hepática, com possibilidade de desenvolver câncer. Em função das características toxicológicas e da contaminação ambiental provocada, o uso do HCH tem sido bastante combatido desde 1970.

Puls

ar Im

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card

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zour

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Hidro-halogenação (HX) A adição de haletos de hidrogênio, como cloreto de hidrogênio (HCℓ) e brometo de hidrogênio (HBr),

em geral, a alcenos é um método utilizado em laboratórios para a produção de haletos de alquila. Nessa reação, o catalisador é o íon H+ liberado pelo próprio haleto de hidrogênio.

Adição de HX em hidrocarbonetos

Nos alcenosCom o rompimento da ligação pi (π), o átomo de hidrogênio do haleto é adicionado a um dos

carbonos envolvidos na ligação e o halogênio, no carbono vizinho.

Exemplo:

Nas reações de alcenos com três ou mais átomos de carbono, a adição do haleto de alquila pro-duz dois compostos diferentes. Um deles, por estar presente em maior proporção, é conhecido como produto principal.

Nesses casos, deve-se levar em consideração a observação estabelecida experimentalmente, em 1869, pelo químico russo Vladimir Vasilevich Markovnikov (1838-1904), conhecida como Regra de Markovnikov.

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Isomeria; Reações orgânicas36

No início da década de 1930, o químico Morris Selig Kharasch (1895-1957), da Universidade de Chicago, realizou uma investigação sistemática e verificou que algumas reações de adição de brometo de hidrogênio (HBr) a alcenos não obedeciam à Regra de Markovnikov. Segundo Kharasch, a adição “antiMarkovnikov”, conhecida a partir de então como Reação de Kharasch, era promovida quando peróxidos (ROOR) estavam presentes na mistura reacional.

A reação antiMarkovnikov não ocorre na presença de cloreto de hidro-gênio (HCℓ) ou iodeto de hidrogênio (HI), pois os radicais livres –Cℓ e –I são instáveis na presença de peróxidos.

Em artigo publicado no ano de 1933, Morris Selig Kharasch demonstrou que reações de adição de brometo de hidrogênio

em presença de peróxidos resultavam em produtos com orientação diferente da sugerida pela Regra de Markovnikov

Uma maneira de enunciar essa regra é:

Regra de Markovnikov: em uma reação de adição, o átomo de hidrogênio (–H) é adicionado, preferencialmente, ao átomo de carbono mais hidrogenado da dupla-ligação.

Exemplo:

(produto principal)

Conceitualmente, podem ser obtidos dois produtos. No entanto, usualmente, um produto é o predo-minante. O mecanismo de adição pode ser, simplificadamente, explicado pelo fato de as moléculas dos haletos de hidrogênio (HX) serem polares. Na ligação covalente presente nessa molécula, o hidrogênio é o elemento menos eletronegativo e, por isso, adquire carga parcial positiva (δ+). Consequentemente, é atraído pelo carbono da dupla-ligação que apresenta maior caráter negativo. Isso pode ser verificado pela quantidade de átomos de hidrogênio ligados ao átomo de carbono.

Quanto mais hidrogênios ligados ao carbono, maior é a carga parcial negativa (δ–) desse elemento.

Na realidade, cada ligação covalente carbono-hidrogênio é estabelecida entre átomos de diferente eletronegatividade. Como o carbono é mais eletronegativo que o hidrogênio, atrai para perto de si o par de elétrons compartilhado na ligação e adquire carga negativa (caráter negativo).

Markovnikov foi o primeiro cientista a observar que, nas

reações de adição de haletos de

hidrogênio em um alceno, o átomo de hidrogênio liga-se, preferencialmente,

ao átomo de carbono da

insaturação mais hidrogenado

(aquele ligado à maior quantidade

de átomos de hidrogênio).

Consequentemente, o átomo de

halogênio liga-se ao outro carbono da

dupla-ligação

Latin

Stoc

k/SP

L/ R

IA N

OVO

STI

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QUÍMICA

37

1. Com os conhecimentos adquiridos, represente as reações de adição do brometo de hidrogênio (HBr) ao propeno:

a) na ausência de peróxido.

b) na presença de peróxido.

2. Que tipo de isomeria há entre os produtos obtidos nas reações? Justifique.

Nos alcinosAnálogas às reações que ocorrem com os alcenos, as adições de haletos de hidrogênio aos alcinos

seguem a Regra de Markovnikov. No entanto, como nas hidrogenações, as adições podem ocorrer parcial ou totalmente. Quando se controla a quantidade de reagente, tem-se adição parcial, na qual é produzido um derivado mono-halogenado insaturado por dupla-ligação.

Para isso, primeiramente, faz-se a adição de 1 mol de haleto de hidrogênio, em que ocorre a for-mação de um haleto orgânico insaturado (adição parcial).

Exemplo:

Após a obtenção do composto insaturado por dupla-ligação, pode-se adicionar mais 1 mol de haleto de hidrogênio para que ocorra a adição total.

Exemplo:

(dialeto gêmeo: dois átomos de halogênio no mesmo carbono)

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Isomeria; Reações orgânicas38

Ou de forma simplificada:

HidrataçãoA hidratação, conhecida também como adição de água, ocorre de maneira semelhante à adição

de haletos de hidrogênio. No entanto, é necessária a presença de catalisadores ácidos (H+).

Adição de H2O em hidrocarbonetos

Nos alcenos A adição de água a alcenos é um método que permite a obtenção de álcool. Em alguns países, por

exemplo, a hidratação do eteno (obtido do cracking do petróleo) é o método utilizado para se obter o etanol.

Pela Regra de Markovnikov, para alcenos com três ou mais átomos de carbono, o hidrogênio se liga ao carbono mais hidrogenado da dupla-ligação.

Exemplo:

Nos alcinos A hidratação dos alcinos ocorre em meio ácido (normalmente, H2SO4) e é catalisada com íons

mercúrio II (Hg2+). Na primeira etapa do processo, há obtenção de um enol, que, por ser um composto de grande instabilidade, entra em equilíbrio dinâmico – tautomeria –, originando aldeídos e cetonas.

Exemplos:

enol

aldeído

cetona

enol

Tautomeria: é o caso particular

da isomeria de função, no qual

dois isômeros encontram-se em equilíbrio

químico dinâmico. Na

tautomeria, os isômeros são chamados de tautômeros.

Os casos mais comuns de tautomeria

envolvem os compostos

carbonílicos: aldeído e cetona.

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39

Reações de eliminação

As reações de eliminação são processos, em geral, inversos aos descritos para as reações de adição e constituem, basicamente, métodos para obtenção de alcenos e alcinos.

Nesse tipo de reação, um átomo ou um grupo de átomos é eliminado da molécula sem que seja substituído por outro(s), originando, assim, ligações duplas ou triplas.

Entre os vários tipos de reações de eliminação, as mais comuns são: desidratação em álcoois e desidro-halogenação em haletos de alquilas.

Desidratação em álcoois O caso mais importante de eliminação de água é a desidratação de álcoois. Esse processo ocorre

na presença de um agente desidratante, como o ácido sulfúrico (H2SO4), e em temperatura adequada. Dependendo da temperatura, essa desidratação pode ser intramolecular ou intermolecular.

IntramolecularA desidratação intramolecular é catalisada por ácido sulfúrico concentrado e temperatura em torno de 170°C.

Nesse processo, há eliminação de uma molécula de água e consequente formação do alceno correspondente. 

Exemplo:

Esse processo é chamado de desidratação intramolecular porque os grupos –OH e –H, ligados diretamente ao carbono vizinho da mesma molécula do álcool, são eliminados, formando uma dupla--ligação na cadeia – um alceno –, com liberação de uma molécula de água.

R — CH CH2

Rea

ções

de

adiç

ão

+ H2 R — CH2 — CH3

Hidrogenação

+ Cℓ2 R — CH — CH2

Cℓ Cℓ

Halogenação (cloração)

+ H2O R — CH — CH3

OHHidratação

+ HBr R — CH — CH3

BrAdição de HX conforme a regra de Markovnikov

+ HBr R — CH2 — CH2

Br

ROORLuz

Adição de HX conforme a regra antiMarkovnikov

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Isomeria; Reações orgânicas40

Dependendo da classificação do álcool, há uma maior ou menor facilidade para que ocorra a desidratação. Por isso, considera-se a seguinte ordem de reatividade:

álcoois terciários > álcoois secundários > álcoois primários

Isso pode ser explicado pela carga parcial que o átomo de carbono adquire quando há o rompi-mento da ligação entre os átomos de carbono e hidrogênio, possível de ser eliminado. Sendo assim, quanto menor o caráter negativo do carbono, mais fraca é a ligação desse carbono com o hidrogênio e, portanto, mais fácil de ser rompida.

Simplificadamente, a desidratação intramolecular dos álcoois segue a Regra de Saytzeff. Uma maneira de enunciar essa regra é:

Regra de Saytzeff: preferencialmente, elimina-se a hidroxila e o hidrogênio do carbono vizinho (ao carbono da hidroxila) menos hidrogenado.

Exemplo:H2O + CH3 — CH CH — CH3

CH3 — CH — CH — CH2

H OH Hbut-2-eno

(produto majoritário)

H2O + CH3 — CH2 — CH CH2

but-1-eno(produto minoritário)

Na realidade, é comum na Química Orgânica indicar somente o produto predominante (majoritário) como resultado da reação. No entanto, é importante considerar que são frequentes misturas com produtos minoritários.

Intermolecular A desidratação intermolecular é outra forma possível para a eliminação de água em álcoois.

A diferença, em relação à desidratação intramolecular, é que, nesse caso, a reação é realizada em uma temperatura mais baixa, em torno de 140°C. O resultado é a formação de um éter, com eliminação de uma molécula de água para duas de álcool. Exemplo:

CH3 — CH2 — O — H

CH3 — CH2 — O — H 140°C

H2SO4H2O + CH3 — CH2 — O — CH2 — CH3

Essa equação também pode ser escrita de forma simplificada:

2 CH3 — CH2 — OH 140°C

H2SO4H2O + CH3 — CH2 — O — CH2 — CH3

etoxietanoetanol

A desidratação intermolecular também pode ocorrer com uma mistura de dois ou mais álcoois. Nesse caso, forma-se uma mistura de éteres provenientes de todas as combinações possíveis entre as diferentes moléculas de álcoois presentes. Exemplo:

H

CH3

H3C — CH2 — OH + HO — C — CH3 140°C

H2SO4 (conc.)

CH3

CH3

H3C — CH2 — O — CH2 — CH3 + H3C — C — O — C — CH3 +

CH3

CH3

CH3

CH3

+ H3C — CH2 — O — C — CH3

A primeira cirurgia com a utilização do éter como

anestésico ocorreu em 1846, no Hospital Geral de

Massachusetts

Latin

Stoc

k/Ev

eret

t Col

lect

ion/

Libr

ary

of C

ongr

ess

Etoxietano: como para a sua

produção foi utilizado o ácido sulfúrico (agente

desidratante), é também

conhecido como éter etílico ou éter sulfúrico.

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Desidro-

-halogenação

do bromoetano

@QUI710

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41

Desidro-halogenação em haletos de alquilas Para que ocorra a reação de eliminação em haletos orgânicos, é necessária a presença de uma

solução concentrada de base forte, como o hidróxido de potássio (KOH), um solvente menos polar que a água, como o álcool, e temperatura elevada. Dessa forma, além do sal e da água, obtém-se o alceno correspondente.

Exemplo:

CH2 — CH2

H

álcoolKOH CH2 CH2 — KCℓ + H2O

Cℓ

cloroetano eteno

Existem situações em que o átomo de halogênio encontra-se no meio da cadeia carbônica e, por isso, há mais de uma possibilidade de eliminação, ou seja, formam-se produtos diferentes. Consequen-temente, o resultado será uma mistura dos dois compostos, sendo um deles majoritário.

Exemplo:

H2C — C — C — CH3

H Cℓ H

HH

álcoolKOH

(produto majoritário)

KCℓ + H2C — C C — CH3 +

H H

H

H2C C — C — CH3 + 2 H2O

HH

H

Para a determinação do composto obtido em maior quantidade, há uma ordem de prioridade. Retira-se mais facilmente o hidrogênio ligado a um carbono terciário, em seguida, a um secundário e, por último, ligado a um carbono primário. Entretanto, o átomo de hidrogênio a ser retirado deve, obrigatoriamente, estar ligado ao átomo de carbono vizinho ao carbono que contém o halogênio a ser eliminado.

Para alguns derivados di-halogenados vicinais, quando tratados em solução alcoólica com zinco metálico (Zn), a eliminação dos haletos ocorre simultaneamente, com a produção do seu respectivo alceno e do haleto de zinco.

Exemplo:

alceno

Porém, esses derivados, quando tratados com potassa alcoólica (KOH(álcool)), além de eliminarem 2 mols de moléculas do haleto, produzem água e o alcino correspondente.

Exemplo:

H — C — C — H + 2 KOH

H H

Br

álcool

alcino

H — C C — H + 2 KBr + 2 H — OH

Br

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Isomeria; Reações orgânicas42

1. (PUC – Rio RJ) O H2 é também utilizado na hi-drogenação de compostos orgânicos. Complete as reações com a fórmula estrutural e os nomes dos compostos, segundo nomenclatura IUPAC:

a) Nesta reação, trata-se de um aldeído reagindo com H2(g):

Fórmula

Nome

+ H2(g)→ H3C – CH2 – CH2 – OH

b) H2C = CH2 + H2 → Fórmula

Nome

2. (FUVEST – SP) Na tabela periódica, o elemento químico bromo (Br) está localizado no 4º. período e no grupo 7A (ou 17), logo abaixo do elemento cloro (Cℓ). Com relação à substância simples bro-mo (Br2, ponto de fusão –7,2oC, ponto de ebuli-ção 58,8oC, sob pressão de 1 atm), um estudante de Química fez as seguintes afirmações:

I. Nas condições ambientes de pressão e tem-peratura, o Br2 deve ser uma substância ga-sosa.

II. Tal como o Cℓ2, o Br2 deve reagir com o ete-no. Nesse caso, o Br2 deve formar o 1,2-di--bromoetano.

III. Tal como o Cℓ2, o Br2 deve reagir com H2, for-mando um haleto de hidrogênio. Nesse caso, o Br2 deve formar o brometo de hidrogênio.

É correto somente o que o estudante afirmou em:

a) I b) I e II c) II e III

d) I e III e) III

3. (UNIRIO) A reação química mais característica de um alceno é uma reação de adição, na qual áto-mos supridos pelo processo formam ligações sig-ma com os dois átomos ligados pela ligação dupla. Nesse processo, uma ligação π é desfeita. Escreva a reação de hidro-halogenação do buteno-2.

4. (UFPE) A adição de 1 mol de cloro gasoso a 1 mol de um alquino forneceu uma mistura de isôme-ros cis e trans de um alqueno diclorado. O alqui-no utilizado pode ser o:

(0-0) etino;

(1-1) 1-propino;

(2-2) 1-cloro-1-butino;

(3-3) 1,4-dicloro-2-butino;

(4-4) 1-cloro-1-pentino.

5. (UFAL) Na reação de adição de Br2 a um alceno, obtém-se um composto dibromado. Na reação de adição de Br2 a um alcino, pode-se obter um composto tetrabromado.

a) Escreva as equações químicas representativas dessas transformações.

b) Exemplifique um alceno que, pela adição de Br2, forma um composto que contém carbono assimétrico. Justifique.

6. (UFPI) Uma das principais reações dos hidrocar-bonetos insaturados é a reação de adição ele-trofílica, destacando-se, entre elas, a adição de ácidos halogenídricos, como a citada a seguir:

CH3C CH + 2 HBr ..........

Entre as opções abaixo, assinale aquela que apresenta o produto orgânico majoritário dessa reação:

a) CH3CBr2CH3 b) CH3CH2CHBr2

c) CH2CHBr2CH3 d) CH3CHBrCHBr

e) CH3CBr=CH3Br

7. (UEPB) Reação química é a denominação dada à transformação que uma substância sofre em sua constituição íntima, quer pela ação de outra substância, quer pela ação de uma agente físico (calor, luz, eletricidade, etc.), conduzindo à for-mação de um ou mais compostos novos.

Imagine o 1-buteno sofrendo reação de adição com uma molécula de ácido bromídrico (HBr), de acordo com o mecanismo da reação de Markovnikov (em ausência de peróxido) e de Kharasch (em presença de peróxido).

Assinale a alternativa que corresponde, respecti-vamente, aos produtos obtidos:

a) 1,2-dibromobutano; 1,3-dibromobutano;

b) 1-bromo-2-buteno; 2-bromo-1-buteno;

c) 1-bromobutano; 2-bromobutano;

d) 3-bromobutano; 2-bromobutano;

e) 2-bromobutano; 1-bromobutano.

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8. (UEG) O eteno é um exemplo de alceno. Ele é produzido por frutos verdes e age em seu amadurecimen-to. Quando se embrulham bananas em jornal, por exemplo, “aprisionando-se” o eteno, ocorre o amadu-recimento mais rápido das bananas. Levando-se em consideração as reações químicas dos alcenos, como é mostrado na figura abaixo, responda às perguntas que seguem:

a) Qual a fórmula estrutural plana do produto principal formado na reação (produto A)?b) Qual a nomenclatura IUPAC para o reagente e o produto?

9. (UFLA – MG) A presença de ligações carbono-carbono duplas ou triplas nos hidrocarbonetos aumenta consideravelmente a reatividade química deles. As reações mais características de alcenos e alcinos são as reações de adição. A adição de HCℓ ao composto X forma o 2-cloropropano. Qual é o composto X?

a) propano b) propino c) ciclopropano d) propeno

10. (UFRN) O propeno é um gás proveniente da indústria do petróleo. Esse gás pode dar origem a várias ou-tras substâncias através de reações químicas. Ele é usado principalmente na fabricação do polipropileno (PP), um dos mais importantes polímeros da atualidade. O PP, por ser um termoplástico, pode sofrer recuperação secundária, podendo ser remoldado e reutilizado, reduzindo os problemas de poluição am-biental provenientes do lixo plástico.Complete o esquema, inserido no espaço destinado à resposta, com a fórmula estrutural e o nome dos principais produtos da reação do propeno com os reagentes indicados.

HBr (ausência de luz)

H2C —— CH — CH3

Propeno

HBr (com peróxidos/luz)

H2

Ni, ΔCℓ2

(em CCℓ4)

11. (UFPE) Os alcenos podem reagir com várias substâncias, como mostrado abaixo, originando produtos exempli-ficados como B, C e D. Sobre os alcenos e os produtos exemplificados, podemos afirmar que:

a) o alceno A descrito acima corresponde ao propano;b) o produto (B) da reação do reagente A com H2 é o propeno; c) o produto (C) da reação do reagente A com Br2 é o 1,2-dibromopropano; d) o produto (D) da reação do reagente A com HCℓ é o 2-cloropropano, pois segue a Regra de Markovnikov; e) todas as reações acima são classificadas como de adição.

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Reações de substituição

Em uma substituição, um grupo que está ligado à cadeia carbônica é removido do átomo de carbono e, consequentemente, substituído por outro. Esse tipo de reação é característico de compostos satu-rados, como os alcanos e os haletos de alquila, e dos compostos benzênicos, desde que as condições de pressão, temperatura, solvente, catalisador e luminosidade sejam favoráveis.

HalogenaçãoNas reações de halogenação, ocorre a substituição de um ou mais átomos de hidrogênio por um

ou mais átomos de halogênio.

Nos alcanos Diferentemente do que fazem com os alcenos (em que há o rompimento da ligação π), os halogênios

provocam nos alcanos reações de substituição, geralmente com a formação de um composto mono--halogenado. Isso é possível em função da baixa reatividade dos alcanos e pelo fato de essas reações ocorrerem em altas temperaturas e na presença de luz – frequentemente, ultravioleta. O cloro (Cℓ2) e o bromo (Br2) são os halogênios mais estáveis para esse tipo de reação.

Exemplo:

luz ultravioleta

ΔH — C — C — H + Cℓ — Cℓ

H H

HH

H — C — C — Cℓ + HCℓ

H H

HH

O excesso de halogênio possibilita a substituição de mais de um átomo de hidrogênio no composto, resultando em derivados di-halogenados, tri-halogenados e tetra-halogenados.

Exemplos:

luz ultravioleta

ΔH — C — H + 2 Cℓ2

H

H

Cℓ — C — Cℓ + 2 HCℓ

H

H

luz ultravioleta

ΔH — C — H + 3 Cℓ2

H

H

Cℓ — C — Cℓ + 3 HCℓ

Cℓ

H

luz ultravioleta

ΔH — C — H + 4 Cℓ2

H

H

Cℓ — C — Cℓ + 4 HCℓ

Cℓ

Cℓ

Em alcanos de cadeias maiores, existem vários átomos de hidrogênios possíveis de serem substituídos. Dessa forma, a reatividade depende da posição do carbono em que o hidrogênio será substituído. Considerando que a energia de ligação C–H é menor em carbonos terciários que em secundários e primários, a substituição é favorecida na seguinte ordem:

carbonoterciário > carbonosecundário > carbonoprimário

Isomeria; Reações orgânicas44

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Exemplo:

CH3 — CH2 — CH3 + Cℓ2

2-cloropropano(produto majoritário)

CH3 — CH — CH3 + HCℓ

Cℓ

(produto minoritário)

CH3 — CH2 — CH2 + HCℓ

Cℓ1-cloropropano

propano

Pode-se dizer:

Nas reações de substituição, o hidrogênio mais facilmente substituído é aquele presente no carbono menos hidrogenado.

Nos haletos de alquilaDependendo do meio reacional em que os haletos orgânicos se encontram, em vez de reagirem

eliminando grupos de átomos para a obtenção de um alceno, realizam reações de substituição. Essa reação é favorecida pelo uso de um solvente mais polar, como a água, uma base forte, como o hidróxido de potássio, e sem aquecimento.

Exemplo:

KOH(aq)CH2 — CH2 + H — OH

H Cℓ

CH2 — CH2 + HCℓ

H OH

etanolcloroetano

Nos compostos benzênicos Em consequência da ressonância que ocorre no núcleo benzênico, esses compostos, mesmo com

a presença de insaturação, não realizam reações de adição. A estabilidade do núcleo faz com que ocorra reação similar à dos alcanos, ou seja, há a substituição de um dos hidrogênios ligados ao anel benzênico por um novo átomo ou grupo de átomos.

A grande estabilidade do núcleo faz com que essas reações necessitem de condições especiais, como a presença de um catalisador adequado, para que seja possível a sua ocorrência.

Exemplo:

NitraçãoConsiste na substituição de um ou mais átomos de hidrogênio por um ou mais grupos nitro (–NO2).

Por isso, para esse processo, utiliza-se ácido nítrico (HNO3) concentrado e a quente e catalisador (H2SO4).

Nos alcanos Há formação de nitroalcanos e água.

Exemplo:

ΔH2SO4 H — C — C — NO2 + H — OH

H H

HH

H — C — C — H + HO — NO2

H H

HH (HNO3)

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Caso a mononitração seja feita com alcanos contendo mais de dois átomos de carbono, da mesma forma que na mono-halogenação, obtém-se uma mistura de compostos.

Exemplo:

ΔH2SO4H — C — C — C — H + HO — NO2

H H

HH(HNO3)

H

H

H — C — C — C — H +

H NO2

HH

H

H(produto majoritário)

H — C — C — C — NO2 + H — OH

H H

HH

H

H

Nos compostos benzênicosOcorre a substituição de um ou mais hidrogênios do anel benzênico por um ou mais grupos nitro

(–NO2), com a formação de nitrocompostos aromáticos.

(HNO3)

SulfonaçãoOcorre a substituição de um ou mais átomos de hidrogênio por um ou mais grupos sulfônico (–SO3H).

Para essa reação, utiliza-se ácido sulfúrico a quente.

Nos alcanos Consiste, normalmente, na substituição de um átomo de hidrogênio em um alcano com mais de

seis átomos de carbono.

Exemplo:

ΔC5H11 — C — C — H + HO — SO3H

H CH3

CH3H (H2SO4)

C5H11 — C — C — SO3H + H — OH

H CH3

CH3H

Nos compostos benzênicos

Exemplo:

(H2SO4)

Alquilação Nos compostos benzênicos

Consiste na substituição de um átomo de hidrogênio do anel benzênico pelo grupo alquila do haleto orgânico.

Exemplo:

Nitração do

benzeno

@QUI721

Propriedades do

nitrobenzeno

@QUI724

Isomeria; Reações orgânicas46

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Caso especial de substituição: em derivados do anel benzênicoTodas as reações de substituição que envolvem o anel benzênico também podem ocorrer com os

seus derivados. No entanto, a presença de um substituinte ligado diretamente ao núcleo altera a sua reatividade e determina a orientação (posição) dos grupos que irão substituir os átomos de hidrogênio do anel.

Dependendo do grupo substituinte, há duas maneiras de orientação:

orto e paraOcorre quando os grupos substituintes orientam as substituições nas posições 2 e 4 do anel

benzênico, conhecidas como posições orto e para, respectivamente.

No geral, são denominados grupos ativantes, pois tornam o anel mais reativo. A entrada do primeiro substituinte facilita a entrada de um segundo grupo. Exceto os halogênios, que, apesar de serem orientadores orto-para, são grupos desativantes, ou seja, dificultam a entrada de um segundo substituinte.

Os grupos substituintes orto-para dirigentes mais comuns, em ordem decrescente de força, são:

AlquilaHalogênios

> — NH — CH3 > — NH2 > — OH > — O — R > — R > — X

Esses grupos, em geral, apresentam o átomo mais eletronegativo ligado diretamente ao anel benzênico. Consequentemente, esse substituinte polariza as ligações de forma alternada, em que, por indução, alguns átomos de carbono do anel adquirem carga parcial positiva (δ+) e outros, negativa (δ–).

Sendo assim, a substituição de um segundo grupo ocorre nas posições em que os átomos de carbono do anel benzênico estão carregados negativamente.

Exemplo:

– monocloração do fenol

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meta (posição 3)Ocorre quando os grupos substituintes orientam as substituições para a posição 3 do anel benzênico,

conhecida como posição meta.

No geral, são denominados grupos desativantes, pois o primeiro substituinte dificulta a entrada do segundo grupo.

Os grupos substituintes metadirigentes mais comuns, em ordem decrescente de força, são:

OH

> — C N > — S — O >— N

O

O

O

(–NO2)(–SO3H)

— C

O

H > — C

O

OH > — C

O

NH2

Em geral, esses grupos não apresentam o átomo mais eletronegativo ligado diretamente ao anel benzênico.

Exemplo:

– monocloração do nitrobenzeno

Esterificação

ácido fórmico álcool etílico formiato de etila

Essa equação representa uma reação de esterificação, em que um ácido carboxílico e um álcool produzem um éster e água. Pode-se dizer que se trata de uma reação de substituição catalisada por ácidos.

O processo inverso, chamado de hidrólise ácida, consiste na reação entre um éster e água para a obtenção do álcool e do ácido correspondentes.

ácido + álcool Esterificação

Hidrólise éster + água

O cheiro agradável das frutas pode ser obtido em laboratório a partir de reações de esterificação. A reação do ácido fórmico com o álcool etílico produz o formiato de etila, responsável pelo flavor do pêssego

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Imag

es

Isomeria; Reações orgânicas48

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Os ésteres provenientes de ácidos graxos também podem ser hidrolisados em meio básico, resultando em sabão. Por esse motivo, essa hidrólise específica é conhecida como saponificação.

Exemplo:

éster (de ácido graxo) base forte sabão glicerol

Saponificação: do latim, sapo =

sabão.

Quem inventou o sabonete?Tudo indica que foram os antigos fenícios, 600 anos antes de Cristo, fervendo gordura de cabra com água

e cinzas de madeira até obter uma mistura pastosa. A moda logo se espalhou pelos países do Mediterrâneo e chegou até a Grã-Bretanha. Foram os celtas, antigos habitantes das ilhas britânicas, que o batizaram de saipo (termo que deu origem à palavra “sabão”). O sabão sólido, porém, só foi criado no século VII, quando os árabes inventaram o chamado processo de saponificação, a partir da fervura de uma mistura de soda cáustica, gordura animal e óleos naturais. Durante a ocupação árabe da Península Ibérica, os espanhóis aperfeiçoaram a invenção acrescentando azeite de oliva para perfumá-la. Ainda na Idade Média, os maiores centros produtores de sabão eram as cidades italianas de Gênova e Veneza, além de Marselha, na França. Na Inglaterra, Bristol e Londres concentravam a fabricação do produto.

No restante da Europa, o sabão era praticamente desconhecido – tanto que, quando a nobreza italiana, francesa ou inglesa presenteava governantes de outras nações com uma caixinha de sabão, não esqueciam de acrescentar uma descrição detalhada de seu uso. “Era um refinado artigo de luxo, caro e raro até para os nobres", diz a historiadora Teresa de Queiroz, da USP. O sabão só se tornou um produto do dia a dia a partir do século XIX, quando começou a ser fabricado industrialmente, barateando seu custo. Tornou-se tão popular que o químico alemão Justus von Liebig declarou que a quantidade de sabão consumida por uma nação era a melhor medida do seu grau de civilidade.

Cinco cidades em três países europeus concentravam a produção de sabão na Idade Média. No resto do continente, o artigo ainda era praticamente desconhecido.MUNDO ESTRANHO. Quem inventou o sabonete? Disponível em: <http://mundoestranho.abril.com.br/materia/quem-inventou-o-sabonete>. Acesso em: 16 maio 2012.

Em geral, os sabões são fabricados tendo como matéria-prima gorduras animais e vegetais, consti-tuídas basicamente por ésteres. Consequentemente, a primeira etapa da fabricação do sabão consiste na hidrólise das gorduras para, só depois, ocorrer a neutralização dos ácidos graxos presentes.

Pode-se concluir que o sabão é um sal de ácido graxo obtido pela neutralização de um ácido car-boxílico de cadeia longa com uma base forte, como o NaOH. Na realidade, inicialmente, há formação do ácido carboxílico, como ocorre com a hidrólise ácida. Porém, esse ácido é neutralizado pela base utilizada no meio reacional.

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1. (CEFET – RJ) Dentre as reações:

I. CH3— CH2— CH3 + Cℓ2 → CH3— CH2— CH2— Cℓ + HCℓ

II. CH2—— CH2 + Br2 → CH2Br — CH2Br

III. CH3— CH2— Br + NaOH → CH3— CH2— OH + NaBr

IV. CH2—— CH2 + H2 → CH3— CH3

São reações de:

a) adição: II e III – substituição: I e II;

b) adição: II e IV – substituição: I e III;

c) adição: I e II – substituição: III e IV;

d) adição: I e III – substituição: II e IV.

2. (UFRR) O nitrogênio é um elemento químico im-portante, quer seja para a natureza, ar, vegetais e animais, quer seja na indústria, bem como para a fabricação de medicamentos, plásticos, etc. Da reação de nitração com o metilbenzeno, pode-se afirmar que o grupo metil é:

a) metadirigente;

b) ortodirigente;

c) orto e paradirigente;

d) orto e metadirigente;

e) nenhuma das questões anteriores.

3. (UNESP) Considere uma molécula com um anel benzênico na qual houve uma reação de substi-tuição, tendo sido adicionado ao anel um grupo R. Em relação a esse grupo, as outras posições do

anel são classificadas como orto, meta e para.

(I)

a) Para R = NO2, escreva a reação balanceada da molécula (I) com excesso de Br2.

b) Para R = CH3, escreva a reação balanceada da molécula (I) com excesso de Cℓ2.

4. (CESUPA) Os produtos obtidos no processo de nitração do fenol são:

a)

b)

c)

Com base nos conhecimentos adquiridos, represente todas as reações envolvidas na produção do sabão. Para isso, considere o óleo ou a gordura com a seguinte fórmula genérica:

Isomeria; Reações orgânicas50

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d)

5. (UEG) Os compostos aromáticos geralmen-te apresentam baixa polaridade, tendo, desse modo, baixa solubilidade em água. Alguns exa-lam cheiro agradável. Aliás, o termo “aromático” deve-se à presença do anel benzênico nos com-postos extraídos do benjoim e da baunilha, por exemplo, que têm aroma agradável.a) Considerando-se a fórmula molecular C7H8O,

escreva a fórmula estrutural de três compos-tos aromáticos que sejam isômeros de função.

b) Forneça a fórmula estrutural dos principais pro-dutos A e B para a sequência de reações abaixo:

(Dado: M(B) = 202 g mol–1)

6. (UFERSA – RN) A nitração do nitrobenzeno com ácido nítrico, utilizando cloreto de ferro III como catalisador, produz uma mistura dos seguintes isômeros do dinitrobenzeno:

o-dinitrobenzeno m-dinitrobenzeno p-dinitrobenzeo

Sobre esses isômeros, pode-se afirmar que:

a) o isômero meta é o que se forma em maior proporção;

b) o isômero para possui momento dipolar;c) os três isômeros se formam em igual proporção;d) os três isômeros possuem fórmula C6H6N2O4.

7. (UEMA) A palmeira babaçu, Orbignya phalerata Mart., bastante difundida na flora maranhense, produz uma amêndoa com uma composição típica de óleo com odor bastante agradável, que é mui-to apreciado na culinária maranhense. Esse óleo apresenta uma consistência diferenciada em rela-ção aos demais óleos, devido encontrar-se na sua composição a predominância de triacilglicerídeos de cadeias relativamente curtas, por isso adequado para fins cosméticos. Um dos componentes predo-minantes do óleo de babaçu é o ácido palmítico.

a) Sabendo que esse ácido é monocarboxílico, saturado, não ramificado e apresenta 16 áto-mos de carbono, escreva a sua fórmula estru-tural e o seu nome oficial IUPAC.

b) Escreva a reação de esterificação do ácido pal-mítico com etanol e o nome do composto or-gânico obtido.

Dado: ácido palmítico + R’OH → RCOOR’ + H2O.

8. (UNIFESP) O medicamento utilizado para o trata-mento da gripe A (gripe suína) durante a pandemia em 2009 foi o fármaco antiviral fosfato de oselta-mivir, comercializado com o nome Tamiflu®. A fi-gura representa a estrutura química do oseltamivir.

Uma das rotas de síntese do oseltamivir utiliza como reagente de partida o ácido siquímico. A primeira etapa dessa síntese é representada na equação:

a) Na estrutura do oseltamivir, identifique as fun-ções orgânicas que contêm o grupo carbonila.

b) Apresente a estrutura do composto orgânico produzido na reação do ácido siquímico com o etanol.

9. (UFRPE) A reação entre o ácido etanoico e o etanol, tendo como catalisador o ácido nítrico, produz um novo composto orgânico. No entan-to, devido à reversibilidade do processo, o ren-dimento do produto pode ser comprometido. De acordo com essas características reacionais, é correto afirmar que:a) o rendimento da reação pode ser aumentado

através da adição de água ao meio reacional; b) o composto orgânico formado é o acetato de

etila;c) o produto principal da reação é um aldeído;d) é esperada a produção de um par de enantiô-

meros em alto rendimento;e) o ácido etanoico é isômero do composto for-

mado.

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Reações de oxidação

Conhecendo a Lei Seca [...]Qual o objetivo da “Lei Seca ao volante”? De acordo com a Associação Brasileira de Medicina de Tráfego (Abramet), a utilização de bebidas alcoólicas é

responsável por 30% dos acidentes de trânsito. E metade das mortes, segundo o Ministério da Saúde, está relacionada ao uso do álcool por motoristas. Diante deste cenário preocupante, a Lei 11.705/2008 surgiu com uma enorme missão: alertar a sociedade para os perigos do álcool associado à direção.

Para estancar a tendência de crescimento de mortes no trânsito, era necessária uma ação enérgica. E coube ao governo federal o primeiro passo, desde a proposta da nova legislação à aquisição de milhares de etilômetros. Mas para que todos ganhem, é indispensável a participação de estados, municípios e sociedade em geral. Porque, para atingir o bem comum, o desafio deve ser de todos.

Por que a lei está mais rígida?A violência do trânsito no Brasil pode ser demonstrada em números. Por ano, pelo menos 35 mil pessoas

morrem em decorrência de acidentes. Só em rodovias federais, essa quantidade se aproxima a 7 mil. Numa lista de causas de desastres, a ingestão de álcool aparece entre os sete vilões das estradas. Não se pode negar que motoristas alcoolizados potencializam a gravidade dos acidentes.

O álcool é um forte depressor do sistema nervoso central. Por isso, quem bebe e pega o volante tem os reflexos prejudicados. Fica mais corajoso, mas reage de forma lenta e perde a noção de distância. Quando é vítima de desastre de trânsito, resiste menos tempo aos ferimentos, já que as hemorragias quase sempre são fatais.

[...] De que maneira é realizado o teste de embriaguez?Existem vários métodos de detecção de alcoolemia. O mais popular é o teste do etilômetro, vulgarmente

conhecido como “bafômetro”, equipamento que identifica presença e quantidade de álcool no organismo a partir da análise do ar expelido pelos pulmões. Outra forma é a análise de sangue em laboratório.

A verificação de que o condutor se encontra alcoolizado também pode ser feita pelo agente através da observação dos notórios sinais de embriaguez, classificados pela Associação Brasileira de Medicina de Tráfego e homologados pelo Conselho Nacional de Trânsito. Nestes casos, as avaliações não servem para configurar crime de trânsito.

Em casos específicos, o agente de fiscalização também poderá encaminhar o motorista suspeito a exames clínicos e de sangue, se houver determinação da autoridade policial. BRASIL. Ministério da Justiça – Departamento de Polícia Rodoviária Federal. Lei Seca. Disponível em: <http://www.dprf.gov.br/PortalInternet/leiSeca.faces#faq2>. Acesso em: 12 jun. 2012.

De acordo com a Lei Seca brasileira, pesquise e responda:1. Desde janeiro de 2013, não é mais tolerada qualquer quantidade de álcool no sangue do condutor. No entanto,

ao realizar o teste de bafômetro, o limite de tolerância de álcool por litro de ar expelido é de 0,05 mg. Se a medida visa à tolerância zero ao álcool, por que o percentual do bafômetro não foi zerado?

2. Quais são as sanções previstas aos infratores?

O bafômetro é um aparelho que permite determinar, mediante teste do ar exalado na respiração, a concentração de bebida alcoólica no organismo de uma pessoa. O álcool presente no “bafo” é con-vertido em ácido acético, conforme a equação representada a seguir:

etanol ácido acético

Quando, em uma reação, observa-se o aumento da quantidade de oxigênio em uma molécula orgânica ou a redução da quantidade de hidrogênio, tem-se uma reação de oxidação. Isso, também, pode ser comprovado pelo número de oxidação.

Isomeria; Reações orgânicas52

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O número de oxidação, comumente representado por Nox, indica a tendência que os átomos têm de ganhar ou perder elétrons, ou seja, representa a carga de cada átomo.

Para compostos iônicos, o Nox de cada átomo é numericamente igual a sua carga real, isto é, igual à carga do íon. A ligação iônica presente nesses compostos ocorre por meio da transferência completa de elétrons do átomo do elemento menos eletronegativo para o átomo do elemento mais eletronegativo, o que ocasiona a formação de íons positivos (cátions) e negativos (ânions). Exemplo:

No composto iônico cloreto de sódio, o sódio (elemento menos eletronegativo) perde um elétron e se transforma em um íon com carga real (Nox) +1. Já o cloro (elemento mais eletronegativo) recebe um elétron e adquire carga (Nox) –1.

Para determinar o número de oxidação (Nox) dos átomos envolvidos em uma ligação covalente, é necessário verificar a diferença de eletronegatividade existente entre os elementos que participam do compartilhamento de elétrons na ligação. Nesse caso, o Nox é conhecido como carga aparente. Assim, o número de oxidação é indicado pela carga que cada átomo do elemento participante adquire, caso ocorra a ruptura da ligação. Nessa transferência parcial, o(s) elétron(s) fica(m) com o átomo do elemento mais eletronegativo, ao qual é atribuída a carga parcial nega-tiva (δ–). Consequentemente, o átomo do elemento de menor eletronegatividade adquire a carga parcial positiva (δ+).Exemplo:

Fórmula eletrônica RupturasNox = +1

Nox = –2Nox = +1

cargas parciais

A molécula de água é formada por duas ligações covalentes simples H–O. Caso ocorra a ruptura dessas ligações, o oxigênio, que é o elemento mais eletronegativo, recebe um elétron de cada átomo de hidrogênio. Com isso, adquire carga aparente (Nox) igual a –2. Os átomos de hidrogênio, por sua vez, perdem um elétron para o átomo de oxigênio e passam a ter carga parcial (Nox) igual a +1.

As reações químicas acompanhadas de variações do Nox são denominadas reações de oxirredução. Elas ocorrem quando existe a transferência de elétrons entre os átomos dos elementos participantes da reação, na qual um elemento químico perde elétron(s) (oxidação) e outro ganha elétron(s) (redução). Dessa forma, pode-se dizer que os fenômenos da oxidação e da redução são sempre simultâneos, ou seja, toda vez que houver a perda de elétrons por determinada espécie participante, haverá o ganho de elétrons por parte de outra espécie química. Com os conhecimentos sobre o Nox e as reações de oxirredução, determine o número de oxidação de todos os elementos presentes nas substâncias envolvidas nos processos de oxidação e redução que ocorrem no bafômetro.

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Em compostos orgânicos, é comum que ocorra a variação no Nox do carbono. Consequentemente, a transformação do etanol presente na bebida em ácido acético pode ser representada, simplificada-mente, pela equação:

Em que o [O] representa o átomo de oxigênio fornecido pelo oxidante. Portanto, confirma-se que:

Em uma molécula orgânica, o aumento da quantidade de oxigênio ou a redução da quan-tidade de hidrogênio indica uma reação de oxidação.

As principais reações de oxidação em compostos orgânicos ocorrem com os álcoois e os alcenos.

Oxidação de álcooisNa oxidação de álcoois, o átomo livre de oxigênio fornecido pelo oxidante é adicionado ao carbono

que está ligado à hidroxila. Isso ocorre porque o oxigênio, sendo mais eletronegativo que o carbono da hidroxila, atrai para si o elétron da ligação. Portanto, o carbono adquire carga parcial positiva (δ+). Com isso, sua oxidação perante o oxigênio nascente (representado por [O]) do meio oxidante é facilitada e a ligação C–H, transformada em C–OH.

O diol gêmeo formado, por ser um composto instável, perde uma molécula de água e produz cetonas, aldeídos ou ácidos carboxílicos, conforme o tipo de álcool e o meio oxidante utilizado.

Álcool primárioComo em um álcool primário, exceto no metanol, o carbono que possui o grupo –OH está ligado a

outro carbono e a dois átomos de hidrogênio, existe a possibilidade de ocorrer a oxidação parcial ou a oxidação total.

Na realidade, durante a oxidação de um álcool primário, forma-se um aldeído como composto intermediário (oxidação parcial). Porém, raramente, consegue-se interromper esse estágio, e o aldeído em contato com o oxidante transforma-se em ácido carboxílico (oxidação total).

Exemplo:

álcool primário aldeído ácido carboxílico

Para o metanol, há três possibilidades de oxidação, pois ele apresenta três átomos de hidrogênio ligados ao carbono que contém o grupo funcional –OH. Com isso, a oxidação do metanol tem como produtos intermediários o metanal (aldeído) e o ácido metanoico (ácido carboxílico). No entanto, o ácido formado ainda possui um átomo de hidrogênio em contato com o oxigênio nascente. Assim, o ácido metanoico é oxidado, transformando-se em ácido carbônico, que, por ser instável, decompõe-se em gás carbônico e água.

Oxidante: espécie química que se reduz e é

responsável pela oxidação de outra espécie química.

Diol gêmeo: presença de dois

grupos –OH no mesmo átomo de

carbono.

Oxidação

parcial do

etanol

@QUI727

Isomeria; Reações orgânicas54

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metanol metanal ácido metanoico ácido carbônico

Álcool secundárioEm um álcool secundário, existe somente um átomo de hidrogênio ligado ao carbono da hidroxila

(–OH). Portanto, a oxidação ocorre em uma única etapa, com a produção de uma cetona.

Exemplo:

álcool secundário cetona

Álcool terciárioNo álcool terciário, o átomo de carbono ligado à hidroxila não apresenta ligação alguma com o(s)

átomo(s) de hidrogênio. Consequentemente, não é possível a sua oxidação. Portanto, pode-se afirmar que os álcoois terciários não se oxidam.

Exemplo:

Adição de H2 em compostos carbonílicos

Nos aldeídos e cetonas Ao contrário das reações de oxidação, têm-se as reações de redução. Por isso, essas reações podem

ser definidas como as reações em que ocorre a diminuição da quantidade de oxigênio, ou o aumento da quantidade de hidrogênio, em uma molécula orgânica. O exemplo mais comum desse tipo de reação é a adição de H2 em compostos carbonílicos.

Na reação de hidrogenação em aldeídos e cetonas, o aldeído produz o álcool primário e a cetona, o álcool secundário.

Aldeído Redução Álcool primário

Cetona Oxidação Álcool secundário

Exemplo:

etanal etanol (álcool primário)

propanona propan-2-ol (álcool secundário)

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álcoolprimário

álcoolsecundário

Oxidação de álcoois

CO2 + H2Onão

ocorre

Oxidação de alcenosEm geral, para as oxidações de alcenos, utiliza-se como oxidante o dicromato de potássio (K2Cr2O7)

ou o permanganato de potássio (KMnO4), em meio básico ou ácido. No entanto, independentemente do oxidante a ser utilizado na reação, com a mesma quantidade, a oxidação em meio ácido é mais forte que em meio básico. Por isso, em meio ácido, a oxidação é enérgica e, em meio básico, tem-se a oxidação branda.

Oxidação brandaNa oxidação branda, a presença de um agente oxidante em solução diluída a frio e em meio básico

provoca o rompimento da ligação pi (π) presente na dupla-ligação. Ou seja, a reação se processa sem o rompimento da cadeia carbônica. Assim, as valências livres presentes em cada átomo de carbono ligado pela insaturação são estabilizadas pelos grupos –OH provenientes da combinação do oxigênio nascente e da água presente na solução diluída. Nesse tipo de oxidação, há a formação de um diol vicinal.

Exemplo:

[O]branda

H3C — C C — CH3

H

H3C — C — C — CH3

H

OH OH

HH

A oxidação branda é muito utilizada em laboratórios para diferenciar os isômeros entre alcenos e ciclanos.

Foi o químico alemão Adolf von Bayer (1835-1917) que elaborou um teste baseado na oxidação branda com KMnO4 em meio básico e a frio (de cor violeta). À medida que a reação com o alceno ocorre, a cor violeta do reagente desaparece. Com os ciclanos, em virtude da ausência de ligação π, não ocorre a reação, conhecida como teste de Bayer.

Oxidação enérgicaÉ a oxidação a fundo, em que a presença de um agente oxidante em solução concentrada a quente

e em meio ácido provoca a quebra da ligação dupla. Ou seja, ocorre o rompimento da cadeia carbônica por meio da quebra oxidativa.

Dependendo da posição da dupla-ligação, pode-se produzir ácido(s) carboxílico(s), e/ou cetona(s), e/ou gás carbônico e água.

Diol vicinal: presença de

dois grupos –OH em átomos de

carbonos vizinhos.

Isômeros: compostos que

apresentam a mesma fórmula

molecular, porém com diferentes

fórmulas estruturais.

Isomeria; Reações orgânicas56

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Exemplo:

OzonóliseOutro tipo de oxidação que pode ocorrer com os alcenos é a ozonólise. Nessa reação, catalisada

com zinco metálico (Zn(s)), o alceno reage com o ozônio (O3) formando um produto instável, seguido de posterior hidrólise. Dependendo da localização da dupla-ligação, forma-se aldeídos e/ou cetonas, além do peróxido de hidrogênio (H2O2).

Se os átomos de carbono da dupla-ligação apresentarem grupos ligantes, ocorrerá a formação de cetonas. Caso eles tenham átomos de hidrogênio como ligantes, serão produzidos aldeídos. Nas situações em que somente um dos átomos de carbono da dupla-ligação apresenta ramificação, será formada uma mistura de aldeído e cetona.

Exemplos:

cetona

aldeído

1. (UFRN) Estudando a oxidação continuada de um álcool primário, em presença do oxidante per-manganato de potássio (KMnO4), em meio sul-fúrico, um aluno elaborou o seguinte esquema:

CH3CH2CH2OH(aq)[O]

Y[O]

Z

No esquema, as substâncias representadas por Y e Z são, respectivamente:

a) um ácido e um aldeído;

b) um aldeído e um ácido;

c) uma cetona e um ácido;

d) um aldeído e uma cetona.

2. (UEG) Considere este esquema:

a) Escreva a estrutura para o produto principal.b) Dê os nomes do reagente e do produto da re-

ação de acordo com a nomenclatura oficial.

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3. (UFS – SE) Um álcool cuja fórmula geral é:R2

R1 — C — OH

R3

em que R1, R2 e R3 são H ou CH3, na oxidação (agente oxidante brando, KMnO4), dependendo do que sejam R1, R2 e R3, pode originar produtos diferentes. Analise as afirmações seguintes:

a) Quando R1 = R2 = R3 = H, a oxidação parcial desse álcool produz formaldeído.

b) Quando R1 = R2 = H e R3 = CH3, a oxidação parcial desse álcool produz uma cetona.

c) Quando R1 = H e R2 = R3 = CH3, a oxidação parcial desse álcool produz um aldeído.

d) Quando R1 = R2 = R3 = CH3, o álcool em ques-tão resiste à oxidação.

e) Não importa o que sejam R1, R2 e R3, o álcool em questão, na combustão total, produz dió-xido de carbono e água.

4. (PUCSP) Em um determinado curso de química orgânica foram realizadas diversas sínteses. A substância X foi obtida da reação entre o etanol e o ácido propanoico na presença de ácido sulfú-rico. O álcool propan-2-ol foi obtido a partir da adição de água ao reagente Y na presença de áci-do. A oxidação do butan-2-ol com permangana-to de potássio (KMnO4) em meio ácido produziu a substância Z.

As substâncias X, Y e Z são, respectivamente:

a) ácido pentanoico, eteno e butanona; b) propanoato de etila, propeno e butanona;c) etanoato de propila, acetileno e propanal;d) propanoato de etila, propeno e ácido butanoico;e) etanoato de propila, propan-1-ol e butanal;

5. (UFMA) O isopropanol é empregado como sol-vente em diversas áreas, como na indústria de cosméticos, tintas, etc. Utilizando os seus conhe-cimentos sobre os processos de preparação e re-ações de álcoois, dê a estrutura dos compostos A, B e C no esquema:

OH

H3C — CH — CH3

H2O

H2SO4A

C

BK2Cr2O7/H

+

CH3COOH/H+

6. (UFLA – MG) O citronelal é um composto majo-ritário presente no óleo essencial do Eucaliptus citriodora. Na indústria química, é largamente utilizado em perfumarias, conferindo odor agra-dável a sabonetes e outras preparações técnicas. Observando esta estrutura, responda:

a) A reação do citronelal com H2O em meio áci-do forma um produto de hidratação. Escreva a estrutura do composto formado.

b) Qual o produto formado pela reação de oxida-ção do citronelal com prata em meio básico, que oxida seletivamente os aldeídos?

7. (Unimontes – MG) O eteno ou etileno é matéria-pri-ma para produção do polímero polietileno, o qual é usado na fabricação de garrafas flexíveis, filmes, folhas e isolantes para fios elétricos. As alternativas a seguir apresentam, de forma simplificada, suges-tões de como preparar o eteno. Sendo assim, a rea-ção que poderá levar ao produto desejado é:a) oxidação do propeno;b) desidratação do propan-1-ol;c) adição de HCℓ ao etino; d) desidratação do etanol.

DesafioDesafio

8. (UFC) O geraniol e o nerol são substâncias voláteis com odor agradável presentes no óleo essencial das folhas da erva-cidreira. Durante o processo de secagem das folhas, estes compostos podem sofrer reação de oxidação branda para gerar uma mistu-ra de dois compostos, chamada genericamente de citral, que possui um forte odor de limão. A reação de hidrogenação catalítica das misturas nerol/gera-niol e citral leva à formação do produto (I).

I

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Responda o que se pede a seguir.

a) Classifique o tipo de isomeria existente entre o geraniol e o nerol e represente as estruturas químicas dos constituintes do citral.

b) Indique a nomenclatura oficial (IUPAC) do produto I e determine o número de estereoisômeros opti-camente ativos possíveis para este composto.

DesafioDesafio

9. (UFRJ) Em algumas usinas, o lixo orgânico é transformado em uma mistura de gases composta por monóxido de carbono e hidrogênio (CO + H2) em diferentes proporções. Essa mistura, chamada gás de síntese, pode ser utilizada para preparar um grande número de substâncias úteis. Por exemplo, a mistura de CO e H2 pode reagir com propeno produzindo dois aldeídos, A e B, ambos com 4 átomos de carbono: o aldeído A apresenta ponto de ebulição igual a 63°C e o B apresenta ponto de ebulição igual a 75°C. O aldeído B pode ser oxidado com oxigênio, fornecendo o produto C, ou pode ser reduzido com hidrogê-nio, fornecendo o produto D. Os dois produtos, C e D, por sua vez, podem reagir entre si, fornecendo o composto E e água, segundo o esquema:

CO + H2 + propeno A

B

O2

D

C

H2

+ E + H2O

a) Dê o nome do aldeído B e justifique a diferença entre os pontos de ebulição dos aldeídos A e B.

b) Escreva a equação da obtenção de C.

10. (PUCSP) Observe alguns exemplos de oxidações enérgicas de alcenos e cicloalcanos na presença de KMnO4 em meio de ácido sulfúrico a quente.

As amostras X, Y e Z são formadas por substâncias puras de fórmula C5H10. Utilizando-se KMnO4 em meio de ácido sulfúrico a quente, foi realizada a oxidação enérgica de alíquotas de cada amostra. A substância X formou o ácido pentanodioico, a substância Y gerou o ácido acético e a propanona, enquanto que a substância Z produziu gás carbônico, água e ácido butanoico. As amostras X, Y e Z contêm, respectivamente:

a) ciclopentano, metilbut-2-eno e pent-1-eno;

b) pent-1-eno, pent-2-eno e 2-metilbut-1-eno;

c) ciclopentano, 2-metilbut-1-eno e metilbut-2-eno;

d) pent-2-eno, ciclopentano e pent-1-eno;

e) pentano, metilbutano e dimetilpropano.

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11. (EAFA – ES) O composto VII é um feromônio de atração sexual, secretado pela abelha-rainha, durante o voo de acasalamento, para atrair o macho. Esse composto é sintetizado em labora-tório a partir da cicloeptanona (I), por meio da sequência de reações mostradas a seguir:

A conversão de (I) em (II), de (II) em (III), de (III) em (IV) e de (VI) em (VII) envolve, respectivamen-te, reações de:

a) eliminação, adição, clivagem oxidativa, ácido--base;

b) eliminação, adição, ácido-base, clivagem oxi-dativa;

c) adição, clivagem oxidativa, eliminação, ácido--base;

d) adição, eliminação, clivagem oxidativa, ácido--base.

12. (UFC) O glutaraldeído (I) é um desinfetante bac-tericida muito efetivo contra bactérias Gram-po-sitivas e Gram-negativas. Também é efetivo con-tra Mycobacterium tuberculosis, alguns fungos e vírus, inclusive contra o vírus da hepatite B e o HIV. Considerando a sequência reacional abaixo, responda os itens a seguir.

(I)

a) Considerando que a fórmula molecular de A é C5H8, que este composto forma o glutaral-deído (I) por ozonólise e que adiciona 1 mol de H2 para formar o composto B, represente as estruturas moleculares dos compostos A e B.

b) Indique a classe de reação química envolvida na formação do composto B.

13. (UFSE) Analise as seguintes proposições:

O composto 2,3-dimetilbut-2-eno

0) quando sofre oxidação com solução de per-manganato à frio em meio neutro, fornece dimetil-2,3-di-hidroxibutano.

1) quando sofre ozonólise, fornece propanona.

2) quando é hidrogenado, forma dimetilbutano.

3) tem fórmula molecular C6H14.

4) é isômero do pent-2-eno.

14. (UFES) Um dos componentes do feromônio de trilha de uma espécie de formiga do gênero Calomyrmex é um aldeído (A) de cadeia carbô-nica aberta, insaturada e ramificada. A ozonólise dessa substância A levou à formação dos produ-tos 2-metilbutanal (B) e 3-metil-2-oxobutanal (C).

Sobre os dados apresentados acima, faça o que se pede.

a) Escreva o nome da substância A.

b) Escreva as estruturas das substâncias A e C.

c) Calcule o número de estereoisômeros para a substância A.

d) Calcule o número de estereoisômeros optica-mente ativos para a substância A.

e) Escreva a estrutura da cianoidrina, formada pela adição de ácido cianídrico à substância B.

DesafioDesafio

15. (UFPE) O 2,3-dimetil-2-buteno sofre ozonólise produzindo um único produto com rendimento de 79,3%. Calcule a massa do produto obtido a partir da ozonólise de 0,5 mol do 2,3-dimetil-2--buteno. Indique o inteiro mais próximo.

[Dados: C = 12; O = 16; H = 1]

Isomeria; Reações orgânicas60

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Material de apoio

Isomeria

plana

espacial

funçãocadeiaposiçãocompensação ou metameria

geométricaóptica

plano onde: R1 ≠ R2

eR3 ≠ R4

Isomeria

A ≠ B ≠ X ≠ Y

Com um carbono quiral

H C* CH3

CH2 CH3

CH2 OH

Isômeros ativos

2n

21 = 2

Misturas racêmicas

2n–1

20 = 1

Com mais de um carbono quiral

CH3 *C *C *C CH3

OH

H Cℓ

H CHO

OH

Isômeros ativos

2n

23 = 8

Misturas racêmicas

2n–1

22 = 4

Isomeria geométrica:

Isomeria óptica:

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QUÍMICA

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— C — C — H + A — B — C — C — B + HA

Reações de eliminação: Reações de substituição:

Reações de oxidação:

Reações orgânicas Reações de adição:

álcoolprimário

metanol álcoolsecundário

álcoolterciário

Oxidação de álcoois

CO2 + H2O aldeído cetona nãoocorre

Isomeria; Reações orgânicas62

R — CH CH2

+ H2 R — CH2 — CH3

Hidrogenação

+ Cℓ2 R — CH — CH2

Cℓ Cℓ

Halogenação (cloração)

+ H2O R — CH — CH3

OHHidratação

+ HBr R — CH — CH3

BrAdição de HX conforme a regra de Markovnikov

+ HBr R — CH2 — CH2

Br

ROORLuz

Adição de HX conforme a regra antiMarkovnikov

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Ensino Médio | Modular 63

QUÍMICA

Anotações

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Anotações