Química Orgânica Testes e Exames 04 05

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

Licenciaturas em Conservação e Restauro

Química Orgânica – 1º Teste 22 de Abril de 2004

Duração 1 hora

Justifique todas as suas respostas

Este teste deve ter 3 páginas 1 – Considere a fórmula estrutural do 1-buteno:

C C

H

H

H

C

H

C

H

H

H

H

Localize e diga a quantidade de ligações: a) p – p b) sp2 - s c) sp3 – s d) sp2 – sp2 e) sp2 – sp3 f) sp3 - sp3 2 - Identifique os grupos funcionais presentes nas seguintes moléculas:

C

O

H

H3CC

CH2CH3

O

Cl

HOC OH

O

a) b) c)

d) e)

3 – Como explica as diferenças de pontos de fusão e solubilidade dos seguintes compostos?

Composto Peso Molecular

Ponto Ebulição

(ºC)

Solubilidade em água

(g / 100 ml de H2O)

n – butano CH3CH2CH2CH3

58 - 0,5 0

1 - propanol CH3CH2CH2OH

60 97 ∞

propanal CH3CH2 COH

58 50 20

4 – Na figura seguinte estão representados dois espectros de infravermelho dos seguintes compostos:

CH3

CH3C

CH3

O CH3 CH3 CH2 CH CH2 OH

CH3

t-butil metil éter 2-metil-1- butanol

a) Atribua uma estrutura a cada espectro. b) Os compostos anteriormente representados são isómeros? 5 – Se tivesse amostras não identificadas dos seguintes compostos:

benzeno 1- buteno Poderia identificá-los através da adição de uma solução de bromo em diclorometano a cada uma das amostras?

6 –

Na figura podem ver-se duas fotografias de uma mesma estátua, localizada no castelo de Herten na Alemanha, tiradas com 60 anos de diferença. As alterações que pode observar devem-se às chuvas ácidas e poluição do ar. Normalmente a água da chuva é ligeiramente ácida (pH = 5,6) mas poluentes atmosféricos podem tornar a chuva mais ácida podendo registar-se valores da ordem de pH = 3 ou mesmo menos. a) A acidez das chuvas deve-se à poluição atmosférica (nomeadamente óxidos de enxofre e de azoto) que se convertem em ácido sulfúrico e ácido nítrico. Estes ácidos são ácidos forte enquanto os ácidos carboxílicos são ácidos fracos. O que entende por ácidos fortes e ácidos fracos? b) Quais as características estruturais dos ácidos carboxílicos e a que se deve a sua acidez?

UNIVERSIDADE NOVA DE LISBOA

FACULDADE DE CIÊNCIAS E TECNOLOGIA

Departamento de Química


Química Orgânica – 2º Teste 8 de Junho de 2004

Duração 1 hora

Justifique todas as suas respostas Este teste deve ter 4 páginas

Em 1504 o pintor italiano Cima da Conegliano terminou a sua obra “A Incredulidade de S. Tomé” que está actualmente na National Gallery em Londres e é considerada uma obra prima.

Olhando para esta pintura é difícil imaginar o seu estado de degradação quando, em 1969, se iniciaram os trabalhos de restauro que duraram 15 anos. Na verdade, pouco depois de ter sido pintado começaram a ser detectados problemas no quadro e os primeiros trabalhos de restauro ocorreram em 1745. A partir daí o quadro continuou a degradar-se e sofreu acidentes, como ter estado mergulhado em água salgada várias horas quando de uma inundação em Veneza, que fizeram com que este se deteriorasse continuamente. Ao longo do tempo tiveram lugar diversas tentativas de o restaurar. Até que em 1870 foi adquirido pela National Gallery e durante cerca de 80 anos evitou-se restaurar a obra, tendo sido feitos apenas tratamentos para impedir que a pintura se continuasse a degradar.

Quando se pinta a óleo sobre painéis de madeira, esta é coberta com uma substância inorgânica, gesso na pintura em causa. Em 1969 os investigadores concluíram que a degradação se devia essencialmente a problemas de aderência do gesso à madeira e não da tinta ao gesso e que a madeira tinha caruncho. Decidiram então transferir a camada de gesso pintada para um outro suporte. Um trabalho complexo se se tiver em conta que o quadro mede 3 m x 2 m e que a camada a transferir tinha uma espessura inferior a 1 mm.

Finalmente, estando a pintura ligada a um suporte novo e estável, foi necessário restaurá-la. Neste processo foi decidido usar pigmentos e meios aglutinantes modernos tendo sido escolhidos para que: qualquer trabalho de restauro pudesse ser removido sem estragar a pintura original e que as cores usadas fossem idênticas às originais.

1 – A mudança da pintura do seu suporte de madeira para um novo suporte só foi possível com o recurso a uma série de polímeros orgânicos com propriedades adesivas. Existem vários polímeros com estas características que são usados em conservação. Um deles é poliacetato de vinilo (PVAc ou também conhecido por vezes por PVA) que foi um dos primeiros materiais sintéticos a ser usado em conservação. É usado como adesivo, em revestimentos e em tintas.

H2C CH

O

C O

CH3

CH2 CH

O

C O

CH3

[ ]n

acetato de vinilo poliacetato de vinilo

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

b) Este polímero é um termoplástico. O que é um termoplástico? Explique, com base nas suas características estruturais, porque é que o poliacetato de vinilo é um termoplástico.

c) Um outro polímero pode ser obtido a partir deste por hidrólise dos grupos éster, em que todos ou alguns dos grupos acetato são transformados em grupos álcool. Este polímero (também conhecido por PVA) é solúvel em água, dependendo a sua solubilidade do número de grupos álcool. É usado como adesivo, na preparação de tintas, como goma para engomar tecidos e para fabricar sacos e filmes de plástico solúveis em água.

CH2

CHCH2

CHCH2

CH

O

C

CH3

O

C

CH3

O

C

CH3

O O =O

CH2

CHCH2

CHCH2

CH

OH OH O

C

CH3

=O

Com base nas características estruturais deste polímero como explica que seja solúvel em água?

2 – Para que o restauro da pintura pudesse ser removido era necessário que os aglutinantes usados fossem mais solúveis em solventes orgânicos que os usados por Cima há 500 anos. Verificou-se Cima tinha usado tintas de óleo e para identificar o óleo usado fez-se uma análise dos teores de ácidos palmitico e esterárico presentes. Estes ácidos não são alterados durante o processo de secagem e surgem em proporções diferentes nos vários óleos usados em pintura. Análise por cromatografia gás-líquido permitiu verificar que a relação ácido palmítico : ácido esteárico na pintura de Cima era 1,28:1.

a) Consultando a tabela seguinte, diga que óleo pensa que foi usado na pintura de Cima.

Que características estruturais têm estes óleos para poderem ser usados como óleos secativos?

Óleo Razão Ac. Palmítico : Ac. Esteárico

Óleo de Papoila 5,4 : 1

Óleo de Linhaça 1,3 : 1

Óleo de Noz 2,5 : 1

b) Explique sucintamente o processo envolvido na secagem de tintas de óleo.

3 – Ao longo da história da pintura 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). A análise dos meios usados em pintura envolve frequentemente a análise de proteínas. A aproximação usada é a hidrólise ácida total e a análise de amino-ácidos através de métodos cromatográficos. Os materiais usados são identificados com base no tipo e proporção dos amino-ácidos detectados.

Na gema de ovo existe um teor elevado de ac. glutâmico (15,0 %) e um teor baixo da glicina (3,5 %). Tal permite distinguir tintas de tempera de ovo das tintas em que a gelatina é usada como meio, pois esta tem um teor elevado de glicina (24,7 %) e um teor mais baixo de ac. glutâmico (9,7 %).

NH2 CH

H

COOH NH2 CH

(CH2)2

COOH

COOH

glicina (GLY) ácido glutâmico (GLU)

a) Como sabe na natureza só existem amino-ácidos L. Escreva a fórmula estrutural do L-ácido glutâmico e a do seu enantiómero.

b) Una os dois amino-ácidos por uma ligação peptídica de forma a obter o dipéptido GLY-GLU.

c) A gelatina é obtida por desnaturação do colagénio. O que entende por desnaturação de uma proteína? Indique algumas das suas causas e efeitos.

4 – Na pintura de Cima existem algumas áreas pintada a azul. Vários pigmentos foram usado, um deles, o azul ultramarino, era um pigmento caro pois era obtido da pedra semi-preciosa lapis lazuli.

Algumas das áreas azuis correspondem a tecidos. Nesses os pigmentos não são utilizáveis e esses tecidos poderiam ter sido corados com um corante natural como o indigo.

a) Qual a diferença entre pigmentos e corantes?

b) Os tecidos representados poderiam ser de algodão. Esta é uma fibra formada essencialmente por celulose, um polímero de glucose em que as moléculas estão ligadas por ligações glicosídicas β-1,4.

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) Identifique os grupos funcionais presentes na molécula de glucose.

d) A celulose é um material com funções estruturais. Relacione as suas funções com a sua estrutura química.

e) A figura seguinte apresenta dois corantes ligados a fibras de algodão Que tipo de ligações químicas são responsáveis pela ligação de cada um dos corantes às fibras? E qual pensa que é o corante que permite obter uma cor mais resistente à lavagem em água?

f) Qual a característica estrutural das moléculas dos corantes que faz com que tenham cor?





Química Orgânica – Exame – Época Normal 6 de Julho de 2004

Duração 2 horas


Este teste deve ter 4 páginas

1 - Existe uma grande variedade de adesivos, com diferentes características estruturais e propriedades, que são usados em inúmeras aplicações e entre elas em conservação e restauro. Alguns são polímeros sintéticos ou semi-sintéticos e outros obtidos de produtos naturais. De entre estes podem referir-se aqueles à base de amido. Este é normalmente a disperso em água e quando a água evapora obtém-se um filme adesivo. O amido pode ainda ser oxidado ou hidrolisado obtendo-se dextrinas, com menor peso molecular. Nestes casos os adesivos têm propriedades diferentes dos de amido, tais como maior poder de adesão, menor viscosidade e maior dispersibilidade.

a) O amido é um polímero de glucose. Descreva sucintamente as suas características estruturais.

O

OHH

H

H

OH

H

OH

CH2OH

H OH

Glucose

b) Represente um dissacárido formado por duas moléculas de glucose ligadas por uma ligação glicosídica α-1,4.

c) Identifique os grupos funcionais presentes na molécula de glucose.

d) No processo de adesão de um adesivo a um qualquer material estão envolvidas ligações químicas entre o adesivo e o substrato que podem ser ligações covalentes ou ligações mais fracas, como ligações iónicas, pontes de hidrogénio ou ligações de Van der Waals. Quando se usa uma cola de amido, por exemplo em papel, que tipo de ligações pensa que são predominantes entre o adesivo e o substrato?

e) Descreva o teste que frequentemente se usa para detectar a presença de amido, e que teve oportunidade de realizar nas aulas práticas.

2 – Outro tipo de adesivos obtidos de produtos naturais e tradicionalmente usados são os adesivos à base de proteínas. O material proteico pode ser obtido de animais, peixe, leite, leite de soja... obtendo-se colas com elevado poder de adesão e que aderem a uma grande variedade de substratos. A identificação da fonte de material proteico, quando há uma quantidade suficiente de proteínas disponível, envolve a hidrólise das proteínas e a análise da sua composição em amino-ácidos.

a) Considere o seguinte tripéptido e escreva os amino-ácidos que obteria se fizesse a sua hidrólise.

C C

O

NH C

CH2

C

O

NH C

CH2

C

O

H

CH3

NH2

OH

H H H

b) Identifique todos os grupos funcionais presentes no tripéptido representado na alínea anterior.

c) O que entende por estrutura primária de uma proteína?

d) O que entende por centro quiral? Identifique os centros quirais presentes no triglicérido acima.

3 - Os adesivos à base de proteínas e amido têm o inconveniente de serem um bom meio para crescimento de fungos. Um tipo de adesivos que não tem este inconveniente e que têm características estruturais e propriedades que os tornam mais indicados para determinados tipos de aplicações, são os adesivos compostos por materiais sintéticos. De entre estes pode referir-se o polietileno de baixo peso molecular, que fundido pode ser usado como adesivo. É principalmente usado em embalagens, encadernação de livros e em carpetes.

O etileno representado abaixo, é um produto da indústria petroquímica e é usado em grandes quantidades para produzir o polietileno por uma reacção de polimerização por adição.

C C

H

H

H

H

a) O que entende pela expressão “reacção de polimerização por adição”?

b) Escreva a estrutura de um fragmento de polietileno.

c) Se no laboratório fizesse esta reacção de polimerização, etileno que não tivesse reagido poderia ser detectado agitando um pouco de mistura reaccional com uma solução de bromo em diclorometano. Porquê?

d) Qual a hibridização dos átomos de carbono na molécula de etileno?

4 – As colas animais, assim como outros materiais proteicos como gema ou a clara de ovo, foram ao longo dos tempos usados como meios em pintura, sendo misturados a pigmentos em pó. São exemplo as iluminuras produzidas pelos escribas celtas, que com equipamentos simples conseguiam resultados admiráveis, como por exemplo Livro de Kells.

A análise química permitiu identificar pigmentos e meios usados. Tendo-se verificado que os pigmentos em pó eram misturados com clara de ovo ou cola de peixe. Os pigmentos eram variados. Para o azul vários foram usados como lápis lazúli e o índigo.

Indigo

a) Qual a característica estrutural desta moléculas que faz com que tenha cor?

b) Neste caso o índigo é usado como pigmento, embora seja mais frequentemente usado como corante para têxteis. Qual a diferença entre pigmentos e corantes?

5– Os produtos naturais foram desde tempos remotos modificados pelo homem para obter materiais com outras características. Tal aconteceu com hidratos de carbono e proteínas, e nas questões anteriores já foram referidos alguns exemplos, mas também com lípidos. O fabrico de sabão é um exemplo e alcançou grande desenvolvimento no sec. XVIII. No entanto, só no início do sec. XIX, com a produção de hidróxido de sódio barato, o processo se tornou comum.

a) 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

Triglicérido A

b) Explique, com base nas suas características estruturais, a acção detergente dos sabões.

c) Na aula prática teve oportunidade de sintetizar sabão. Porque fez uma montagem de refluxo para aquecer a mistura reaccional?

d) Qual a fórmula química do produto B que obteria depois de realizar a hidrogenação total do triglicérido acima?

e) Qual dos triglicéridos (A ou B) teria um ponto de fusão mais elevado? Porquê?

Se não respondeu à questão anteriore explique a relação entre os pontos de fusão de triglicéridos e as suas características estruturais.




Licenciatura em Conservação e Restauro

Química Orgânica – Exame – Recurso 24 de Julho de 2004

Duração 2 horas



1 –

O óleo de linhaça foi o óleo mais usado em pintura ao longo dos tempos. Ele seca relativamente rapidamente e as camadas obtidas são resistentes. O seu ponto fraco é o amarelecimento. Os filmes tendem a mudar a sua cor no escuro, Para tintas de cores claras, e em particular brancos e azuis, em que o amarelecimento é mais evidente usa-se normalmente óleo de papoila. As tintas à base deste óleo estão menos sujeitas a amarelecimento e além disso este óleo tem uma cor mais clara. No entanto ele seca mais lentamente e as camadas obtidas são menos resistentes.

Ac. Palmítico Ac. Esteárico Ac. Oleico Ac. Linoleico Ac. Linolénico

Linhaça 4 – 10 % 2 – 8 % 10 – 24 % 12 – 19 % 48 – 60 %

Papoila 9 – 11 % 1 – 2 % 11 – 18 % 69 – 77 % 3 – 5 %

Ácido Nº. Carbonos

Nº. Lig. Duplas

Fórmula Ponto Fusão (ºC)

Palmítico 16 0 CH3(CH2)14COOH 63

Esteárico 18 0 CH3(CH2)16COOH 70

Oleico 18 1 CH3(CH2)7CH=CH(CH2)7COOH 4

Linoleico 18 2 CH3(CH2)4CH=CHCH2CH=CH(CH2)7COOH -5

Linolénico 18 3 CH3CH2CH=CHCH2CH=CHCH2CH=CH(CH2)7COOH -11

a) Explique sucintamente o processo envolvido na secagem de tintas de óleo.

b) O menor teor de ácido linolénico no óleo de papoila é o responsável pela secagem mais lenta e pelos filmes menos resistentes. Explique este facto com base nas características estruturais do óleo.

c) Escreva a fórmula estrutural de um triglicérido esterificado com 1 molécula de ácido palmítico e duas de ácido oleico.

d) Se tivesse duas amostras não identificadas, uma de ácido oleico e outra de ácido palmítico, que teste simples poderia realizar para as distinguir? Escreva uma equação química que represente a reacção envolvida.

e) Como explica a diferença dos pontos de fusão dos ácidos gordos indicados na tabela acima?

f) Nas tintas de óleo estes são misturados com pigmentos. O que entende por pigmento?

g) Um pigmento vermelho, orgânico, relativamente barato e usado em pintura e tintas de impressão é o Pigmento Vermelho 3:

N N

HONO2

H3C

Qual é a característica estrutural desta molécula que é responsável pela cor?

h) Qual a hibridização dos átomos de carbono assinalados com as setas na molécula anterior?

2 –

As fibras textêis podem ser divididas em 3 grupos: fibras naturais, fibras celulósicas semi-sintéticas e fibras sintéticas. As fibras naturais podem ainda ser divididas em fibras animais (lã e seda) que são proteínas e fibras vegetais (algodão e juta) que são polissacáridos.

a) As proteínas são polímeros de α-amino-ácidos. Escreva a estrutura geral de um α-amino-ácido.

b) Na figura seguinte está representada um fragmento de uma proteína e as forças que estabilizam a sua estrutura terciária.

i) O que entende por estrutura terciária de uma proteína?

ii) Identifique o tipo de forças representados na figura e identificados por caixas a cor.

c) O que entende por desnaturação de uma proteína? Refira algumas das suas causas e efeitos.

3 -

O algodão é uma fibra formada essencialmente por celulose, um polímero de glucose em que as moléculas estão ligadas por ligações glicosídicas β-1,4.

a) 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

b) Identifique os grupos funcionais presentes na molécula de glucose.

c) Que entende por centro quiral? Identifique os centros quirais da molécula acima.

d) A celulose é um material com funções estruturais. Relacione as suas funções com a sua estrutura química.

e) 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 –

De entre as fibras sintéticas que estudou pode referir-se o nylon que foi sintetizado tendo como modelo as proteínas da seda e lã e tendo assim certas características estruturais semelhantes. O nylon produzido usando ácido adípico (6 átomos de carbono) e 1,6 diamino-hexano (6 átomos de carbono) ficou conhecido por nylon 6,6. e está representado na figura abaixo.

a) Quais as características estruturais que são semelhantes no nylon e nas proteínas?

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

c) O nylon é um termoplástico. O que entende pela expressão termoplástico? Relacione esta propriedade do nylon com as suas características estruturais.




Licenciatura em Conservação e Restauro

Química Orgânica – Exame – Época Especial 17 de Setembro de 2004

Duração 2 horas


Este teste deve ter 4 páginas 1 – A caseína é uma proteína solúvel em água, mas que pode ser facilmente precipitada por acidificação, sendo o principal componente dos sólidos conhecidos como coalho do leite. Uma aplicação importante da caseína foi na preparação de plásticos semi-sintéticos. Estes eram obtidos pela reacção da caseína com formaldeído e foram muito usados no início do século XX, sendo conhecidos pelo nome de galalite (em Itália) ou erinoid (em Inglaterra). Deste material foram fabricados objectos variados a imitar osso ou pedras semi-preciosas.

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) Identifique os grupos funcionais presentes nos amino-ácidos representados acima.

c) O que entende por centro quiral? Identifique os centros quirais presentes nos amino-ácidos 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. 2 – A galalite referida é um polímero semi-sintético. Durante o semestre teve oportunidade de estudar outros polímeros semi-sintéticos, nomeadamente polímeros semi-sintéticos derivados da celulose, que inclusivamente preparou na aula prática. Consultando o seguinte endereço na Internet: http://palimpsest.stanford.edu/byauth/fischer/fischer1.html Encontra informação sobre os cuidados a ter e forma de identificação dos filmes usados para fotografia. a) Aí refere-se o seguinte: No fabrico de películas fotográficas planas o material A foi usado aproximadamente entre 1890 e 1935, um segundo material B começou a substitui-lo a partir de 1930 e tem sido usado até aos nossos dias, embora a partir de meados dos anos 50 se use também o poliéster, que substituiu o material B para alguns, mas não todos os filmes. Teve oportunidade de estudar os materiais A e B, identifique-os. b) Nesse artigo é também referido que é especialmente importante que os negativos do material A sejam armazenados separadamente e em condições apropriadas e isolados de outro tipo de filmes, sendo isso mesmo exigido pela maior parte das apólices de seguros. Como justifica tal exigência? c) A celulose é um polímero de glucose. Descreva sucintamente as suas características estruturais e relacione-as com as suas propriedades. d) Considere as fórmulas das hexoses indicadas em seguida

H

CHO

OH

HHO

OHH

OHH

CH2OH

H

CHO

HO

H OH

HO H

HO H

CH2OH

CH2OH

O

HHO

OHH

OHH

CH2OH

H

CHO

OH

HHO

OHH

HHO

CH2OH

A B C D : i) Indique quais são aldoses e cetoses. ii) Hidratos de carbono D e L. iii) Existe algum par de enantiómeros nas moléculas acima?

3 – Os filmes usados em fotografia e cinema, em particular a partir dos anos 60, também podem ser de poliéster um polímero sintético que forma filmes bastante resistentes. Este polímero é também usado em fibras para tecidos, embalagens... a) Explique o que entende por polímeros naturais, semi-sintéticos e sintéticos? Dê exemplos de polímeros que tenha estudado e possa incluir em cada um destes grupos. b) Em baixo está um esquema que ilustra a reacção de formação de um poliéster. Esta é uma reacção de polimerização por adição ou condensação?

CC

O

HO

O

OH

O CH2 CH2 OCC

O O

HO CH2 CH2 OH+

n

- H2O

4 – A celulose é o constituinte principal do papel. Quando se faz o restauro de documentos gráficos, em muitos casos é necessário usar detergentes especiais que não atacam quimicamente a celulose. Embora estes detergentes sejam quimicamente diferentes dos sabões que preparou na aula prática, ambos têm características estruturais comuns. a) Quais as características estruturais de uma molécula de sabão, ou detergente em geral, que possibilitam a sua acção de limpeza? b) Explique o mecanismo de limpeza dos sabões. c) Complete o esquema seguinte de forma a representar uma reacção de saponificação:

H2C

HC

H2C

O C

O C

O C

O

O

O

(CH2)14CH3



H2O+ 3 NaOH

Triglicérido A d) Na aula prática teve oportunidade de sintetizar sabão. Porque fez uma montagem de refluxo para aquecer a mistura reaccional?

e) Considere o triglicérido B. Pensa que ele teria um ponto de fusão superior ou inferior ao do triglicérido A representado na alínea c)?

H2C

HC

H2C

O C

O C

O C

O

O

O

(CH2)14CH3

(CH2)14CH3

(CH2)16CH3 Triglicérido B

5 - O pó resultante dos rizomas moídos de Curcuma longa L. é mais conhecido como especiaria (açafrão das índias ou curcuma), mas é também usada como pigmento e corante de têxteis na Índia. O composto responsável pela cor é a curcumina cuja fórmula se encontra abaixo.

Composto 1(Curcumina)

Composto 2

H2C

O

O

OH

OH

OCH3

OCH3

H2C

O

O

OH

OH

OCH3

OCH3 a) Verifica-se que embora o composto 1 tenha cor, o composto 2 (que pode ser obtido a partir da curcumina por hidrogenação) não tem cor. Justifique tal facto. b) Qual a hibridização dos átomos de carbono assinalados com as setas na molécula de curcumina? c) A curcumina é usada como corante directo. Assim actua directamente sobre os tecidos mergulhados numa solução que a contenha. Isto requer que ela tenha afinidade química para com o tecido. Que tipo de ligações químicas pensa que se podem estabelecer entre a molécula de curcumina e o algodão (formado por fibras de celulose e representado esquematicamente na figura)?



Química Orgânica – 1º Teste 4 de Maio de 2005

Duração 1 hora



1 –

Recentes escavações têm restituído ao património humano uma grande quantidade de papiros que se conservaram devido ao clima excepcionalmente seco do Egipto.

Os papiros eram fabricados a partir do caule da planta Cyperus papyrus e o seu principal componente é a celulose (54 – 68%) cuja estrutura está representada abaixo:

OO

H O

HH

CH2OH

HOH

OH H

OO

HH

H

OHO

H

OH

CH2OH

H

OO

H O

HH

CH2OH

HOH

OH H

a) Faça uma breve exposição sobre as características estruturais da celulose e da relação destas com as suas propriedades.

b) Um dos principais problemas do papiro é a sua fragilidade. Ao ser humidificado torna-se porém temporariamente mais flexível e fácil de manusear. Quando se humidifica o papiro este absorve a humidade rapidamente e incha.

Explique, com base nas características estruturais da celulose, a facilidade com que o papiro absorve a água e o facto deste inchar.

c) Refira os principais as reacções químicas envolvidas nos processos de degradação da celulose.

Explique também a excepcional estabilidade do papiro no Egipto, por oposição ao que aconteceu noutos locais com um clima menos seco, como é o caso da Grécia e Itália, em que os documentos de papiro ficaram irremediavelmente degradados.

2 –

a) Considere a molécula de glucose. O que representa o seguinte esquema químico?

A B C

O

CH2OH

HH

OH

OH

H

H

OH

OH

H

C

OHH

HHO

OHH

OHH

CH2OH

O H

O

CH2OH

HH

OH

OH

H

H

OH

H

OH

b) Identifique todos os grupos funcionais existentes nas moléculas acima representadas.

c) O que entende por centro quiral? Identifique todos os centros quirais existentes na molécula B.

d) 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

3 – Na figura seguinte está representado um espectro de infravermelho que corresponde a um dos seguintes compostos:

CH3 CH2 CH2 CH2 OH CH3 CH2 O CH2 CH3

X Y

CH3 CH2 C

O

OH

Z

a) A que composto corresponde o espectro?

b) Como explica a diferença de pontos de ebulição dos compostos acima representados:

Ponto de ebulição

1-butanol (X) 117º

éter etílico (Y) 35º

c) O ácido propiónico representado acima (Z) tem um valor de pKa = 4,88 enquanto que o ácido 2-cloropropiónico tem pKa= 2,83. Diga qual dos dois é o ácido mais forte e dê uma explicação para a diferença de acidez.

CH3 CH C

O

OH

Cl

ácido 2-cloropropiónico


Licenciaturas em Conservação e Restauro Química Orgânica – 2º Teste 8 de Junho de 2005 Duração 1 hora



Para o revestimento de objectos é usada uma enorme variedade de materiais. Os revestimentos também podem ter diferentes características e consequentemente nomes, como por exemplo tinta, verniz, laca, esmalte, vidrado...

1 –

Alguns dos revestimentos usam-se dissolvidos num solvente apropriado, de forma a serem aplicados na superfície que se pretende revestir na forma líquida. O solvente depois da aplicação evapora e deixa uma camada protectora.

Noutros casos o revestimento é produzido na superfície do objecto através de reacções químicas. Este é o caso do revestimento formado quando se aplica uma tinta de óleo.

a) Explique sucintamente o processo envolvido na secagem de tintas de óleo. Refira o tipo de óleos que deverão ser usados nestas tintas. b) Qual a estrutura geral e características estruturais de uma molécula de um triglicérido?

c) Quais as características estruturais que distinguem os óleos das gorduras? Explique o efeito destas no ponto de fusão.

d) Outro material, também pertencente aos lípidos, muito usado em revestimentos são as ceras, como por exemplo a cera de abelha. Explique

o que entende por ceras, quais as características estruturais das ceras pertencentes aos lípidos e que outros tipo de ceras existem.

2 –

A clara de ovo foi desde muito cedo usada como um dos componentes de tintas e vernizes. Também os primeiros fotógrafos a usaram no fabrico de fotografias e negativos. A clara é uma mistura de várias proteínas (aprox 10%) dissolvidas em água (aprox 90%).

As proteínas são polímeros de α-amino-ácidos. Na clara de ovo existem quase todos os amino-ácidos, existindo uma percentagem relativamente elevada de ácido glutâmico, leucina e serina:

COOH

C HH2N

CH2

CH2

COOH

COOH

C HH2N

CH2

CH

H3C CH3

COOH

C HH2N

CH2

OH

àcido glutâmico (Glu) leucina (Leu) serina (Ser)

a) Classifique os grupos R dos amino-ácidos representados acima num dos seguintes grupos: não polar, polar e neutro, polar e ácido, polar e básico.

b) Escreva a estrutura do peptídeo Leu-Ser-Glu

c) O processo de formação da camada de revestimento, quando se usa clara de ovo, envolve a evaporação da água e a desnaturação da proteína. O que entende por desnaturação de uma proteína?

d) Em iluminuras o açafrão era muitas vezes usado com a clara de ovo para produzir um amarelo semelhante ao ouro.

A molécula responsável pela cor do açafrão é a crocetina representada abaixo:

HOOCCOOH

Qual a característica estrutural desta molécula responsável pela cor?

3 – De entre os polímeros sintéticos usados em revestimento pode referir-se o poli-metil metacrilato (PMMA). Este polímero tem várias outras aplicações sendo uma delas o vidro acrílico. A sua estrutura é a seguinte:

Podendo a reacção de polimerização ser representada por:

H

C C

H

CH3

C O

O

CH3

metil metacrilato

CH2 C

CH3

C O

OCH3

n

poli -metil metacrilato

polimerização radicalar

a) Esta é uma reacção de polimerização por adição ou condensação?

b) O PMMA é um termoplástico. O que entende por termoplástico? Quais as características estruturais de um plástico reponsáveis por este ser um termoplástico?



Química Orgânica – Exame 17 de Junho de 2005 Duração 2 horas


Um aspecto importante na conservação de um dado objecto é a sua limpeza, para remover substâncias estranhas depositadas na sua superfície e que podem ser uma fonte de deterioração, ou como tratamento preliminar do revestimento ou colagem. A decisão sobre a forma de levar a cabo a limpeza requer uma análise que tem em conta o tipo de materiais que constituem o objecto e a natureza da sujidade a remover.

De uma forma geral a sujidade adere à superfície dos objectos devido à formação de ligações fracas tipo dipolo-dipolo, ligações de hidrogénio ou ligações de van der Waals. Basicamente as mesmas forças que mantêm a estrutura dos materiais a limpar. Assim a natureza destas tem que ser considerada na escolha do processo de limpeza, de forma a que a sujidade

possa ser dissolvida e removida sem que o objecto seja deteriorado.

Os materiais orgânicos constituem um tipo de sujidade frequente e consequentemente a utilização de solventes orgânicos em limpeza é comum. Contudo também muitas vezes os objectos são formados de materiais orgânicos o que pode dificultar a escolha do solvente apropriado. Porém este processo está simplificado quando o objecto é formado por moléculas poliméricas de elevado peso molecular, como é o caso da celulose e de proteínas, portanto mais difíceis de remover do que as moléculas pequenas de sujidade.

1 –

Depois do objecto ser limpo é importante que seque. Assim a volatibilidade do solvente, ou seja a sua velocidade de evaporação, é um factor importante a considerar. De facto se se usa um solvente pouco volátil e o processo de evaporação é muito lento, podendo mesmo ser necessário usar calor para o remover, o que pode pôr em risco o objecto. Se a evaporação é demasiado rápida, a sujidade pode não ser removida mas sim re-depositada no objecto. Por vezes tornando mesmo o problema maior se no processo o solvente levou a sujidade para dentro de frestas.

Na tabela seguinte estão apresentadas as fórmulas químicas de vários solventes orgânicos com idênticos pesos moleculares e o seus pontos de ebulição.

Peso molecular Ponto de ebulição

CH2 CH2 CH2 CH3CH3 72 36º

H3C C

O

CH2 CH3 72

80º

CH2 CH2 CH2 OHCH3 74 118º

a) Identifique os grupos funcionais presentes nas moléculas representadas na tabela.

b) Explique, com base na estrutura destes compostos, as diferenças de pontos de ebulição.

c) O solvente representado em seguida tem características estruturais que o tornam muito útil para remover uma variedade de substâncias. Este composto tem a possibilidade de formar pontes de hidrogénio o que o torna especialmente apropriado para remover substâncias que aderem ao objecto devido à formação deste tipo de ligações.

H3C C

O

CH2 C

CH3

CH3

OH O que são pontes de hidrogénio? Quais as características dos átomos envolvidos na formação de uma ponte de hidrogénio?

d) Pensa que este solvente é miscível com a água?

e) Indique na molécula da alínea c) ligações do tipos:

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

2-

A remoção de sujidade orgânica pode também ser levada a cabo usando sabões e detergentes.

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



H2O+ 3 NaOH

c) Os sabões não são eficientes em águas duas. O que entende por águas duras e a que se deve a falta de eficiência de sabões nestas?

3 –

Os detergentes comerciais além do detergente propriamente dito, contêm outro tipo de aditivos para tornar a lavagem mais eficiente. Entre estes encontram-se aditivos para manter o meio levemente alcalino (básico). Estas soluções só devem ser usados em tecidos de algodão e não em lã ou seda. Estes dois materiais são formados por proteínas e a utilização de meio básico contribuiria para a sua degradação, pois promoveria a hidrólise das proteínas.

a) Na figura seguinte está representada um tripéptido resultante da hidrólise parcial e uma proteína. Escreva as fórmulas químicas dos amino-ácidos que obteria se fizesse a hidrólise completa deste tripéptido.

C C

O

NH C

CH2

C

O

NH C

CH2

C

O

OH

C

NH2

OH

H H H

CH2CH3

CH3H

b) A diferença da estrutura secundária das proteínas da lã e da seda reflecte-se nas suas propriedades, nomeadamente no facto da lã ser extensível quando se puxa e na textura sedosa da seda. O que entende por estrutura secundária de uma proteína?

c) O que entende por centro quiral? Identifique os centros quirais presentes no tripéptido acima representado.

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

4 –

Os tecidos de algodão são formados essencialmente por celulose, que é um polímero de glucose. Também o amido é um polímero de glucose.

a) Compare as características estruturais do amido e da celulose e relacione-as com as propriedades destes materiais.

b) Descreva o teste que frequentemente se usa para detectar a presença de amido, e que teve oportunidade de realizar nas aulas práticas.

c) Uma substância usada como revestimento e cola, que é necessário frequentemente remover nos processos de limpeza, é o nitrato de celulose. Este material, variando a extensão da nitração e os aditivos usados, permitiu uma variedade de aplicações (algodão pólvora, substituição do marfim no fabrico de objectos, filmes para cinema, como adesivo, em revestimentos...). No entanto o seu uso em conservação deve ser evitado e há que ter cuidados especiais no armazenamento de materiais de nitrato de celulose. Justifique e explique esta afirmação com base nas propriedades do nitrato de celulose.

d) Considere a molécula de glucose. O que representa o seguinte esquema químico?

O

CH2OH

HH

OH

OH

H

H

OH

OH

H

C

OHH

HHO

OHH

OHH

CH2OH

O H

O

CH2OH

HH

OH

OH

H

H

OH

H

OH

5 –

Os melhores solventes usados para remover o nitrato de celulose são os ésteres. Os ésteres de alta massa molecular são também bons para remover polímeros sintéticos como o poliacetato de vinilo. Este polímero foi um dos primeiros materiais sintéticos usados em conservação

C C

O

C O

CH3

H

H

HCH2 C

O

C O

CH3

H

n

polimerização

radicalar

a) O que entende por polímeros naturais, semi-sintético e sintéticos? Dê exemplos de cada um destes tipos de polímeros que tenham sido referidos nas alíneas anteriores do teste.

b) No processo de formação do poliacetato de vinilo está envolvida uma reacção radicar. Este tipo de reacções ocorre muito em processos de polimerização e até na secagem de tintas de óleo. Quais as características deste tipo de reacções?

6-

Como sabe a indústria de corantes teve um papel fundamental no desenvolvimento da indústria química orgânica. A molécula seguinte representa um corante directo sintético usado para corar algodão.

a) O que é um corante directo? Como se ligam estes corantes às fibras que se pretendem tingir?

b) Explique com base nas características estruturais da molécula acima o facto desta ter cor e de ser um corante particularmente adaptado a ser usado para tingir algodão.



Química Orgânica – Exame de Recurso 13 de Julho de 2005 Duração 2 horas


A resina shellac, dissolvida em álcool, é um dos materiais de revestimento mais antigos. Esta resina, que é produzida por um insecto para proteger os seus ovos, é uma mistura complexa de polímeros termoplásticos. Com o tempo formam-se ligações entre as cadeias poliméricas tornando-se menos solúvel e portanto sendo mais difícil remover estes revestimentos.

O nitrato de celulose foi o primeiro revestimento sintético e ainda é usado, apesar das suas desvantagens, por ser fácil de remover. É usado normalmente dissolvido em acetato de butilo.

No entanto consegue-se uma melhor estabilidade química e mecânica usando nos revestimentos polímeros sintéticos como o poli-butilmetacrilato. Estes mantêm-se solúveis em hidricarbonetos e são facilmente removidos e substituídos

1 –

a) A resina shellac foi usada não só em revestimentos, mas também na indústria eléctrica e para fabricar objectos decorativos. Dado ser cara e difícil de obter foi substituída em muitas aplicações pela baquelite, um polímero sintético. Como se refere acima shellac é uma mistura de polímeros termoplásticos, enquanto que a baquelite é um polímero termoendurecível. Que características distinguem os polímeros termoplásticos dos termoendurecíveis e quais as características estruturais destes dois grupos de polímeros responsáveis pela diferença de propriedades?

b) Na figura seguinte está um esquema químico que representa a reacção de polimerização do poli- butilmetacrilato.

H

C C

H

CH3

C O

O

C4H9

CH2 C

CH3

C O

OC4H9

butil metacrilato

n

poli -butil metacrilato

polimerização radicalar

Esta é uma reacção de polimerização por adição ou condensação?

2 –

a) O nitrato de celulose é um polímero semi-sintético obtido a partir da celulose. A principal vantagem que tem como revestimento é ser facilmente removível, mesmo tendo decorrido vários anos após a sua aplicação, no entanto tem algumas desvantagens. Faça uma breve explosição

sobre as características deste material, referindo em particular as que o tornam desvantajoso como revestimento.

b) O nitrato de celulose é obtido a partir do polímero natural celulose. Descreva sucintamente as características estruturais da celulose e relacione-as com as suas propriedades.

c) Considere as fórmulas das hexoses indicadas em seguida

H

CHO

OH

HHO

OHH

OHH

CH2OH

H

CHO

HO

H OH

HO H

HO H

CH2OH

CH2OH

O

HHO

OHH

OHH

CH2OH

H

CHO

OH

HHO

OHH

HHO

CH2OH

A B C D i) Indique quais são aldoses e cetoses.

ii) Hidratos de carbono D e L.

iii) Existe algum par de enantiómeros nas moléculas acima?

3 -

Na figura seguinte estão apresentadas as fórmulas químicas de vários solventes orgânicos usados para dissolver os revestimentos citados acima.

H3CC

O

H2C

CH2

H2C

CH3

O

H3C CH2

OH

CH3

CH3

A

B

C

a) Identifique os grupos funcionais presentes nas moléculas.

b) Explique, com base na estrutura dos compostos, que a solubilidade dos compostos acima seja: A – 7g/l; B- miscível com a água em todas as proporções; C - insolúvel

c) Indique na molécula A ligações do tipos:

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

4-

A remoção de sujidade orgânica nalguns casos pode ser levada a cabo com recurso a sabões e detergentes.

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



H2O+ 3 NaOH

c) Os sabões não são eficientes em águas duas. O que entende por águas duras e a que se deve a falta de eficiência de sabões nestas?

d) Considere o triglicérido B. Pensa que ele teria um ponto de fusão superior ou inferior ao do triglicérido A representado na alínea b)?

H2C

HC

H2C

O C

O C

O C

O

O

O

(CH2)14CH3

(CH2)14CH3

(CH2)16CH3 Triglicérido B

5 –

A clara de ovo foi desde muito cedo usada na composição de revestimentos. A clara é uma mistura de várias proteínas (aprox 10%) dissolvidas em água (aprox 90%).

As proteínas são polímeros de α-amino-ácidos. Na clara de ovo existem quase todos os amino-ácidos, existindo uma percentagem relativamente elevada de ácido glutâmico, isoleucina e serina:

COOH

C HH2N

CH2

CH2

COOH

COOH

C HH2N

C

CH2

CH3

COOH

C HH2N

CH2

OH

àcido glutâmico (Glu) isoleucina (Ile) serina (Ser)

H3C H

a) Classifique os grupos R dos amino-ácidos representados acima num dos seguintes grupos: não polar, polar e neutro, ácido e básico.

b) Escreva a estrutura do peptídeo Ser-Ile-Glu

c) O processo de formação da camada de revestimento, quando se usa clara de ovo, envolve a evaporação da água e a desnaturação da proteína. O que entende por desnaturação de uma proteína?

d) O que entende por centro quiral? Identifique os centros quirais presentes na molécula de isoleucina acima representada.

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

6-

Os corantes para revestimentos têm que ter propriedades especiais pois vão absorver a luz num filme de pouca espessura, no entanto a característica mais importante é serem solúveis na resina usada no revestimento e no solvente em que este é aplicado. De entre os corantes usados, alguns pertencem à família das antraquinonas, tal como o composto representado abaixo.

O

O

OH

OH

COOH

OH Explique com base nas características estruturais desta molécula o facto desta ter cor.

Documents

Química Orgânica Testes e Exames 04 05