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1 A expressão Química Orgânica foi criada em 1777 pelo químico sueco Torbern Olof Bergman (1735-1784), que a definiu como o ramo da Química dedicado ao estudo dos compostos originados dos organismos vivos, isto é, animais e vegetais. Em 1807, Jöns Jacob Berzelius (1779-1848), também sueco, lançou uma teoria defendendo a idéia de que somente os seres vivos dispunham de uma força vital para sintetizar compostos orgânicos, a teoria da força vital. Essa teoria predominou até 1828, quando o químico alemão Friedrich WaWer (1800-1882) obteve a uréia (um composto tipicamente orgânico existente na urina e no sangue dos animais) pelo aquecimento de uma substância não-orgânica, chamada cianato de amônio. Tal experiência demonstrou a possibilidade de se produzirem compostos orgânicos em laboratório sem a participação direta de um organismo vivo. Começou assim a queda da teoria da força vital. Nos anos seguintes à síntese de Wahler, muitas outras substâncias orgânicas foram sintetizadas. Em 1845, o químico AdolfWilhelm Hermann Kolbe (1818-1884) realizou a primeira transformação de um composto orgânico em outro. Ele reagiu o zinco com o ácido c1oroacético, produzindo o ácido acético (CH3COOH). A partir de então, os químicos passaram a considerar a possibilidade de sintetizar qualquer substância química, desaparecendo, consequentemente, o antigo conceito da Química Orgânica. O novo conceito de Química Orgânica foi proposto, em 1858, pelo químico alemão Friedrich August Kekulé (1829-1896). Ele criou a divisão entre Química Orgânica e Inorgânica, elaborou fórmulas estruturais planas e enunciou postulados. O conceito elaborado por Kekulé é utilizado até hoje. Por oposição, atualmente define-se Química Inorgânica como o ramo da Química que estuda os compostos que não têm carbono. O átomo de carbono apresenta certas particularidades que o tomam diferente de todos os demais elementos químicos. Esse fato foi inicialmente percebido por Kekulé na metade do século XIX, possibilitando, assim, uma melhor compreensão da estrutura das substâncias orgânicas. Para esclarecer tais diferenças do átomo de carbono, Kekulé estabeleceu três postulados: ✓ o carbono é sempre tetravalente; ✓ suas quatro valências equivalem-se; ✓ os átomos de carbono ligam-se entre si, formando longas cadeias. 2 O carbono é sempre tetravalente O número atômico do carbono é 6. Fazendo- se a distribuição eletrônica, notamos que ele apresenta dois elétrons na camada K e quatro na camada L. Portanto, para que o átomo de carbono atinja a estabilidade (configuração de um gás nobre), ele compartilha os quatro elétrons com até quatro outros átomos, formando-se, dessa forma, quatro ligações covalentes. Exemplo: estrutura do metano (CH4) As quatro valências do carbono são equivalentes Assim, por exemplo, as quatro fórmulas exemplificadas a seguir representam um único composto de fórmula molecular CHCl3 (clorofórmio). Os átomos de carbono formam longas cadeias O átomo de carbono tem grande capacidade de ligar-se a outros átomos (de carbono, de oxigênio, de hidrogênio, etc.), formando longas cadeias com as mais variadas disposições. Essas cadeias constituem o "esqueleto" molecular das substâncias orgânicas. Por exemplo: Nenhum outro elemento químico apresenta a capacidade de formar cadeias tão longas, variadas e estáveis como o carbono. No entanto, existem outros elementos que formam encadeamentos mais simples, como por exemplo o enxofre, o fósforo e o silício. Atualmente, o homem conhece compostos orgânicos naturais e sintéticos. Os compostos orgânicos naturais têm como fontes principais o petróleo, o carvão mineral, o gás natural, os produtos agrícolas, etc. Os compostos orgânicos sintéticos são produzidos em laboratório por indústrias químicas. Entre eles estão os plásticos, as fibras têxteis, os medicamentos, os corantes, os inseticidas, etc. O carvão mineral é um composto orgânico natural, pois é constituído de matéria orgânica fossilizada. O anti-aderente é usada em panelas e em tábuas de passar roupas, entre outros, devido à sua resistência térmica. O desenvolvimento dos compostos orgânicos ocorre em universidades e indústrias onde químicos e outros cientistas trabalham em conjunto, dedicando- se à pesquisa e ao desenvolvimento de novos processos e produtos químicos. Em razão desse desenvolvimento, ocorreu uma evolução significativa na Química Orgânica. Um exemplo dessa evolução é o número de compostos orgânicos, naturais e sintéticos, conhecidos desde o final do século XIX até os dias de hoje: ✓ Em 1880, eram conhecidos cerca de 12.000 compostos; ✓ Em 1910, cerca de 150.000 compostos; ✓ Em 1940, cerca de 500.000 compostos; ✓ Atualmente, cerca de 15.000.000 de compostos 3 O Futuro da Química A menos que se acredite em cartomancia, oráculos e quiromancia*, prever o futuro sempre foi uma aposta arriscada. No campo da Química, entretanto, pode-se apostar com menos risco. Especificamente quanto à Química Orgânica, a aposta é quase certeza de acerto. Um bom exemplo é o próprio elemento carbono, que nos surpreendeu com novas formas. Além das já conhecidas e estudadas (grafite e diamante), atualmente conhecemos os fulerenos e os nanotubos, que os cientistas acreditam que possam dar origem a novas e interessantes moléculas orgânicas, cuja aplicação só o futuro nos revelará. Assim como a vida imita a arte, a ciência imita a natureza. O futuro da Química está intimamente ligado à precisão dos aparelhos de análise, mapeamento e representação de amostras cada vez mais variadas e complexas. No entanto, uma substância ou mistura sempre foi e será um aglomerado de átomos arranjado de diversas maneiras. E nesse campo a Química desenvolveu-se largamente a partir da segunda metade do século passado. Atualmente, tendo como aliada a informática, os passos têm sido dados a intervalos cada vez mais curtos e com amplitude sempre crescente. A esse desenvolvimento damos o nome de Química Fina. Os avanços no campo das polimerizações* prevêem para um futuro próximo materiais mais leves, resistentes e duráveis. Os copolímeros* permitem vislumbrar, a médio prazo, a produção de drogas eficazes contra a maioria das doenças que hoje nos causam preocupação. Não é utopia pensar para breve a troca do coquetel de drogas antibióticas e depressoras, usadas atualmente no combate à AIDS, por um único comprimido cuja molécula ativa substitua todas as outras sem efeitos colaterais maiores. Vale lembrar que há pouco tempo o tratamento gripal na fase aguda envolvia antitérmicos, descongestionantes e vitamina C, hoje reunidos em uma única formulação. Os OGMs (organismos geneticamente modificados) ou transgênicos atualmente estão no centro de polêmicas, que ainda não os rotularam claramente como heróis ou vilões. Aquilo que há uma década era chamado de biotecnologia, hoje está amplamente disseminado com os nomes de nanotecnologia, engenharia de materiais ou manipulação Genética. O futuro será apenas o aprimoramento contínuo do conhecimento da natureza mais íntima da matéria, qualquer que seja o nome que se dê a esse tipo de desenvolvimento científico. Exemplos disso são as chamadas redes neurais de computadores - projetadas à semelhança das interações sinápticas humanas -, as engrenagens moleculares - micro mecanismos que poderão fluir indistintamente por vasos sanguíneos - e as fibras ópticas. Do microscópio primitivo, desenvolvido em 1665, à tomografia PET (por emissão teratológica*), a Biologia molecular e, por extensão, a Medicina sempreTrata-se de: a) calcário. b) petróleo. c) gasolina. d) xisto betuminoso. e) álcool. Questão 44 Do petróleo podem ser separadas diversas frações contendo substâncias de pontos de ebulição distintos. O processo utilizado para a separação dessas frações do petróleo é: a) centrifugação. b) decantação. c) filtração. d) destilação. e) sifonação. Questão 45 A figura mostra esquematicamente o equipamento utilizado nas refinarias para efetuar a destilação fracionada do petróleo. Os produtos recolhidos em I, II, III e IV são respectivamente: a) gás de cozinha, gasolina, óleo diesel e asfalto. b) álcool, asfalto, óleo diesel e gasolina. c) asfalto, gasolina, óleo diesel e acetona. d) gasolina, óleo diesel, gás de cozinha e asfalto. e) querosene, gasolina, óleo diesel e gás de cozinha. Questão 46 A gasolina é uma mistura na qual predominam: a) hidrocarbonetos. b) álcoois. c) haletos orgânicos. d) éteres. e) cetonas. Questão 47 No Brasil, o sal de cozinha e o gás de cozinha (mistura de propano e butano) são usualmente obtidos, respectivamente: a) de jazidas desse sal e do petróleo. b) de jazidas desse sal e do gás natural. c) da água do mar e do lixo orgânico. d) da indústria cloro-álcali e do gás natural. e) da água do mar e do petróleo. Questão 48 Estão em ordem crescente de ponto de ebulição os produtos obtidos na coluna de fracionamento da destilação fracionada do petróleo: a) gasolina, querosene, óleo, asfalto e parafina. b) óleo diesel, gasolina comum, gasolina de aviação, querosene, e óleo lubrificante. c) gasolina de aviação, gasolina comum, querosene, óleo diesel e óleo lubrificante. d) gás combustível, gasolina, óleo diesel e querosene. e) gás combustível, gasolina, querosene, parafina e asfalto. Questão 49 Frequentemente, toma-se conhecimento de notícias sobre acidentes com navios petroleiros. Os 39 vazamentos de petróleo geralmente são identificados por grandes manchas negras que se formam sobre a superfície dos oceanos, causando sérios prejuízos à vida marinha. Essas manchas ocorrem porque o petróleo é basicamente constituído por uma mistura de: a) hidrocarbonetos insolúveis em água. b) macromoléculas solúveis em água. c) sais solúveis em água. d) minerais insolúveis em água. Questão 50 Conforme tem sido amplamente divulgado, ocorreram, de forma crescente, acidentes com navios que transportam petróleo. Em muitos destes acidentes, a ação deste líquido escuro e oleoso sobre a flora e a fauna assume proporções devastadoras. Estes danos contra a natureza, dentre outros fatores, estão ligados à composição do petróleo. Em relação a esta composição, pode-se afirmar que o petróleo é: a) uma mistura de substâncias orgânicas, principalmente hidrocarbonetos, que são separadas por destilação fracionada. b) uma mistura de substâncias inorgânicas, predominantemente sais, que são separadas por destilação simples. c) uma mistura de minerais que são separados por dissolução fracionada. d) uma mistura de substâncias orgânicas ou inorgânicas,dependendo da região de origem, que são separadas por fusão fracionada. e) uma mistura de substâncias formadas por macromoléculas que são separadas por decantação. Questão 51 O petróleo é um líquido viscoso e escuro encontrado entre camadas do subsolo, geralmente acompanhado de água salgada e de gás natural. Com base nessa informação e nos conhecimentos sobre petróleo, é correto afirmar: a) Petróleo, água salgada e gás natural é um sistema homogêneo. b) O petróleo "jorra" porque a pressão exercida pela água salgada sobre ele é menor do que a pressão atmosférica. c) O petróleo é separado da água salgada por destilação fracionada. d) O gás natural é uma substância composta. e) Nas camadas do subsolo, o petróleo está situado entre as fases gás natural e água salgada. Questão 52 Dentre as frações de destilação do petróleo representadas a seguir, as que têm maior número de átomos de carbono por moléculas são: a) o asfalto e o piche. b) a gasolina e o querosene. c) a nafta e os óleos minerais. d) a gasolina e o gás liquefeito do petróleo. e) o óleo diesel e o querosene. Questão 53 O cracking das frações médias da destilação do petróleo é, hoje, uma tecnologia empregada na maioria das refinarias porque: a) aumenta o rendimento em óleos lubrificantes. b) economiza energia técnica no processo de destilação. c) permite a utilização de equipamento mais compacto. d) facilita a destilação do petróleo. e) aumenta o rendimento em frações leves. 1. D 2. E 3. Propano e butano, butano e metano, respectivamente. 4. D 5. A 6. D 7. E 8. C 9. C 10. Fechada, aromática e heterogênea. 11. Todas corretas. 12. C 13. Isoctano (2,2,4-trimetilpentano) e n-heptano. 14. A 15. a) 40 Ciclopentano b) O ciclopentano é um hidrocarboneto da classe dos cicloalcanos, que apresentam fórmula geral CnH2n, semelhante à fórmula geral dos alquenos. Um alqueno decadeia linear isômero do ciclopentano é o 1-penteno: H2C = CH – CH2 – CH2 – CH3 (ESSE ASSUNTO, ISOMERIA, AINDA IREMOS ESTUDAR) 16. E 17. X = C8H16 (octeno); Y = C9H20 (nonano) 18. C 19. E 20. a) Naftaleno; b) Porque o naftaleno sofre sublimação. 21. B 22. D 23. C 24. E 25. 02;04;08;16. 26. B 27. D 28. E 29. C 30. E 31. C 32. B 33. E 34. C 35. C 36. D 37. E 38. D 39. C 40. A 41. C 42. B 43. B 44. D 45. A 46. A 47. E 48. E 49. A 50. A 51. E 52. A 53. Eforam os ramos da ciência que mais se beneficiaram da evolução dos conceitos e técnicas químicas. Não há razão para crer que o futuro reserve outro direcionamento às descobertas químicas. Nanotecnologia A nanotecnologia refere-se às partículas com dimensões de nanômetros (10-9 m). Na discussão de nanotecnologias distingue-se a fabricação controlada de nanosistemas funcionais e nanoestruturas de pelo menos 100 nm de escala. Esta nova tecnologia contribuirá para fabricação de nanossuperfícies (uma dimensão), nanotubos (duas dimensões) e nanopartículas (três dimensões). Já existem numerosos produtos e partículas em circulação sem que tenha havido uma avaliação exata de seus riscos, tampouco seus produtores ou comerciantes estão preocupados com o chamado "princípio de precaução". Mas, produtos baseados em nanotecnologia possuem propriedades que atraem investidores e prometem benefícios que acabam deixando os riscos associados à introdução de novas tecnologias em segundo plano. Veja o exemplo de uma nanoestrutura. A menor engrenagem já feita foi esculpida em silício e tem 1/10.000.000 do diâmetro de um fio de cabelo. Para perceber o tamanho dessa engrenagem podemos fazer a seguinte comparação: O desenvolvimento dessa nova tecnologia proporcionará a construção de aparelhos cada vez menores, com capacidades cada vez maiores, como por exemplo os nanocomputadores. (Adaptado de: Veja, ed. 1881,24 novo 2004) Os elementos organógenos são aqueles que comumente aparecem nos compostos orgânicos; além do carbono (C), cuja presença é obrigatória, temos o hidrogênio (H), o oxigênio (O) e o nitrogênio (N). Essencialmente, os compostos orgânicos são 4 covalentes, uma vez que se formam pelo encadeamento de átomos de elementos não- metálicos. Esses elementos são: É importante ressaltar que alguns compostos químicos, apesar de possuírem carbono, são estudados na Química Inorgânica. Em virtude de suas propriedades serem muito diferentes das características dos compostos orgânicos, os inorgânicos são classificados como compostos de transição. Exemplos de compostos de transição: ✓ CO (monóxido de carbono) ✓ CO2 (gás carbônico) ✓ CaCO3 (carbonato de cálcio) Composição em massa do nosso corpo Principais elementos Elemento Percentagem Oxigênio (O) 65,000% Carbono (C) 18,000% Hidrogênio (H) 10,000% Nitrogênio (N) 3,000% Subtotal 96,000% Cálcio (Ca) 1,800% Fósforo (P) 1,200% Potássio (K) 0,350% Enxofre (S) 0,250% Sódio (Na) 0,125% Cloro (Cl) 0,150% Magnésio (Mg) 0,050% Flúor (F) 0,007% Ferro (Fe) 0,005% Subtotal 3,962% Outros 0,038% Total 100,000% O carbono é o elemento químico predominante na matéria viva. Dos 13 milhões de compostos químicos conhecidos atualmente, 90% são orgânicos, ou seja, possuem o elemento carbono. Emissão de CO2 O gráfico abaixo mostra a quantidade CO2 na atmosfera ao longo da história. O mundo pré-industrial de 200 anos atrás continha aproximadamente 590 bilhões de toneladas de CO2. Atualmente, esse número gira em tomo de 1 trilhão, sendo que a previsão é de que essa quantidade praticamente dobre em 2100. Sabemos que quanto maior for o consumo de energia, mais CO2 será lançado na atmosfera. Isso é explicado pelo fato de a queima de combustíveis fósseis, como o petróleo e o carvão, ser uma das principais formas de obtenção de energia nas sociedades industriais, Confira no gráfico abaixo como as diferentes regiões do mundo têm um consumo bastante diferenciado de energia. Na América do Norte, por exemplo, o consumo é sete Vezes maior que a média mundial. As fórmulas estruturais planas são muito usadas em Química Orgânica devido ao fenômeno da isomeria, isto é, compostos químicos diferentes que apresentam a mesma fórmula molecular. Esses compostos recebem o nome de isômeros. Assim, por exemplo, com a fórmula molecular C6H12O6 temos dois compostos diferentes: 5 Por enquanto, não se preocupe com os nomes dos compostos apresentados. Costuma-se simplificar as fórmulas estruturais planas. Veja como ficaria a glicose e a frutose. Nas fórmulas estruturais espaciais, o átomo de carbono é representado por um tetraedro regular com as suas quatro valências dirigidas para quatro vértices cujo ângulo entre duas valências consecutivas é de 109°28'. Os compostos orgânicos encadeiam-se, principalmente, devido à alta estabilidade das ligações covalentes que estabelecem. Nesse tipo de ligação são formados pares eletrônicos que orbitam os dois núcleos atômicos, garantindo estabilidade eletrônica a ambos. Dessa forma, a energia de ligação entre esses núcleos é elevada, o que possibilita sua ruptura apenas em altas temperaturas. As ligações mais frequentes envolvendo compostos orgânicos que ocorrem entre átomos de carbono são as ligações simples, duplas e triplas. Ligação simples É aquela que se estabelece entre dois átomos de carbono por meio do compartilhamento de um único par de elétrons. Representa-se por um traço ou por dois tetraedros unidos por um vértice. 6 Ligação dupla É aquela que se estabelece entre dois átomos de carbono por meio do compartilhamento de dois pares de elétrons. Representa-se por dois traços ou por dois tetraedros unidos por dois vértices (uma aresta). Ligação tripla É aquela que se estabelece entre dois átomos de carbono por meio do compartilhamento de três pares de elétrons. Representa-se por três traços ou por dois tetraedros unidos por três vértices (uma face). As ligações duplas e triplas são genericamente chamadas insaturações. Devido à impossibilidade da união dos quatro vértices de dois tetraedros, não é conhecida a ligação quádrupla entre os carbonos. Dizemos que há um "impedimento espacial". A classificação de um carbono em uma cadeia depende exclusivamente do número de carbonos a ele ligados. São classificados em: ✓ primário (Cp) ✓ secundário (Cs) ✓ terciário (Ct) ✓ quaternário (Cq) Carbono primário (Cp) O carbono primário é aquele que está ligado, no máximo, a um átomo de carbono. Exemplos: Os carbonos não ligados a carbono algum são também considerados primários. Carbono Secundário (Cs) O carbono secundário é aquele que está ligado a dois outros carbonos. Exemplos: 7 Carbono terciário (Ct) O carbono terciário é aquele que está ligado a três carbonos. Exemplos: Carbono quaternário (Cq) O carbono quaternário é aquele que está ligado a quatro outros carbonos. Exemplo: Resumindo: 8 As cadeias carbônicas são estruturas formadas por átomos de carbono ligados entre si. Contudo, esse encadeamento seqüencial de átomos não é uma exclusividade do elemento carbono. No entanto, é exatamente essa possibilidade de articulação entre átomos que toma possível a ampla variabilidade de formação de compostos na Química Orgânica. As cadeias podem ser estudadas segundo quatro critérios: ✓ quanto à estrutura da cadeia; ✓ quanto à disposição dos átomos constituintes; ✓ quanto à natureza dos elementos constituintes; ✓ quanto à saturação ✓ Quanto à estrutura da cadeia Quanto à Estruturada Cadeia Cadeia aberta, acíclica ou alifática A cadeia acíclica é aquela que apresenta início e fim bem determinados, ou seja, que apresenta pelo menos duas extremidades (pontas) e nenhum ciclo ou anel. Exemplo: Cadeia fechada ou cíclica A cadeia cíclica é aquela que não apresenta extremidades (pontas); os átomos unem-se, formando um ou mais ciclos ou anéis. Exemplo: Se essa cadeia for percorrida partindo-se do carbono assinalado tanto no sentido horário quanto no anti-horário, chegaremos ao mesmo átomo de partida. A cadeia fechada pode ser classificada em aromática ou alicíclica. 9 Cadeia aromática É uma cadeia cíclica que apresenta o chamado núcleo benzênico ou núcleo aromático. Segundo Kekulé, o núcleo benzênico é uma cadeia cíclica hexagonal com três ligações simples alternadas com três ligações duplas, determinando o efeito conhecido como ressonância. Sabe-se hoje que o comprimento das ligações carbono/carbono no núcleo benzênico é de 0,14 nm. É praticamente a média aritmética entre o comprimento de uma ligação simples (0,154 nm) e de uma ligação dupla (0,133 nm). Para representar esse tipo de ligação intermediária, insere-se um círculo dentro do núcleo benzênico. Ressonância O termo ressonância assume diversos significados nas diferentes ciências em que é estudado. Na Química, por exemplo, ressonância refere-se às: particularidades de certas moléculas de terem duas ou mais fórmulas estruturais em que somente as posições dos elétrons diferem. Essa situação ocorre nos compostos aromáticos. Isso porque os modelos moleculares baseiam-se em cálculos aproximados de energia de ligação e de distância entre os núcleos atômicos. O fenômeno de ressonância acontecerá quando houver a ocorrência de ligações pi () deslocalizadas, que é o caso dos compostos aromáticos. Veja as representações equivalentes para esse composto, propostas por Kekulé em 1865: Note a deslocalização das ligações : é ela que dificulta a ruptura dessas covalências por absorção energética, fonnando uma "blindagem" em tomo do núcleo aromático. Tal característica proporciona aos anéis benzênicos uma alta estabilidade, dificultando a ocorrência de reações de adição a essas ligações, o que descaracterizaria o anel. Isso explica a ocorrência, quase que exclusiva, de reações de substituição em compostos aromáticos, apesar da presença de insaturações nestes. Uma exceção importante é a conversão por hidrogenação, em condições adequadas, do benzeno em ciclo hexano: Vale lembrar que a ressonância não é um fenômeno exclusivo dos compostos orgânicos, mas de toda estrutura com ligações n deslocalizadas. Confira outros exemplos: Já na Física, a ressonância é um fenômeno relacioado às freqüências dos corpos ou objetos: é o estado de um sistema que vibra em uma freqüência própria, com amplitude acentuadamente maior que a natural, como resultado de estímulos externos que possuem a mesma freqüência de vibração que a sua. Quando um sistema vibrante entra em ressonância com uma certa fonte vibratória, a sua amplitude de vibração pode atingir valores altíssimos, chegando, algumas vezes, a romper o sistema. Alguns cantores são famosos por serem capazes de causar essa situação cantando junto a um copo de cristal fino, de modo que a freqüência de sua voz seja a mesma que a freqüência natural de vibração do copo. Tal forma, a amplitude de vibração das moléculas do cristal aumenta a ponto de quebrar o copo. Os estudos da Física, aliados aos da Engenharia e às necessidades da Medicina, 10 desenvolveram um aparelho que realiza a ressonância magnética (RM). Esse aparelho submete o paciente a um campo magnético, alinhando a ele o núcleo dos hidrogênios presentes no corpo da pessoa. Como o hidrogênio "vibra" em uma determinada freqüência, o aparelho emite uma onda eletromagnética nessa mesma freqüência, transferindo energia para esses núcleos, ou seja, provocando o fenômeno de ressonância. A imagem de RM forma-se quando os núcleos voltam ao estado habitual, emitindo ondas eletromagnéticas de mesma freqüência e que são interpretadas pelo aparelho como um brilho. Esse exame, entre outras habilidades, tem maior capacidade de demonstrar diferentes estruturas do cérebro, além de mínimas alterações na maioria das doenças. Se você já foi a um estádio de futebol lotado, certamente sentiu a vibração que a torcida faz quando começa a pular. Essa vibração não vem apenas da emoção dos torcedores, mas também da estrutura dos estádios, que vibra como resposta aos pulos sincronizados dos torcedores. Essa vibração é chamada de ressonância estrutural, podendo danificar e provocar fissuras na estrutura dos estádios. Diz a lenda que, por um grande azar, um regimento de Napoleão, ao entrar marchando em uma ponte, a freqüência do compasso da marcha coincidiu com a freqüência natural de vibração da ponte, ou seja, a ponte entrou em ressonância e desabou. A partir dessa data os soldados de Napoleão passaram a quebrar o compasso ao atravessar pontes. O benzeno, o composto aromático mais simples, é representado da seguinte maneira: Benzeno O benzeno é uma das mais estudadas moléculas químicas. Constituída de seis átomos de carbono e seis de hidrogênio, essa molécula apresenta um estrutura singular: o anel benzênico ou núcleo aromático. Grande parte das substâncias com atividade biológica apresenta, em estrutura, um ou mais anéis desse tipo, como por exemplo alcalóides, alguns aminoácidos e muitos polímeros sintéticos. O composto atualmente conhecido como benzeno foi isolado pela primeira vez em 1825, por Michael Faraday (1791-1867). Ele extraiu o composto de um gás obtido do óleo de baleia, que era utilizado para a iluminação pública em Londres. Devido à sua origem, os químicos da época sugeriram o nome "feno", derivado da palavra grega "phainei" (brilhar). Em muitos compostos, o nome feno continua associado ao anel benzênico, tal como no fenol. Somente nove anos depois, em 1834, é que a composição do benzeno foi corretamente interpretada, por Eilhardt Mitscherlich (1794-1863), sendo expressa pela fórmula molecular C6H6 Ele decidiu chamar o composto de benzina devido à sua relação com o ácido benzóico, um composto conhecido na época. Mais tarde, o nome benzeno foi estabelecido como definitivo. No benzeno e em outros compostos similares, a relação, quanto à massa, WC é bastante baixa. Tais compostos são tipicamente encontrados em óleos produzidos por plantas. Os químicos antigos chamavam esses compostos de "aromáticos" devido ao agradável aroma que, em geral, essas substâncias possuem. Dessa forma, eles eram distinguidos dos alifáticos - compostos em por computador que a relação H/C é maior -, que são obtidos, por exemplo, pela degradação química de gorduras. Hoje, o termo aromático tem outro significado químico: identifica certos tipos de estruturas sem levar em conta a presença ou não de odor. Para ser aromático, o composto deve ser cíclico, apresentar o núcleo benzênico e possuir uma nuvem contínua de elétrons deslocalizados (ressonância), a qual deve conter um número par de pares de elétrons p. O benzeno é um composto aromático, baseado nos critérios atuais. À temperatura ambiente, o benzeno é um líquido estável, volátil e incolor. Tem ponto de 11 ebulição a 80, 1°C, é pouco solúvel em água e altamente inflamável. Foi comprovado que o benzeno produz um considerável número de efeitos biológicos, sendo que os efeitos mais sérios do benzeno são resultados de sua ação como anestésico geral, podendo levar a uma depressão do sistema nervoso central (SNC), sensibilização domiocárdio às catecolaminas e perda de consciência. A exposição crônica ao benzeno pode ocasionar o desenvolvimento de leucemia, anemia e trombocitopenia, podendo também produzir respostas teratogênicas e efeitos fetotóxicos. A cadeia aromática pode ser classificada quanto à quantidade de anéis, sendo mononuclear ou polinuclear. a) cadeia aromática mononuclear - apresenta apenas um núcleo benzênico. Exemplo: b) cadeia aromática polinuclear - apresenta pelo menos dois núcleos benzênicos. Essa cadeia pode ser de núcleos condensados ou de núcleos isolados. ✓ cadeia aromática polinuclear de núcleos isolados - quando não houver nenhum átomo de carbono comum a dois núcleos benzênicos Exemplo: ✓ cadeia aromática polinuclear de núcleos condensados - quando houver carbonos comuns a dois núcleos benzênicos. Exemplo: Cadeia alicíclica ou não aromática É uma cadeia cíclica que não apresenta o núcleo benzênico ou núcleo aromático. Exemplos: Cadeia mista Cadeia mista é a cadeia que apresenta uma parte cíclica e outra acíclica. Atualmente, prefere-se fazer referência a esse tipo de cadeia carbônica como sendo cíclica e ramificada. Quanto à Disposição dos Àtomos Constituintes As cadeias aberta e fechada podem ser classificadas em normal e ramificada. Cadeia normal É a cadeia que apresenta todos os átomos que a compõem em uma seqüência. Na cadeia aberta, essa classificação também recebe o nome de linear e pode ser definida como a cadeia que apresenta apenas duas extremidades. Exemplos: 12 Cadeia ramificada É a cadeia que apresenta seus átomos de carbono não dispostos em uma única seqüência, isto é, apresentam ramificações. Na cadeia aberta, a disposição dos átomos constituintes também pode ser definida como a cadeia que apresenta no mínimo três extremidades. Exemplos: Quanto à Natureza dos Elementos Constituintes As cadeias abertas e fechadas podem ser classificadas em cadeia homogênea e heterogênea. Cadeia homogênea A cadeia homogênea é constituída apenas de átomos de carbono, podendo, no entanto, apresentar um átomo de outro elemento desde que esteja ligado a um único átomo de carbono. Exemplo: Obs.: no 1-propanol, o oxigênio está ligado a um só carbono e não pertence à cadeia carbônica. Cadeia heterogênea A cadeia heterogênea apresenta, no mínimo, um átomo de um elemento diferente do carbono ligado a pelo menos dois átomos de carbono. Denominamos esse elemento diferente do carbono de heteroátomo. Os heteroátomos mais comuns são o oxigênio (O), o nitrogênio (N), o enxofre (S) e o fósforo (P). Exemplos: Obs.: nos exemplos citados, tanto o oxigênio quanto o nitrogênio pertencem à cadeia carbônica. Quanto à Saturação O tipo de ligação entre os átomos de carbono pode classificar as cadeias abertas e fechadas em saturadas e insaturadas. Cadeia saturada É a cadeia que apresenta somente ligações simples entre os átomos de carbono constituintes. Exemplos: Cadeia insaturada ou não-saturada É a cadeia que apresenta pelo menos uma ligação dupla ou tripla, entre os átomos de carbono. Exemplos: 13 Questão 01 Na fórmula do veronal (um barbitúrico) quais são os números de carbonos primários, secundários, terciários e quaternários? Questão 02 Das fórmulas a seguir, a única que possui cadeia carbônica heterogênea, saturada e normal, é: a) H3C - CH2 - CH2 – MgCℓ b) H2C=CH-CH2-OH c) d) H3C-CH2-O-CH3 e) Questão 03 (UFES) Na fórmula, são carbonos: Primários Secundários Terciários Quaternários a) 1, 5, 6, 7 e 8 3 2 4 b) 1, 5, 47 e 8 3 e 5 2 4 c) 1 e 5 2 e 3 6, 7 e 8 4 d) 1, 5 e 6 3, 7 e 8 2 4 e) 4 2 3 1, 5, 6, 7 e 8 Questão 04 Qual dos compostos abaixo apresenta cadeia carbônica saturada, homogênea e somente com carbonos secundários a) b) c) Cℓ - CH2 – CH2 – CH2 - Cℓ d) e) H3C – CH2 – NH – CH2 – CH3 Questão 05 A nicotina, uma substância altamente tóxica, ocorre na porcentagem média de 5%, em peso, nas folhas secas de Nicotiana tabacum. a) Quantos gramas de nicotina podem ser obtidos a partir de 1,8 kg de folhas secas de Nicotiana tabacum? b) Escreva a fórmula molecular da nicotina, cuja fórmula estrutural aparece abaixo. Questão 06 (PUC-RS) O ácido adípico, de fórmula: 14 é empregado na fabricação do Náilon e apresenta cadeia carbônica: a) saturada, aberta, homogênea e normal. b) saturada, aberta, heterogênea e normal. c) insaturada, aberta, homogênea e normal. d) insaturada, fechada, homogênea e aromática. e) insaturada, fechada, homogênea e alicíclica. Questão 07 O hidrocarboneto 1,2. Benzopireno: Um cancerígeno encontrado na fumada do cigarro, é: a) aromático polinuclear b) alicíclico polinuclear c) alifático saturado d) alifático insaturado e) aromático mononuclear Questão 08 O uso de microorganismos como catalisadores, a biocatálise, vem sendo adotado em reações químicas, pois reduz os impactos ambientais gerados pelos processos clássicos, em que são usados os tradicionais catalisadores. A hidrogenação da 3- cianopiridina, abaixo representada, é um exemplo de reação biocatalítica que tem sido empregada com sucesso. Considerando o exposto, identifique as afirmativas corretas relativas ao composto A: I. Contém o grupo funcional carboxila. II. Contém o grupo funcional dos aldeídos. III. Apresenta cadeia carbônica homogênea. IV. Apresenta cadeia carbônica insaturada. V. Possui fórmula molecular C6H5NO3. Questão 09 O ABS é um termoplástico formado pelas três diferentes unidades moleculares: (A) acrilonitrila, (B) buta-1,3-dieno ou 1,3-butadieno e (S) estireno (S, do inglês styrene), cuja fórmula estrutural é dada abaixo: Sobre o estireno, é correto afirmar: a) É um hidrocarboneto saturado. b) É um hidrocarboneto aromático. c) É um ácido carboxílico. d) Apresenta cadeia heterogênea. e) Apresenta fórmula molecular é C8H6. Questão 10 A combinação de bebidas alcoólicas e drogas traz conseqüências desastrosas ao usuário. Por exemplo, a associação de álcool e ecstasy (estrutura abaixo) provoca desorientação e pode causar alucinações. Em relação à molécula do ecstasy, identifique as afirmativas corretas: I. Apresenta fórmula molecular: C11H15O2N. II. Possui função amida. III.Possui uma função amina secundária. IV.Apresenta cadeia heterocíclica. V.Possui três átomos de carbono terciário. Questão 01 Tendo em vista as estruturas do tolueno, clorofórmio e acetonitrila, abaixo, podemos classificá-los, respectivamente, como compostos: 15 a) orgânico, inorgânico e orgânico. b) orgânico, orgânico e orgânico. c) inorgânico, orgânico e orgânico. d) orgânico, inorgânico e inorgânico. e) inorgânico, inorgânico e inorgânico. Questão 02 O ß-caroteno, precursor da vitamina A, é um hidrocarboneto encontrado em vegetais, como a cenoura e o espinafre. Seguindo a estrutura abaixo, indique quais os tipos de hibridização presentes no ß- caroteno. a) sp2 e sp3. b) sp e sp2. c) sp e sp3. d) somente sp2. e) sp, sp2 e sp3. Questão 03 A partir da estrutura do composto abaixo, podemos afirmar que: 0 0 - Os carbonos 1 e 2 apresentam hibridização sp2. 1 1 - Os carbonos 3 e 4 apresentam hibridizaçãosp3. 2 2 - O carbono 5 apresenta hibridização sp. 3 3 - Os carbonos 1 e 2 apresentam duas ligações pi entre si. 4 4 - Os carbonos 3 e 4 apresentam duas ligações pi e uma sigma, entre si. Questão 04 O linalol, substância isolada do óleo de alfazema, apresenta a seguinte fórmula estrutural: Essa cadeia carbônica é classificada como: a) acíclica, normal, insaturada e homogênea. b) acíclica, ramificada, insaturada e homogênea. c) alicíclica, ramificada, insaturada e homogênea. d) alicíclica, normal, saturada e heterogênea. e) acíclica, ramificada, saturada, e heterogênea. Questão 05 A morfina, alcalóide do ópio extraído da papoula, pode ser sintetizada em laboratório, tendo como um dos seus precursores o composto com a seguinte estrutura: A geometria dos carbonos com números 1, 2 e 3 é, respectivamente: a) tetraédrica, trigonal, linear. b) linear, tetraédrica, trigonal. c) tetraédrica, linear, trigonal. d) trigonal, tetraédrica, linear. e) linear, trigonal, tetraédrica. Questão 06 Segundo as estruturas dos compostos descritos abaixo, quais deles não são aromáticos? a) naftaleno e fenantreno b) cicloexeno e ciclobuteno c) benzeno e fenantreno d) ciclobuteno e fenol e) cicloexeno e benzeno Questão 07 As designações ORTO, META e PARA são utilizadas para diferenciar compostos orgânicos: a) ácidos, básicos e neutros. b) com anel aromático di-substituído. c) de baixa, média e alta massa molecular. d) saturados, com duplas e triplas ligações. e) de origem vegetal, animal e mineral. 16 Questão 08 Os feromônios são substâncias químicas voláteis, que podem agir a longa distância e que podem ser utilizadas para a comunicação entre membros de uma mesma espécie, como insetos, mamíferos e organismos marinhos (algas, peixes, moluscos e crustáceos). O feromônio utilizado pela abelha rainha no controle da colmeia apresenta a fórmula estrutural abaixo. Com relação a essa molécula, as seguintes afirmações foram feitas: 1) possui quatro carbonos com hibridização sp2 2) não possui carbono com hibridização sp. 3) possui três ligações π. 4) pode sofrer hidrogenação. Dessas afirmações, estão corretas: A) 1 e 2 apenas B) 1, 2 e 3 apenas C) 2, 3 e 4 apenas D) 1, 3 e 4 apenas E) 1, 2, 3 e 4 Questão 09 A dose letal ou DL50 de uma substância é definida como a dose necessária para matar 50% da população à qual esta substância tenha sido administrada. O cianeto de potássio, KCN e a 2,3,7,8- tetraclorodibenzeno-dioxina, C12H4O2Cl4, também conhecida por 2,3,7,8-TCDD, cuja estrutura está apresentada abaixo, são substâncias altamente tóxicas, com DL50, para camundongos, de 10.000 e 22μg/kg, respectivamente. Considerando as ligações químicas presentes em cada um destes compostos, assinale a alternativa correta. a) O composto cianeto de potássio (KCN) apresenta apenas ligações iônicas. b) O 2,3,7,8-TCDD é uma molécula formada por ligações covalentes, que apresenta dois anéis aromáticos e tem carbonos com hibridização sp2. c) Uma mistura bifásica de água com um solvente orgânico não deve ser capaz de separar uma mistura sólida de KCN e 2,3,7,8-TCDD. d) O 2,3,7,8-TCDD apresenta 4 átomos de carbono assimétrico. e) O 2,3,7,8-TCDD apresenta somente ligações apolares. Questão 10 O mais importante esterol dos tecidos animais é o COLESTEROL Baseando-se em sua fórmula estrutural, quantos átomos de carbono e hidrogênio, apresenta respectivamente? a) 26 e 45. b) 27 e 46. c) 25 e 48. d) 26 e 46. e) 27 e 47. Questão 11 O composto de fórmula: apresenta quantos carbonos primários, secundários, terciários e quaternários respectivamente ? a) 5 , 5 , 2 , 1. b) 5 , 4 , 3 , 1. c) 7 , 4 , 1 , 1. d) 6 , 4 , 1 , 2. e) 7 , 3 , 1 , 2. Questão 12 Observe a estrutura do adamantano. Em relação a essa estrutura, todas as alternativas estão corretas, EXCETO: a) Contém átomos de carbono secundário. b) Contém átomos de carbono terciário. c) Contém átomos de hidrogênio primário. d) É um hidrocarboneto saturado. e) Tem fórmula molecular C10H16. 17 Questão 13 O ácido etilenodiaminotetracético, conhecido como EDTA, utilizado como antioxidante em margarinas, de fórmula apresenta cadeia carbônica: a) acíclica, insaturada e homogênea. b) acíclica, saturada e heterogênea c) acíclica, saturada e homogênea. d) cíclica, saturada e heterogênea. e) cíclica, insaturada e homogênea. Questão 14 A respeito da substância usada em isqueiros descartáveis, que tem fórmula molecular C4H10 e cadeia carbônica normal, são feitas as afirmações: I. Possui dois átomos de carbono secundários. II. Tem fórmula estrutural plana III. É o butano. IV. É um hidrocarboneto. Estão corretas: a) I, II, III e IV. b) apenas I e II. c) apenas I e III. d) apenas I, III e IV. e) apenas II e IV. Questão 15 Supõe-se que o satélite de Saturno, Titã, seja muito parecido com a Terra, há alguns bilhões de anos. É o único no sistema solar a ter atmosfera com gás nitrogênio. Sabe-se também que, em sua superfície, existem lagos de etano e metano. Carl Sagan acreditava que seria possível encontrar água em Titã. A presença das substâncias citadas é uma das condições que podem favorecer o aparecimento de formas rudimentares de vida. Revista Veja No texto acima, além da água, são citadas, pela ordem, substâncias que apresentam fórmulas moleculares: a) N, C2H4, C2H6. b) N2, C2H6, CH4. c) N2, C3H8, CH4. d) N, C2H6, C2H2. e) N, CH4, C2H6. 1. B 2. A 3. V F F F V 4. B 5. B 6. B 7. B 8. E 9. B 10. B 11. C 12. C 13. B 14. D 15. B 18 Todo composto orgânico deve ser analisado a partir de sua cadeia carbônica principal. A partir da identificação da cadeia principal deriva a orientação da numeração dos átomos de carbono componentes quanto à localização de grupos ou à características específicas de cada composto. Exemplo: O nome de um composto orgânico consta de três partes: ✓ prefixo ✓ intermediário ✓ sufixo Prefixo O prefixo indica o número de átomos de carbono na cadeia principal. Assim, temos: met- 1 C oct- 8 C et- 2 C non- 9 C prop- 3 C dec- 10 C but- 4 C undec- 11 C pent- 5 C dodec- 12 C hex- 6 C hect- 100 C hep- 7 C Intermediário O intermediário indica o tipo de ligação entre os carbonos. Logo, temos: -an- cadeia saturada (ligação simples) -en- I dupla ligação -in- I tripla ligação -dien- 2 duplas ligações -diin- 2 triplas ligações -trien- 3 duplas ligações -triin- 3 triplas ligações -enin- 1 dupla e 1 tripla ligação Obs.: os intermediários são apresentados sempre em ordem alfabética Sufixo O sufixo indica a função orgânica a que pertence o composto. Dessa forma, temos: 19 -ol álcool, enol ou fenol -al aldeído -óico ácido carboxílico -ona cetona -o hidrocarboneto Os hidrocarbonetos são compostos orgânicos constituídos apenas de carbono e hidrogênio, podendo ser representados genericamente da seguinte maneira: CxHx Na nomenclatura de um hidrocarboneto, o sufixo utilizado é -o. Os hidrocarbonetos são estudados segundo sérieshomólogas. A série homóloga é um conjunto de compostos orgânicos pertencentes à mesma função, na qual um se diferencia do outro por um ou mais grupos CH2. Os hidrocarbonetos são divididos principalmente nas seguintes séries homólogas: ✓ alcanos ✓ alcenos ✓ alcinos ✓ alcadienos ✓ ciclanos ✓ ciclenos Os alcanos são hidrocarbonetos de cadeia acíclica e saturada, ou seja, apresentam cadeia aberta e ligação simples entre carbonos. Sua fórmula geral é: CnH2n + 2 Em que: C = Carbono H = Hidrogênio n 1 Quando o alcano apresenta cadeia normal nada há para acrescentar além das regras vistas anteriormente. Exemplos: Quando o alcano apresenta cadeia ramificada, a nomenclatura exige o conhecimento prévio de radicais. 20 Radicais Orgânicos Os radicais monovalentes, derivados dos alcanos, são denominados alquilas ou alcoilas e podem ser representado por R -. A nomenclatura dos radicais é feita do seguinte modo: 21 Conhecidas as alquilas, faz-se a nomenclatura dos alcanos ramificados obedecendo às regras: ✓ procurar a cadeia principal (neste caso, é sempre a mais longa); ✓ numerar a cadeia principal de modo a atender à regra dos menores números (RMN) em função da proximidade destes a uma das extremidades da cadeia principal. A regra dos menores números funciona da seguinte maneira: ✓ numerar a cadeia principal das duas maneiras possíveis (← é →); ✓ dar o nome do composto para cada numeração; ✓ somar os números que determinam as localizações dos radicais e das insaturações; ✓ comparar os resultados. A soma resultante no menor número corresponde à maneira correta de numerar a cadeia. ✓ ler os radicais ligados à cadeia principal em ordem alfabética. Os nomes dos radicais deverão vir acompanhados dos números dos carbonos da cadeia principal aos quais estão ligados; ✓ havendo repetição de um mesmo radical, usar os prefixos di, tri, tetra, etc; ✓ dar o nome do alcano de cadeia normal correspondente à cadeia principal; Exemplo 1: Se numerar da esquerda para a direita, tem-se: Se numerar da direita para a esquerda, tem-se: Segundo a RMN, o nome correto será metil 3 hexano. Exemplo 2: Se numerar da esquerda pra direita, tem-se Se numerar da direita para esquerda, tem-se: Segundo a regra dos menores números (RMN) a primeira é verdadeira, pois 3 + 4 + 5 = 12, enquanto que na segunda 5 + 6 + 4 = 15 (12 é menor que 15). 22 O metano O metano (CH4) é a mais simples das moléculas orgânicas: gasoso nas condições normais (P.E. de - 161,5°C), inodoro, incolor e altamente inflamável. Estruturalmente, a molécula desse. gás contém apenas um átomo de carbono de hibridização Sp3 (a mais comum), no qual Molécula de as ligações covalentes simples, em ângulo de 109°, 28' , formam um tetratedro regular se saturadas em hidrogênio. O metano provavelmente estava presente na atmosfera terrestre primitiva juntamente com amônia, gás hidrogênio e vapor de água. A ruptura de suas ligações interatomicas pode ter feito surgir um meio de cultura para a formação de moléculas orgânicas mais complexas, como os coacervados protéicos sugeridos pelo russo A. Oparin e pelo inglês J.B. S. Haldane, na década de 1.920, que foi posteriormente testada pelo americano, Stanley L. Muller em 1953. Seria essa organização, segundo os autores do experimento, uma das possibilidades para explicar a origem da vida na Terra. Atualmente,o metano é largamente empregado na indústria petroquírnica como indutor da produção, das mais variadas moléculas.Sua fonte principal é o chamado gás natural, com o qual é algumas vezes confundido. O gás natural é uma mistura de compostos gasosos simples contendo majoritariamente metano,mas também gás sulfídrico(H2S), dióxido de carbono (CO2) e outros. Esse gás forma-se pela decomposição da matéria orgânica, antes que ela se fossilize, originando carvão mineral ou petróleo sob altas pressões.Por ter em sua constituição moléculas de baixa massa molar e por sua baixa solubilidade em água, o gás apresenta densidade inferior àqueles produtos, sendo extraído primeiro durante, por exemplo, a perfuração de um poço de petróleo. Devido ao seu alto poder calorífico, tem sido utilizado em usinas termoelétricas, alto-fornos siderúrgicos e motores à combustão interna. Os alcenos são hidrocarbonetos de cadeia acíclica e insaturada (uma ligação dupla). Sua fórmula geral é: CnH2n Onde n 2 23 Na nomenclatura dos alcenos, a cadeia principal deve ser: ✓ numerada a partir de quatro carbonos, de modo que os carbonos da ligação dupla fiquem com os menores números; ✓ a cadeia mais longa, além de conter a dupla ligação. Exemplos: O 3-buteno não existe porque a numeração dessa estrutura a partir da esquerda está errada, pois a numeração correta deve ser feita a partir da extremidade mais próxima da insaturação, ou seja, mais próxima do "problema", A maneira correta é a seguinte: A IUPAC recomenda indicar a posição de uma insaturação sempre que for necessário. O 24 número deve preceder o intermediário, sendo precedido e sucedido por hifens, Exemplo: l-buteno Etileno, o alceno mais importante O alceno mais simples é o etileno (C2H4), um gás incolor obtido do cracking do petróleo, que é um produto natural do metabolismo dos vegetais. O etileno produzido pelas plantas controla o amadurecimento dos frutos, a germinação das sementes e o desabrochar das flores. Para acelerar artificialmente o amadurecimento das frutas, são usadas atmosferas ricas em etileno. Normalmente, os frutos são colhidos ainda verdes devido a problemas de transportes e armazenamento, e deixados em grandes armazéns refrigerados. Depois, são colocados em um recinto fechado e tratados com gás etileno durante certo tempo, fazendo com que o amadurecimento ocorra mais rapidamente. Em nível doméstico, usamos as seguintes técnicas: ✓ embrulham-se os frutos em papel-jornal ou os colocam em recipientes fechados. ✓ deixam se os frutos verdes perto dos maduros. ✓ realizam-se alguns "ferimentos" nos frutos . Para acelerar o processo de amadurecimento dos frutos podem ser usadas as técnicas como: deixar frutos maduros perto dos verdes (1) embrulhar frutos em papel-jornal ou colocá-los em recipientes fechado (2) e até mesmo causar alguns “ferimentos” nos frutos (3) Alcinos são hidrocarbonetos de cadeia acíc1ica insaturada (uma ligação tripla). Sua fórmula geral é: CnH2n – 2 Onde n 2 As regras dos alcinos são as mesmas dos alcenos, ou seja: Sua cadeia principal deve ser: ✓ numerada a partir de quatro carbonos de modo que os carbonos da ligação tripla fiquem com os menores números; ✓ a cadeia mais longa, além de conter a tripla ligação. 25 Em se tratando de alcinos ramificados, deve-se observar prioritariamente a posição das insaturações e, só então, considerar a posição de eventuais radicais ligados à cadeia principal. Exemplos: Etileno, o alcino mais simples o alcino mais simples é o etino (acetileno),utilizado como reagente nas lanternas de carbureto para a exploração de cavernas. Outra utilização do acetileno é no maçarico. As chamas mostradas são produtos da combustão do acetileno. Alcadienos são hidrocarbonetos de cadeia acíclica e insaturada (duas ligações duplas). Sua fórmula geral é: CnH2n - 2 Onde n 3 Quando não houver qualquer ligação simples entre as duplas, o alcadieno é chamado duplas acumuladas. Havendo uma ligação simples entre as duplas, as insaturaçães receberão o nome de duplas conjugadas. Entretanto, quando houver mais de uma ligação simples entre as insaturações, é chamado duplas isoladas. 26 A cadeia principal é a mais longa e deve conter duas ligações duplas. Deve-se numerar a partir de quatro carbonos, de modo que as duplas fiquem com os menores números. Exemplos: A IUPAC recomenda que quando for necessário usar mais de um número, a separação deles deve ser feita por vírgulas para o mesmo radical. 5) Cicloalcanos ou ciclanos Ciclanos são hidrocarbonetos de cadeia cíclica, alicíclica e saturada. Sua fórmula geral é: CnH2n Onde n 3. 27 Quando houver apenas uma cadeia lateral (ramificação), não há necessidade de numerar. Com duas ou mais, numera-se de modo a obedecer à regra dos menores números a partir da mais simples e em ordem alfabética. Exemplos: Ciclenos são hidrocarbonetos de cadeia cíclica, alicíclica e insaturada (uma ligação dupla). Sua fórmula geral é: CnH2n - 2 Onde n 3. 28 Não havendo cadeia lateral, ou seja, ramificações, dispensa-se a numeração da cadeia. Desde que exista uma ou mais cadeias laterais, numera-se a partir dos carbonos da dupla ligação, de forma a se obter os menores números possíveis para os radicais. Exemplos: A principal característica dos hidrocarbonetos aromáticos é a presença do anel benzênico, que é considerado a cadeia principal. Agora, estudaremos as principais séries homólogas aromáticas. 29 Série benzênica O benzeno e seus derivados, por terem um odor característico, receberam a nomenclatura de compostos aromáticos. Apesar de não ser a nomenclatura oficial pela IUPAC, o seu nome histórico permanece até hoje, sendo, inclusive, recomendado pela mesma. Quando a cadeia principal apresentar apenas um anel benzênico, ela será denominada benzeno, podendo apresentar um ou mais radicais. ✓ com um radical - o nome do radical precede o nome da cadeia principal e, nesse caso, não há necessidade de numerar. Exemplo: ✓ com dois radicais - nesse caso, a numeração dos carbonos deve começar por um dos carbonos ramificados e prosseguir de tal forma que os radicais estejam situados nos carbonos de menor número. Sempre teremos três compostos diferentes conforme os substituintes estejam em ✓ 1,2 ou 1,3 ou 1,4. Costuma-se usar os prefixos orto-, meta- e para- quando: 1,2 = orto 1,3 = meta 1,4 = para ✓ com três radicais - nesse caso, a numeração dos carbonos também deve começar por um dos carbonos ramificados e prosseguir de tal forma que os radicais estejam situados nos carbonos de menor número. Também teremos três compostos diferentes, conforme os substituintes estejam em 1, 2, 3 ou 1,2,4 ou 1, 3, 5. Essas três situações podem ser indicadas pelas palavras: 1,2,3 = vicinal 1,2,4= as simétrico 1,3,5 = simétrico 30 Série naftalênia Nesta série estudaremos o naftaleno (que comercialmente é conhecido como naftalina) e seus derivados. A cadeia carbônica do naftaleno pode ser numerada por letras gregas ou números, do seguinte modo: Isso significa que os carbonos 1,4,5 e 8 se equivalem, constituindo a posição (alfa), e os carbonos 2, 3, 6 e 7 também se equivalem, constituindo a posição (beta). Concluiu-se que o naftaleno apresenta apenas dois derivados com um radical: e . Exemplos: Entre os hidrocarbonetos aromáticos, podemos ainda citar o antraceno e o fenantreno: O Radical Arila (Ar) O radical arila (Ar) é todo radical monovalente derivado dos hidrocarbonetos aromáticos pela eliminação de um átomo de hidrogênio. Exemplos: 31 Petróleo O petróleo é a maior fonte de obtenção de hidrocarbonetos. Sua exploração em águas profundas ou em terrenos sedimentares tem grande importância econômica. Ao longo de milhões de anos, a matéria orgânica (animal e vegetal) decomposta na superfície do planeta condensou-se fossilizada, devido basicamente a fato¬res de origem geológica e química. A movimentação de placas tectônicas (sem encaixe perfeito sobre o magma do interior do planeta) cria, por vezes, bolsões de vácuo entre elas. Pressionada por intemperismo contra o manto cristalino, a matéria orgâ¬nica, composta basicamente de átomos de carbono e hidrogênio, deposita-se, então, nesses bolsões. Essa intensa compressão origina combustíveis, como gás natural (predominantemente metano, CH4), petróleo (mistura de hidrocarbonetos de maior peso molecular) e carvão mineral (essencialmente carbono). Tais combustíveis, inertes no sub-solo em função da ausência de oxigênio, contêm parcela considerável de impurezas como o enxofre. Dessa forma, sua combustão (reação com o oxigênio atmosférico com liberação de energia) polui a atmosfera com ácidos e óxidos derivados desse elemento, como o trióxido de enxofre (SO3) ou o acido sulfúrico (H2SO4) quando em ambientes úmidos. A destilação fracionada do petróleo produz diferentes frações com características físico-químicas e as utilizações mais variadas. Algumas frações importantes são: ✓ gás natural - basicamente metano; ✓ G.L.P. (gás liquefeito de petróleo) - propano e butano em proporções variadas; ✓ gasolina - principalmente hidrocarbonetos líquidos; ✓ querosene - mistura de hidrocarbonetos alifáticos de mais de 10 carbonos; ✓ óleo diesel - frações mais densas de hidrocarbonetos alifáticos; ✓ óleos combustíveis e lubrificantes; ✓ nafta - fração sólida de médio peso molecular destinada à indústria petroquímica; ✓ resíduos sólidos - essencialmente asfalto. A gasolina é Uma dessas frações, composta principalmente por uma mistura de hidrocarbonetos de 7 e 8 carbonos. Alguns termos relativos a esse combustível são Importantes: ✓ gasolina premium - com alta proporção de octanos, principalmente o 2,2,4 trimetil pentano ou isoctano, tem elevado poder detonante; ✓ gasolina aditivada - embora tecnicamente a adição intencional de qualquer composto seja viável, comercialmente o termo refere-se primordialmente à solubilização de pequenas parcelas de detergentes com a função de retirar partículas sólidas e resíduos de lubrificantes das câmaras de combustão dos motores; ✓ gasolina verde - combustível com composição menos favorável à concentração de poluentes atmosféricos; ✓ gasolina comum - é a mistura de composiçãovariável entre parâmetros mais amplos de mais fácil obtenção e baixo custo de produção. 32 Questão 01 O nome do composto formado pela união dos grupos etil e tércio-butil é: a) 2,2-dimetilbutano. b) 2-metilpentano. c) 3-metilpentano. d) n-hexano. e) 2-etilpropano. Questão 02 Uma das hipóteses para a formação da chuva ácida admite que: a) o enxofre dos combustíveis fósseis é queimado e pode ser oxidado até SO3, o qual, por sua vez, reage com a água da chuva, formando ácido sulfúrico. b) há ácidos fixos que, ao serem expelidos na atmosfera, nas combustôes de produtos orgânicos, contaminam o ar. c) emanações industriais são ricas em ácidos voláteis que precipitam ao chegar na atmosfera. d) os produtos existentes na gasolina originam, na combustão, ácidos orgânicos de elevada massa molecular, os quais se combinam com a água da chuva. e) o gás carbônico da atmosfera se combina com a água da chuva, formando o ácido carbônico, que baixa o pH da chuva. Questão 03 O gás natural é usado como combustível. Apresenta a vantagem de ser menos poluente que a gasolina e o óleo diesel. O principal componente do gás natural é: a) metano. b) butano. c) dióxido de carbono. d) acetileno. e) propano. Questão 04 O gás engarrafado, usualmente consumido como combustível em fogões, é: a) produzido em laboratório, pela reação entre hidrogênio e carbono. b) obtido na destilação fracionada da madeira. c) mistura de hidrocarbonetos derivados do petróleo. d) mistura de compostos orgânicos pertencentes a diferentes funções químicas. e) uma substância quimicamente pura. Questão 05 (Fesp-PE) O cracking das frações médias da destilação do petróleo é, hoje, uma tecnologia empregada na maioria das refinarias porque: a) aumenta o rendimento em óleos lubrificantes. b) economiza energia térmica no processo de destilação. c) permite a utilização de equipamento mais compacto. d) facilita a destilação do petróleo. e) aumenta o rendimento em frações leves. Questão 06 (U. F. Fluminense-RJ) O nome oficial (Iupac) do composto abaixo é: a) 2,2-dimetil-4-isopropil-pentano. b) 4,4,2-trimetil-pentano. c) isopropil-tercbutil-pentano. d) 2,2,4-trimetil-pentano. e) isopropil-isobutil-metano. Questão 01 No composto Os radicais circulados 1,2,3 e 4 são, respectivamente: a) isobutil, sec-butil, terc-butil e n-butil b) terc-butil, isobutil, n-butil e sec-butil c) sec-butil, n-butil, isobutil e terc-butil d) terc-butil, sec-butil, isobutil e n-butil e) n-butil, terc-butil, sec-butil e isobutil 33 Questão 02 A octanagem é uma medida do grau da capacidade de a gasolina queimar nos motores, sem explodir. O grau de octanagem 100 é atribuído ao composto representado pela fórmula estrutural Com base nessa estrutura, o nome oficial do composto é: a) 2,3,4,5-tetrametilbutano b) 1,2,3-trimetilpentano c) 2,3,5-trimetilpentano d) 2,2,4,4-tetrametilbutano e) 2,2,4-trimetilpentano Questão 03 Cite hidrocarbonetos presentes em GLP's, isqueiros e GNV's. Questão 04 A gasolina usualmente consumida nos automóveis é a) uma substância pura. b) obtida na destilação seca do carvão mineral. c) obtida na destilação fracionada da madeira. d) uma fração de petróleo. e) um hidrocarboneto de fórmula C8H18 Questão 05 Retirando-se um dos hidrogênios do metano e colocando-se o radical terc-butil, tem-se a fórmula do a) dimetil-propano. b) 2-metil-butano. c) pentano. d) 2,3-dimetil-butano. e) butano. Questão 06 O nome correto do composto orgânico da fórmula a seguir é: a) 2-metil-3-isopropil-pentano. b) 2,4-dimetil-2-isopropil-butano. c) 2-metil-3,3-dimetil-hexano. d) 2-metil-3,3-dimetil-5-metil-pentano. e) 3,3-dimetil-5-metil-pentano. Questão 07 Para o composto orgânico a seguir formulado, aplicando a nomenclatura IUPAC, o seu nome correto é: a) 5-etil-3, 3, 4-trimetil-5-hepteno b) 3,5-dietil-4,5-dimetil-2-hexeno c) 2,4-dietil- 2,3-dimetil-4-hexeno d) 3-etil-4,5,5-propil-2-hepteno e) 3-etil-4,5,5-trimetil-2-hepteno Questão 08 Ao composto foi dado erroneamente o nome de 4- propil-2-penteno. O nome correto é: a) 4-propil-2-pentino. b) 2-propil-4-penteno. c) 4-metil-I-hepteno. d) 2-propil-4-pentino. e) 4-metil-2-heptano. Questão 09 A borracha natural extraída da seringueira é um composto macromolecular, chamado polímero, cujas unidades constituintes são formadas por um grande número de pequenos conjuntos de átomos quimicamente ligados entre si, chamados monômeros. O monômero da borracha é o é: 34 Questão 10 O indicador fenolftaleína tem a seguinte fórmula estrutural: Questão 11 A respeito do composto orgânico chamado metano, podemos afirmar que: a) é um hidrocarboneto. b) é o chamado "gás dos pântanos". c) é um componente fundamental do gás natural. d) é o biogás, produzido, por fermentação, nos biodigestores. Questão 12 Um composto orgânico de cadeia aberta, insaturada, ramificada, com carbono quaternário, tem cadeia principal com quatro carbonos. Sua fórmula molecular é: a) C6H13 b) C6H11 c) C6H10 d) C6H14 e) C6H6 Questão 13 Quais os principais componentes da gasolina comercial? Questão 14 Analise a estrutura seguinte e considere as regras de nomenclatura da IUPAC. Assinale a opção que indica as cadeias laterais ligadas, respectivamente, aos carbonos de números 4 e 5 da cadeia hidrocarbônica principal. a) Propil e isobutil. b) Metil e isobutil. c) Terc-pentil e terc-butil. d) Propil e terc-pentil. e) Metil e propil Questão 15 A fórmula simplificada representa um hidrocarboneto saturado. a) Escreva a fórmula estrutural do hidrocarboneto e dê seu nome oficial. b) Escreva a fórmula estrutural e dê o nome de um hidrocarboneto de cadeia linear, isômero do hidrocarboneto dado. Questão 16 Considere as afirmações a seguir relativas a hidrocarbonetos normais e saturados na temperatura de 25°C e pressão de 1 atm. I - O estado físico mais estável de hidrocarbonetos contendo de 1 a 4 átomos de carbono é o gasoso. II - O estado físico mais estável de hidrocarbonetos contendo de 5 a 12 átomos de carbono é o líquido. III - O estado físico mais estável de hidrocarbonetos contendo de 25 a 50 átomos é o sólido cristalino. IV - Hidrocarbonetos contendo de 25 a 50 átomos de carbono são classificados como parafina. V - Hidrocarbonetos contendo de 1000 a 3000 átomos de carbono são classificados como polietileno. Das afirmações feitas, estão corretas a) apenas I, II, IV e V. b) apenas I, II e V. c) apenas III, IV e V. d) apenas IV e V. e) todas. Questão 17 Industrialmente, os alquenos são obtidos a partir da quebra de alcanos de cadeias longas obtidos do petróleo, em um processo denominado cracking. Veja um exemplo: Se partirmos de C16H34 poderemos obter vários produtos: 35 Escreva as fórmulas moleculares de X e Y e um provável nomede ambos. Questão 18 O 1-pentino pertence à classe dos hidrocarbonetos de fórmula geral: a) CnH2n+2 b) CnH2n c) CnH2n-2 d) CnH2n-4 e) CnH2n-6 Questão 19 Dado o composto orgânico a seguir formulado: seu nome correto é: a) 5-etil-3,3,4-trimetil-hepteno-5. b) 3,5-dietil-4,5-dimetil-hexeno-2. c) 2,4-dietil-2,3-dimetil-hexen0-4. d) 3-etil-4,5,5-propil-hepteno-2. e) 3-etil-4,5,5-trimetil-hepteno-2. Questão 20 Bolinhas de naftalina são usadas no combate às traças. a) Qual é o constituinte químico da naftalina? b) Por que a bolinha de naftalina diminui de tamanho com o passar do tempo? Questão 21 O gás usado na cozinha, o GLP, gás liquefeito do petróleo, é utilizado como combustível em nossos fogões, é inflamável sob: a) baixa pressão. b) alta pressão. c) efeito de neutralização. d) halogenação. e) baixa temperatura. Questão 22 A respeito da substância usada em isqueiros descartáveis, que tem fórmula molecular C4H10 e cadeia carbônica normal, são feitas as afirmações: I. Possui dois átomos de carbono secundários. II. Tem fórmula estrutural plana III. É o butano. IV. É um hidrocarboneto. Estão corretas: a) I, II, III e IV. b) apenas I e II. c) apenas I e III. d) apenas I, III e IV. e) apenas II e IV. Questão 23 O gás de cozinha (GLP) é uma mistura de propano e butano. Indique a opção que representa as fórmulas moleculares dos dois compostos orgânicos, respectivamente. a) C3H6 e C4H6. b) C3H6 e C4H8. c) C3H8 e C4H10. d) C3H8 e C4H8. e) C3H8 e C4H12. Questão 24 Um alcano encontrado nas folhas do repolho contém em sua fórmula 64 átomos de hidrogênio. O número de átomos de carbono na fórmula é: a) 29. b) 32. c) 30. d) 33. e) 31. Questão 25 O metano é um dos componentes mais abundantes da mistura gasosa. Sobre ele, é correto afirmar que: (01) é expelido pelos escapamentos de veículos. (02) é um hidrocarboneto acíclico e saturado. (04) constitui o gás de uso doméstico. (08) é um alcano de fórmula geral CnH2n + 2. (16) nas minas de carvão, juntando-se com o ar, dá origem ao grisu, uma mistura altamente explosiva. Questão 26 Indique a afirmação incorreta referente à substância química acetileno: a) O acetileno é um gás utilizado nos maçaricos de solda. b) A fórmula molecular do acetileno é C2H4. c) O nome oficial do acetileno é etino. 36 d) Na combustão total do acetileno, formam-se CO2 e H2O. e) Entre os átomos de carbono do acetileno há uma tripla ligação. Questão 27 O alcatrão da hulha é uma fonte de: a) hidrocarbonetos alifáticos. b) gases combustíveis. c) óleos comestíveis. d) compostos aromáticos. e) hidrocarbonetos alicíclicos. Questão 28 A hulha é essencial para a produção de: a) óleos vegetais. b) gorduras. c) sacarose. d) álcool etílico. e) carvão coque. Questão 29 Tem-se uma amostra gasosa formada por um dos seguintes compostos: CH4; C2H4; C2H6; C3H6 ou C3H8 Se 22 g dessa amostra ocupam o volume de 24,6 ℓ à pressão de 0,5 atm e temperatura de 27 °C (Dado: R = 0,082 ℓ • atm °K–1 mol–1), conclui-se que se trata do gás: a) etano. b) metano. c) propano. d) propeno. e) eteno. Questão 30 (MACK-SP) O nome (IUPAC) para o composto é: a) 5, 5-dimetil-2-hexino. b) 5-etil-2-hexeno. c) 2, 2, 5-trimetil-4-penteno. d) 2-metil-2-hepteno. e) 5, 5-dimetil-2-hexeno. Questão 31 Ao composto foi dado erroneamente o nome de 4-propil-2penteno. O nome correto é: a) 4-propil-2-pentino. b) 2-propil-4-penteno. c) 4-metil-1-hepteno. d) 2-propil-4-pentino. e) 4-metil-2-heptano. Questão 32 O odor típico do alho é devido a um composto de enxofre chamado alicina, que é produzido pela ação de uma enzima do alho sobre a substância denominada aliina. Sobre a aliina, é correto afirmar que: a) tem cadeia homogênea, alifática e saturada. b) tem fórmula molecular C6H11O3NS. c) tem o radical propil ligado ao enxofre. d) tem, na sua estrutura, carbonos terciários e quaternários. e) tem o oxigênio e o nitrogênio como heteroátomos. Questão 33 A octanagem é uma medida do grau da capacidade de a gasolina queimar nos motores, sem explodir. O grau de octanagem 100 é atribuído ao composto representado pela fórmula estrutural se nessa estrutura, o nome oficial do composto é: a) 2, 3, 4, 5-tetrametil-butano. b) 1, 2, 3-trimetil-pentano. c) 2, 3, 5-trimetil-pentano. d) 2, 2, 4, 4-tetrametil-butano. 37 e) 2, 2, 4-trimetil-pentano. Questão 34 Dada a cadeia carbônica verifica-se que a soma das posições dos radicais na numeração da cadeia é: a) 4. b) 6. c) 8. d) 10. e) 12. Questão 35 O nome correto do composto orgânico da fórmula a seguir é: a) 2-metil-3-isopropil-pentano. b) 2, 4-dimetil-2-isopropil-butano. c) 2, 3, 3-trimetil-hexano. d) 2-metil-3, 3-dimetil-5-metil-pentano. e) 3, 3-dimetil-5-metil-pentano. Questão 36 A nomenclatura oficial para a fórmula a seguir é: a) 2-etil, 3-etil, butano. b) 2-etil, 3-metil, hexano. c) 3-metil, 3-etil, hexano. d) 3-metil, 2-etil, 1-penteno. e) 3-metil, 2-etil, pentano. Questão 37 Dado o composto orgânico a seguir formulado: Seu nome correto é: a) 5-etil-3, 3, 4-trimetil-hepteno-5. b) 3, 5-dietil-4, 5-dimetil-hexeno-2. c) 2, 4-dietil-2, 3-dimetil-hexeno-4. d) 3-etil-4, 5, 5-propil-hepteno-2. e) 3-etil-4, 5, 5-trimetil-hepteno-2. Questão 38 O 2, 2, 5-trimetril-3-heptino é um hidrocarboneto cujas moléculas têm cadeia carbônica: I — insaturada. II — ramificada. III — aromática. Dessas afirmações, somente: a) I é correta. b) II é correta. c) III é correta. d) I e II são corretas. e) I e III são corretas. Questão 39 Um composto orgânico de cadeia aberta, insaturada, ramificada, com carbono quaternário, tem cadeia principal com quatro carbonos. Sua fórmula molecular é: a) C6H13. b) C6H11. c) C6H10. d) C6H14. e) C6H6. Questão 40 Pelo sistema IUPAC, a nomenclatura correta para os compostos abaixo: é, respectivamente: a) 3, 4-dimetil-hexano e 2-fenil-3-hexino. 38 b) 3, 4-dimetil-hexano e 5-fenil-3-hexino. c) 3, 4-dimetil-hexano e 2-benzil-3-hexino. d) 3-metil-2-etil-hexano e 2-benzil-3-hexino. e) 3-metil-2-etil-pentano e 2-fenil-3-hexino. Questão 41 As moléculas do 2-metil-1, 3-butadieno possuem cadeia com cinco átomos de carbono. Quantos átomos de hidrogênio há na molécula desse composto? a) 6. b) 7. c) 8. d) 9. e) 10. Questão 42 Considere o seguinte composto: Sua nomenclatura correta é: a) 1, 2-etil-3-propil benzeno. b) 1, 2-dimetil-3-propil benzeno. c) 1-propil-2, 3-dimetil benzeno. d) o-dimetil m-propil benzeno. e) m-dimetil o-propil benzeno. Questão 43 Líquido escuro formado por imenso número de compostos, encontrado na crosta terrestre, em geral sobre depósitos subterrâneos de água salgada, o que sugere a sua origem marinha.