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MATERIAL DE QUÍMICA ORGÂNICA 9 de dezembro de 2025 Química Orgânica - Material Completo Prof. Fernandão Sumário 1 Introdução à Química Orgânica 2 1.1 Teoria do Octeto e o Carbono . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 1.2 Hibridização e Geometria Molecular . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 2 Classificação das Cadeias Carbônicas 2 2.1 Classificação dos Átomos de Carbono . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 2.2 Classificação da Cadeia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 3 Hidrocarbonetos e Nomenclatura IUPAC 3 3.1 Alcanos, Alcenos e Alcinos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 3.2 Aromáticos e Posições no Anel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 4 Funções Orgânicas Oxigenadas 4 4.1 Álcool e Fenol . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 4.2 Aldeído e Cetona (Carbonilas) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 4.3 Ácido Carboxílico e Éster . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 5 Funções Nitrogenadas 5 5.1 Aminas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 5.2 Amidas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 6 Isomeria 5 6.1 Isomeria Plana . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 6.2 Isomeria Espacial (Estereoisomeria) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 6.2.1 Isomeria Geométrica (Cis-Trans) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 6.2.2 Isomeria Óptica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 7 Banco de Exercícios Resolvidos 7 1 Química Orgânica - Material Completo Prof. Fernandão 1 Introdução à Química Orgânica 1.1 Teoria do Octeto e o Carbono A química orgânica estuda os compostos do carbono. Segundo a Teoria do Octeto, os átomos se combinam para adquirir a configuração eletrônica de um gás nobre (8 elétrons na camada de valência). A Tetravalência do Carbono O carbono pertence à família 4A (Grupo 14). Ele possui 4 elétrons na última camada e precisa de mais 4 para se estabilizar. Portanto, o carbono é tetravalente (faz 4 ligações). 1.2 Hibridização e Geometria Molecular Dependendo do tipo de ligação que o carbono faz, ele apresenta diferentes hibridizações e geometrias espaciais: Tipo de Ligação Hibridização Geometria Ângulo 4 Simples (σ) sp3 Tetraédrica 109, 5◦ 1 Dupla (π) + 2 Simples sp2 Trigonal Plana 120◦ 2 Duplas ou 1 Tripla sp Linear 180◦ Representação Visual: C Tetraédrica (sp3) C Trigonal (sp2) C Linear (sp) 2 Classificação das Cadeias Carbônicas 2.1 Classificação dos Átomos de Carbono Os carbonos são classificados de acordo com a quantidade de outros carbonos ligados a ele [cite: 104-119]: • Primário: Ligado a 0 ou 1 carbono. • Secundário: Ligado a 2 carbonos. • Terciário: Ligado a 3 carbonos. • Quaternário: Ligado a 4 carbonos. 2 Química Orgânica - Material Completo Prof. Fernandão 2.2 Classificação da Cadeia As cadeias podem ser classificadas usando quatro critérios principais: 1. Quanto ao fechamento: • Aberta (Acíclica/Alifática): Possui extremos livres. • Fechada (Cíclica): Forma um ciclo. Pode ser Aromática (com anel benzênico) ou Alicíclica (sem benzeno). 2. Quanto à disposição dos átomos: • Normal (Reta): Apenas carbonos primários e secundários. • Ramificada: Possui carbonos terciários ou quaternários. 3. Quanto à saturação: • Saturada: Apenas ligações simples entre carbonos. • Insaturada: Possui ligações duplas ou triplas entre carbonos. 4. Quanto à natureza: • Homogênea: Não possui heteroátomo (átomo diferente de C e H) entre carbo- nos da cadeia principal. • Heterogênea: Possui heteroátomo (ex: O, N, S) interrompendo a sequência de carbonos. 3 Hidrocarbonetos e Nomenclatura IUPAC A nomenclatura oficial segue a regra: PREFIXO + INTERMEDIÁRIO + SUFIXO. • Prefixos (nº Carbonos): Met (1), Et (2), Prop (3), But (4), Pent (5), Hex (6), Hept (7), Oct (8), Non (9), Dec (10). • Intermediários (Saturação): AN (simples), EN (dupla), IN (tripla), DIEN (duas duplas). • Sufixo: "O"para hidrocarbonetos. 3.1 Alcanos, Alcenos e Alcinos • Alcanos: Saturados. Fórmula Geral: CnH2n+2. • Alcenos (Olefinas): Uma ligação dupla. Fórmula Geral: CnH2n. • Alcinos: Uma ligação tripla. Fórmula Geral: CnH2n−2. 3 Química Orgânica - Material Completo Prof. Fernandão 3.2 Aromáticos e Posições no Anel O composto base é o Benzeno (C6H6). Quando há substituintes, usamos posições especí- ficas: R1 Posição 1 (Referência) • Orto (1,2): Substituintes vizinhos. • Meta (1,3): Um carbono de intervalo. • Para (1,4): Lados opostos. 4 Funções Orgânicas Oxigenadas 4.1 Álcool e Fenol • Álcool: Hidroxila (OH) ligada a carbono saturado. Nomenclatura: ...OL. • Fenol: Hidroxila (OH) ligada diretamente ao anel aromático. Nomenclatura: Hidróxi-benzeno ou Fenol. CH3 CH2 OH Etanol OH Fenol 4.2 Aldeído e Cetona (Carbonilas) A polarização da carbonila (C = O) eleva os pontos de ebulição em relação aos hidrocar- bonetos. • Aldeído: Carbonila na ponta da cadeia. Sufixo: AL. • Cetona: Carbonila entre dois carbonos. Sufixo: ONA. H3C C O H Etanal (Aldeído) H3C C O CH3 Propanona (Cetona) 4 Química Orgânica - Material Completo Prof. Fernandão 4.3 Ácido Carboxílico e Éster Ácidos formam ligações de hidrogênio fortes (dímeros), tendo altos pontos de ebulição[cite: 1975]. • Ácido Carboxílico: Carbonila + Hidroxila (COOH). Nome: Ácido ...ÓICO. • Éster: Derivado da reação de Ácido + Álcool (Esterificação). Nome: ...ATO de ...ILA. H3C C O OH Ác. Etanoico H3C C O O CH3 Etanoato de Metila 5 Funções Nitrogenadas 5.1 Aminas Derivadas da amônia (NH3). São básicas. Pontos de ebulição menores que álcoois equi- valentes[cite: 2071]. • Primária: R−NH2 Secundária: R−NH −R′ Terciária: R3N . 5.2 Amidas Nitrogênio ligado diretamente a uma carbonila. H3C C O NH2 Etanamida 6 Isomeria Isômeros são compostos com a mesma fórmula molecular, mas estruturas diferentes: 6.1 Isomeria Plana 1. Cadeia: Diferença na cadeia principal (ex: butano vs metilpropano). 2. Posição: Diferença na posição de insaturação, grupo funcional ou ramificação[cite: 3944]. 3. Função: Funções diferentes (ex: Álcool e Éter; Aldeído e Cetona). 4. Metameria: Diferença na posição do heteroátomo. 5. Tautomeria: Equilíbrio dinâmico (ex: Enol ⇌ Aldeído). 5 Química Orgânica - Material Completo Prof. Fernandão 6.2 Isomeria Espacial (Estereoisomeria) 6.2.1 Isomeria Geométrica (Cis-Trans) Ocorre em cadeias com dupla ligação ou cíclicas onde a rotação é impedida. • CIS (Z): Ligantes de maior prioridade no mesmo lado. • TRANS (E): Ligantes de maior prioridade em lados opostos. 6.2.2 Isomeria Óptica Ocorre quando há um Carbono Quiral (C∗), que possui 4 ligantes diferentes entre si. • Dextrógiro (+): Desvia luz polarizada para a direita. • Levógiro (-): Desvia luz polarizada para a esquerda. 6 Química Orgânica - Material Completo Prof. Fernandão 7 Banco de Exercícios Resolvidos Esta seção contém exercícios extraídos diretamente das provas e listas fornecidas, com resolução detalhada e ilustrada. Exercício 1: Nomenclatura de Ramificados Questão: Dê o nome IUPAC para o alcano abaixo: H3C CH CH3 CH CH3 CH2 CH3 Resolução: 1. Identificar a cadeia principal mais longa: 5 carbonos (Pentano). 2. Numerar para que as ramificações tenham os menores números: Começa da esquerda. 3. Carbono 2 tem Metil; Carbono 3 tem Metil. Resposta: 2,3-dimetil- pentano. Exercício 2: Cálculo de Fórmula Molecular Questão: Qual a fórmula molecular de um alqueno cuja massa molecular é 84 g/mol? (Dados: C=12, H=1). Resolução: 1. Fórmula geral dos alquenos: CnH2n. 2. Equação da massa: 12(n)+ 1(2n) = 84. 3. 14n = 84 ⇒ n = 6. 4. Se n = 6, então H = 2× 6 = 12. Resposta: C6H12 (Hexeno). Exercício 3: Identificação de Funções (ASPARTAME) Questão: A molécula de Aspartame apresenta quais funções orgânicas? Analise a estrutura abaixo: H2N CH CH2 C OHO C O NH CH CH2 C O O CH3 Análise Estrutural: • Esquerda (NH2):Grupo Amina (no carbono alfa). • Abaixo à esquerda (COOH): Ácido Carboxílico (na cadeia lateral). • Centro (CONH): Amida (ligação entre os aminoácidos). • Direita (COO − CH3): Éster (metila ligada à carboxila). Resposta: Ácido Carboxílico, Amina, Amida e Éster. 7 Química Orgânica - Material Completo Prof. Fernandão Exercício 4: Isomeria Geométrica Questão: Identifique se o composto abaixo é Cis ou Trans. C CH3 H C CH2CH3 H Resolução: 1. No carbono da esquerda, a maior prioridade é o −CH3 (Cima). 2. No carbono da direita, a maior prioridade é o −CH2CH3 (Cima). 3. Ambos os grupos de maior prioridade estão "em cima"(mesmo lado). Resposta: Isômero Z (Cis). Exercício 5: Reações Orgânicas (Biodiesel) Questão: A reação de transesterificação para produzir biodiesel envolve quais fun- ções? Resolução: A reação ocorre entre um Óleo/Gordura (que é um Éster de glicerol) e um Álcool (metanol ou etanol) para formar um novo Éster (Biodiesel) e Glicerol (Álcool). 8 Introdução à Química Orgânica Teoria do Octeto e o Carbono Hibridização e Geometria Molecular Classificação das Cadeias Carbônicas Classificação dos Átomos de Carbono Classificação da Cadeia Hidrocarbonetos e Nomenclatura IUPAC Alcanos, Alcenos e Alcinos Aromáticos e Posições no Anel Funções Orgânicas Oxigenadas Álcool e Fenol Aldeído e Cetona (Carbonilas) Ácido Carboxílico e Éster Funções Nitrogenadas Aminas Amidas Isomeria Isomeria Plana Isomeria Espacial (Estereoisomeria) Isomeria Geométrica (Cis-Trans) Isomeria Óptica Banco de Exercícios Resolvidos