UNIVERSIDADE NOVA DE LISBOA FACULDADE DE CIÊNCIAS E TECNOLOGIA Departamento de Química

Licenciaturas em Conservação e Restauro

Química Orgânica – 1º Teste 26 de Abril de 2006

Duração 1 hora

Justifique todas as suas respostas

Este teste deve ter 2 páginas 1 – Na escolha de solventes para limpeza em Conservação, devem ser tidos em conta os seguintes aspectos:

1) O solvente não deve dissolver de forma significativa

qualquer parte do objecto que se pretende limpar; 2) O solvente deve dissolver as substâncias que se pretendem

remover; 3) O solvente deve secar bem, mas não demasiado

rapidamente deixando as substâncias a remover infiltradas no objecto.

Em seguida estão representados alguns dos solventes usados para limpeza de superfícies em Conservação:

HO C

CH3

CH3

CH2 C

O

CH3

H3C C

O

O CH2 CH3

Cl

CCl

Cl

CH3

H3C CH2 O CH2 CH3 H3C CH

OH

CH3

CH3

a) Identifique os grupos funcionais presentes nestes compostos. b) Localize nas moléculas acima uma ligação de cada um dos seguintes grupos: 1) sp3 - sp3 2) sp3 - s 3) sp2 – sp2 4) sp2 – sp3 5) p – p c) Os valores dos pontos de ebulição dos compostos acima (por ordem crescente se pontos de ebulição) são: 35º, 74º, 77º, 82º, 111º e 170º. Qual acha que é o composto que tem um ponto de ebulição de 170º? d) A acetona é miscível com a água e pode ser usada para acelerar a secagem da água de objectos húmidos. Como justifica que a acetona seja miscível com a água? Nos solventes acima escolha um que seja miscível com a água e outro que não o seja.

O

acetona

e) A qual dos compostos representados acima corresponde o espectro de infravermelho seguinte?

2 – Frequentemente os polissacáridos naturais, ou seus derivados, são um componente importante dos objectos a limpar. a) O que entende por polissacáridos? b) Considere as seguintes moléculas de hidratos de carbono na forma aberta:

C

HO H

HO H

H OH

HHO

CH2OH

H

O

CH2OH

C O

HO H

H OH

CH2OH

Classifique-as tendo em conta o número de átomos de carbono da cadeia, o tipo de grupos funcionais presentes e o facto de pertencerem à série D ou L. c) Os compostos representados são isómeros? d) O que entende por centro quiral? Identifique todos os centros quirais existentes nas moléculas acima. e) Escreva o enantiómero e um diastereoisómero de uma das moléculas representadas na alínea anterior.

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Licenciaturas em Conservação e Restauro Química Orgânica – 2º Teste 31de Maio de 2006 Duração 1 hora

Justifique todas as suas respostas Este teste deve ter 2 páginas

1 – O texto em baixo apareceu recentemente na imprensa, leia e responda às seguintes questões:

a) Considere que o suporte dos filmes em causa é acetato de celulose, que tem sido usado na produção de filmes desde o início do século XX, e explique o processo de degradação referido no texto. Explique ainda porque é que em ambiente controlado o processo é mais lento.

b) O acetato de celulose é obtido a partir do polímero natural celulose pela introdução de alterações químicas na estrutura. Descreva sucintamente as características estruturais da celulose e relacione-as com as propriedades macroscópicas deste material.

c) Considere o seguinte dissacárido:

Como classifica a ligação glicosídica entre as duas moléculas de monossacárido?

2 – No início dos anos 1960 foram pela primeira vez produzidos filmes de poliéster

CC

O

HO

O

OH

O CH2 CH2 OCC

O O

HO CH2 CH2 OH+

n

- H2O

a) O poliéster faz parte do grupo de polímeros designado por polímeros sintéticos. O que entende por polímeros naturais, semi-sintéticos e sintéticos?

b) A reacção de polimerização representada acima corresponde a uma polimerização por adição ou condensação?

c) O poliéster também tem sido muito usado no fabrico de fibras sintéticas. No entanto, sendo o poliéster hidrofóbico e tendo as suas fibras uma estrutura muito compacta, os corantes usados para

O H

H

HHOH H

OHOH

CH2OH

O

H

C H 2OH OH

OH

HOH

H H

H O

tingir estas fibras têm características químicas diferentes dos corantes usados para lã, algodão ou outras fibras naturais. Um exemplo de um corante laranja para poliéster é:

N N N N

NN

HO

OH

Explique de forma sucinta porque é que esta molécula tem cor.

3 – Antes da introdução dos polímeros sintéticos, os polímeros naturais, por si só ou transformados, foram usados para um grande número de aplicações. É o caso da galalite, que basicamente era obtida por reacção da caseína do leite (uma proteína) com formaldeído.

a) Descreva de forma sucinta os vários níveis de estrutura de uma proteína.

b) Considere os seguintes amino-ácidos e ligue-os por uma ligação peptídica de forma a obter o dipéptido Ala-Gly.

C

H2N H

H

O

OH C

H2N H

CH3

O

OH

Glicina (Gly) Alanina (Ala)

c) Alguns amino-ácidos são usados para a datação de material proteico, por exemplo fósseis. A seguinte transformação está envolvida no processo usado.

H2N C

C

C

H

O

OH

C2H5

H3C H

H C

C

C

NH2

O

OH

C2H5

H3C H

isoleucina aloisoleucina

Descreva de forma sucinta as bases químicas do processo usado para datação de material proteico.

4 – Os triglicéridos não são polímeros, porém a formação de ligações cruzadas entre triglicéridos constitui o processo básico da secagem de tintas e vernizes. Considere os dois triglicéridos abaixo:

CH2 O C

O

CH O C

O

CH2 O C

O

(CH2)7 CH CH (CH2)7 CH3

(CH2)7 CH CH CH2 CH CH CH2 CH CH CH2 CH3

(CH2)7 CH CH CH2 CH CH (CH2)4 CH3

A

CH2 O C

O

CH O C

O

CH2 O C

O

(CH2)7 CH CH (CH2)7 CH3

(CH2)16

(CH2)7 CH CH (CH2)7 CH3

CH3

B

a) Qual pensa que formaria mais eficientemente este tipo de interligações?

b) Qual pensa que teria um ponto de fusão mais elevado?

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Licenciaturas em Conservação e Restauro

Química Orgânica – Exame Época Normal 3 de Julho de 2006 Duração 2 horas

Justifique todas as suas respostas Este teste deve ter 4 páginas

Um interessante artigo recentemente publicado: Art and Science – Looking in the Same Direction* diz “Vivemos numa época caracterizada pela interdisciplinaridade, e a que envolve a arte e ciência exige novas aproximações para fazer face ao desafio de um trabalho conjunto. Se se ultrapassar esse desafio, os inovadores nestas áreas poderão desenvolver novas e excitantes formas de arte e produzir inovações tecnológicas criativas e úteis.” 1 – A arte e a ciência além de servirem de fonte de inspiração mútua, também se influenciam de outras formas. Por exemplo, o progresso no estudo da química trouxe novas técnicas e materiais para o mundo da arte. Aqui estão exemplos de alguns destes novos materiais:

A B C D

a) Identifique os grupos funcionais presentes nas moléculas acima.

b) Indique numa das moléculas acima uma ligação de cada um dos seguintes tipos:

i) sp3-sp3 ii) sp3-sp2 iii) sp2-sp2 iv) sp3-s v) p-p

c) Estes materiais pertencem a um grupo de materiais denominados por polímeros sintéticos. O que entende por polímeros sintéticos? Refira outros tipos de polímeros (que não se integrem no grupo dos polímeros sintéticos) e ilustre com alguns exemplos.

d) No esquema seguinte está representada a reacção polimerização correspondente à produção de A. Esta é uma polimerização por adição ou condensação?

H

C C

H

CH3

C O

O

CH3

metil metacrilato

CH2 C

CH3

C O

OCH3

n

poli -metil metacrilato

polimerização radicalar

e) Uma das muitas e interessantes aplicações do poli-metil metacrilato (PMMA) é na produção de tintas acrílicas. Nestas o PMMA é suspenso em água. Uma vez que o PMMA é hidrofóbico, não se dissolve em água, assim a sua dispersão requer o uso de um outro polímero:

E

Quando se dissolve este polímero em água as cadeias dispõem-se em forma de novelo, ilustrada em seguida:

Na presença deste polímero, as cadeias de PMMA dispõe-se no interior dos novelos e é possível dispersar o PMMA em água.

Explique, com base nas interações entre as diferentes moléculas porque é que a cadeia de E se dispõe da forma representada acima e porque é que a de PMMA se dispõe no interior destes novelos.

f) Este polímero que permite a dispersão do PMMA em água é obtido a partir do poli-acetato de vinilo pela seguinte reacção, que ocorre em cerca de 80% dos grupos acetato:

Como se chama esta reacção química?

g) Nas tintas referidas o PMMA permite obter uma superfície rija, e brilhante. A cor é dada por outras substâncias que se adicionam. Olhando para as características estruturais do PMMA como justifica que não seja corado? Que características deve ter uma substância orgânica para ter cor?

2 - Ao longo da história os artistas usaram outros meios de pintura. A gema de ovo, a que eram misturados pigmentos em pó, foi muito usada nas pinturas europeias da Idade Média (pintura de tempera de ovo). Estas tintas podem ser identificadas através de métodos de análise de proteínas.

Como sabe as proteínas são polímeros de α-amino-ácidos. Em baixo estão representados 2 amino-ácidos presentes na generalidade das proteínas.

H2N C C

C

OH

O

CH3

C

CH3

H2N C C

C

OH

O

OH

H H

HH H

H H

Isoleucina (Ile)Tirosina (Tyr)

a) Ligue os dois amino-ácidos por uma ligação peptídica de modo a formar o dipéptido Tyr-Ile.

b) O que entende por centro quiral? Identifique os centros quirais presentes nos amino-ácidos acima.

c) Escreva um enantiómero da Isoleucina representada acima.

d) A Isoleucina é um dos amino-ácidos usados na datação de material proteico em arqueologia. Explique sucintamente em que se baseia este processo.

3- Uma substância que é muito comum nos suportes usados para pintura é a celulose.

a) A celulose é um material com funções estruturais. Relacione estas funções com a sua estrutura química.

b) Escreva um dissacárido formado por moléculas de glucose ligadas por uma ligação glicosídica β-1,4.

O

OHH

H

OH

H

H

OH

CH2OH

H OH

Glucose

c) Escreva a estrutura de uma D-aldopentose à sua escolha (na forma aberta).

d) Uma fibra semi-sintética importante é o acetato de celulose que teve oportunidade de preparar na aula prática. Este derivado da celulose teve outro tipo de aplicações tendo sido usado para o fabrico de diversos objectos e ainda de películas fotográficas. Nesta aplicação substituiu a partir de 1930 o nitrato de celulose que foi usado aproximadamente entre 1890 e 1935. Nas aulas práticas teve oportunidade de estudar estes dois materiais.

Compare-os, no que diz respeito às suas características e propriedades.

4 - Uma área em que em que a ciência tem contribuído para a arte e o seu estudo é com o desenvolvimento de métodos de análise. Estes permitem obter informação sobre os materiais usados em obras de arte e fornecer informação fundamental sobre a época em que foram produzidas, a sua autenticidade ou encontrar as melhores formas de as conservar e restaurar. Entre estas técnicas está a espectroscopia de infravermelho.

a) Considere os dois compostos seguintes e diga a qual deles corresponde o espectro de infravermelho apresentado:

C

O

OH O

O

A B b) O composto A é um ácido carboxílico. Explique a acidez destes compostos com base nas suas características estruturais?

5 - A remoção de sujidade orgânica em obras de arte pode ser levada a cabo usando solventes ou sabões e detergentes. Nesta área também tem havido grandes desenvolvimentos.

a) Explique, com base nas características estruturais dos sabões, o seu mecanismo de limpeza.

b) Complete o seguinte esquema químico, de forma a representar uma reacção de saponificação.

H2C

HC

H2C

O C

O C

O C

O

O

O

(CH2)14CH3

(CH2)7CH CH(CH2)5CH3

(CH2)7CH CHCH2CH CH(CH2)4CH3

H2O+ 3 NaOH

c) Escreva um triglicérido com um ponto de fusão superior ao representado acima.

* Maria Clara F. Magalhães e Rosa Maria Oliveira, Art and Science – Looking in the Same Direction, Chemistry International, Vol.28. nº 2, 2006

http://www.iupac.org/publications/ci/2006/2802/2802-pp4-8.pdf