Química Prof. Daniel Ledra fileorgânicos e seus mecanismos 4.7 biomoléculas: conceito, identificação e propriedades 4.8 polímeros: classificação, identificação e propriedades

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QUÍMICA: 4. Química Orgânica: 4.1 Ligação química e estrutura molecular em moléculas orgânicas 4.2 grupos funcionais 4.3 propriedades físicas dos compostos orgânicos 4.4 estereoquímica 4.5 propriedades químicas dos compostos orgânicos 4.6 reações dos compostos orgânicos e seus mecanismos 4.7 biomoléculas: conceito, identificação e propriedades 4.8 polímeros: classificação, identificação e propriedades 4.9 Análise orgânica 4.10 métodos de análise de compostos orgânicos (incluindo biomoléculas).

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Química

1. FUNÇÕES INORGÂNICAS

Funções Químicas são conjuntos de substâncias puras que apresentam o mesmo grupo funcional, e, portanto, propriedades químicas muito semelhantes. Cada função química é identificada por um grupo funcional diferente. Define-se um grupo funcional como um átomo, íon ou grupo de átomos responsável pelo comportamento químico de diferentes substâncias.

Na química inorgânica dividimos os compostos químicos, em nível médio, nas seguintes funções: ácidos, bases, sais e óxidos. Para estabelecer essa classificação, adotaremos a Teoria Eletrolítica de Arrhenius que baseia-se na natureza dos íons formados em solução aquosa a partir da interação da substância inorgânica com a água (H2O).

1.1. Ácidos

São substâncias compostas que em água sofrem ionização produzindo exclusivamente o cátion hidrogênio (íon hidrônio ou hidroxônio) representado por H1+ (H3O+(aq)), além de um ânion qualquer.

A reação de Ionização dos Ácidos pode ser representada de forma total ou parcial.

Na representação total é evidenciada apenas a ideia quantitativa (estequiométrica) do processo, mostrando somente os íons produzidos no final da reação como se o processo acontecesse em uma única etapa, independentemente da equação representar a ionização de um monoácido ou de um poliácido. Exemplos:

HCl → H1+ + Cl1– ou HCl(g) + H2O(l) → H3O+(aq) + Cl1-(aq)

H2SO4 → 2H1+ + SO42- ou H2SO4(l) + 2H2O(l) → 2H3O+(aq) + SO4

2-(aq)

Já na representação da ionização parcial são mostradas todas as etapas do processo de ionização sendo evidenciadas cada uma das reações químicas de ionização do processo e indicando cada um dos íons intermediários e seu caráter ácido.

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Exemplo: Ionização parcial do H2SO4

etapa 1: H2SO4(l) + H2O(l) → H3O+(aq) + HSO41-

(aq) etapa 2: HSO4

1-(aq) + H2O(l) → H3O

+(aq) + SO4

2-(aq) _______________________________________________equação global: H2SO4(l) + 2H2O(l) → 2H3O+(aq) + SO4

2-(aq)

A equação global da reação de ionização é a representação estequiométrica do processo sendo, portanto, a própria equação de ionização total.

Nas moléculas de ácido não necessariamente todos os átomos de hidrogênio presentes serão capazes de se transformar em íons hidrônio, ou seja, nem todos os átomos de hidrogênio da espécie são ionizáveis.

Hidrogênio Ionizável: É aquele átomo de hidrogênio presente na molécula de ácido que é liberado em água (H2O) na forma de íon hidrônio (H1+ ou H3O

+).

Nos Hidrácidos (HxA) geralmente todos os hidrogênios são ionizáveis. Exemplos:

HBr – apresenta um hidrogênio ionizável. H2S – apresenta dois hidrogênios ionizáveis.

Já nos Oxiácidos (HxEOy) serão ionizáveis apenas os átomos de hidrogênio que apresentam uma grande polarização, com uma densidade de cargas positiva significativa sendo, portanto, deficitário de elétrons. Assim, de modo geral, serão ionizáveis apenas os átomos de hidrogênio ligados diretamente aos átomos de oxigênio da molécula. Exemplos:

H3PO2 – apresenta um hidrogênio ionizável. H3PO3 – apresenta dois hidrogênios ionizáveis. H3PO4 – apresenta três hidrogênios ionizáveis.

1.1.1. Força dos Ácidos

O grau de Ionização (α) de um ácido determina o quanto o composto é capaz de se ionizar em água. Assim, quanto maior a capacidade de ionizar do ácido mais reativo ele será. Determina-se o grau de ionização (α) da seguinte forma:

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Portanto, os ácidos serão classificados como:

a) Forte: a > 50%b) Moderado: 5% ≤ a ≤ 50%c) Fraco: a < 5%

Como nem sempre é possível calcular o grau de ionização de um ácido pois as informações necessárias não são dadas pode-se utilizar algumas regras práticas para facilitar a determinação da forças dessas espécies.

Regras Práticas para determinar a Força dos Ácidos

Nos Hidrácidos (HxA) a melhor forma de identificação dos ácidos fortes e fracos ainda é a memorização. Assim, considere:

a) Fortes: HCl, HBr e HIb) Moderados: apenas o HFc) Fracos: todos os demais hidrácidos. Ex.: H2S e HCN.

Nos Oxiácidos (HxEOy) a diferença entre o número de átomos de oxigênio (y) e o número de átomos de hidrogênio (x) determina a força dos ácidos. Assim, na prática, classifica-se os oxiácidos da seguinte forma:

a) Fortes: ácidos com a diferença [(y – x)] maior do que 1.

(y – x) > 1 Ex.: H2SO4, HNO3

b) Moderados: ácidos com a diferença [(y – x)] igual a 1.

(y – x) = 1 Ex.: H3PO4

c) Fracos: quando a diferença [(y – x)] é menor do que 1.

(y – x) < 1 Ex.: H3BO3, HClO

1.1.2 – Nomenclatura dos Ácidos

Nos Hidrácidos (HxA) a regra é a seguinte:

Exemplos:

HCl: Ácido Clorídrico H2S: Ácido Sulfídrico


Nos Oxiácidos (HxEOy) a regra geral é:

Exemplos:

HNO3: Ácido Nítrico HNO2: Ácido Nitroso H2SO4: Ácido Sulfúrico H2SO3: Ácido Sulfuroso

Observação:

Alguns elementos químicos formam mais de dois ânions oxigenados com Nox diferentes. Nesses casos utiliza-se a Regra do Nox. Os principais elementos que apresentam essa característica são o Cloro, o Bromo e o Iodo.

Regra do Nox

1.1.3. Ácidos Importantes

a) Ácido Fluorídrico (HF) – é um ácido moderado capaz de corroer o vidro (sílica) sendo utilizado para estabelecer marcação em objetos de vidro como em janelas de automóveis onde se registra o número de chassi do carro.

b) Ácido Clorídrico (HCl) – é encontrado no suco gástrico. Também é conhecido como ácido muriático (solução comercial de HCl) e utilizado como solução de limpeza pesada, para remover tintas e resto de argamassa em construções por exemplo. É extremamente corrosivo e desprende vapores tóxicos que irritam a pele, os olhos, as mucosas e o sistema respiratório.



c) Ácido Sulfídrico (H2S) – é formado durante o apodrecimento de ovos, na forma de gás sulfídrico, sendo o responsável pelo odor característico.

d) Ácido Cianídrico (HCN) – é um ácido fraco extremamente tóxico.

e) Ácido Sulfúrico (H2SO4) – é um ácido desidratante muito utilizado na indústria química, sendo que a análise da quantidade produzida por um país indicador de desenvolvimento. É usado em baterias de automóveis.

f) Ácido Nítrico (HNO3) – tem inúmeras aplicações na indústria. Ele é utilizado, por exemplo, na produção de diversos explosivos como nitroglicerina e trinitrotolueno (TNT), na remoção de incrustações calcárias em tubulações, e na composição da água-régia (mistura de HNO3 e HCl) usada para dissolver metais nobres como o ouro e a platina.

g) Ácido Carbônico (H2CO3) – ácido fraco e instável que se decompõem em gás carbônico e água. É um dos constituintes dos refrigerantes e das águas minerais gaseificadas.

h) Ácido Fosfórico (H3PO4) – é utilizado nas indústrias de vidro, alimentos, tinturaria e na fabricação de fosfatos e superfosfatos usados como adubos (fertilizantes). O ácido fosfórico também é aplicado na produção de refrigerantes a base de cola (árvore da família das esterculiáceas, cuja semente contem alcaloides).

1.2. Bases

São substâncias compostas que em água sofrem dissociação produzindo um cátion qualquer e, exclusivamente, o ânion hidroxila ou hidróxido (OH1-).

Exemplos:

Observação: NH4OH é uma Base Molecular

O Hidróxido de Amônio é uma base de caráter preponderantemente molecular formada pela reação entre a amônia (NH3) com a água.


1.2.1. Nomenclatura das Bases

A nomenclatura das Bases segue a seguinte regra geral:

Exemplos:

Mg(OH)2: Hidróxido de Magnésio Al(OH)3: Hidróxido de Alumínio KOH: Hidróxido de Potássio

Para metais que formam mais de um cátion com Nox diferentes

Exemplos:

Fe(OH)2: Hidróxido de Ferro II Fe(OH)3: Hidróxido de Ferro III CuOH: Hidróxido de Cobre I Cu(OH)2: Hidróxido de Cobre II

Usualmente, pode-se utilizar uma nomenclatura semelhante aos ácidos oxigenados

Exemplos:

Fe(OH)2: Hidróxido Ferroso Fe(OH)3: Hidróxido Férrico CuOH: Hidróxido Cuproso Cu(OH)2: Hidróxido Cúprico



1.2.2. Classificação das Bases

1) Quanto ao Grau de Dissociação (α) – Força das Bases:

a) Forte: são as bases essencialmente iônicas, cujo grau de dissociação é praticamente de 100%. São bases fortes os hidróxidos de metais alcalinos e alcalino-terrosos.

Ex.: NaOH, KOH e Ca(OH)2.

b) Fracas: são bases de caráter molecular elevado, cujo grau de dissociação é, em geral, inferior a 5%. São consideradas bases fracas as bases dos dos metais de transição, dos grupos 13, 14, 15 e 16 e o hidróxido de amônio (NH4OH).

Ex.: Fe(OH)2, Al(OH)3 e Pb(OH)4.

Observação: Hidróxido de Magnésio (Leite de Magnésia)

Alguns autores consideram o Hidróxido de Magnésio uma base fraca em função da sua baixíssima solubilidade em água, portanto, não conseguindo dissociar, produzindo poucas hidroxilas em solução aquosa.

2) Quanto a Solubilidade em Água:

a) Solúveis: são solúveis as bases dos metais alcalinos (grupo 1) e o hidróxido de amônio (NH4OH).

Ex.: NaOH e KOH.

b) Pouco Solúveis: são parcialmente solúveis as bases dos metais alcalino-terrosos (grupo 2). Ex.: Ca(OH)2 e Ba(OH)2.

c) Insolúveis: são insolúveis em água as demais bases. Ex.: Fe(OH)2 e Al(OH)3.

1.2.3. Principais Bases e suas Aplicações

a) Hidróxido de Sódio (NaOH) – é conhecida como soda cáustica e está presente nos limpadores de forno e desentupidores de pia. É também aplicada na produção de sabão a partir de óleos e gorduras.

b) Hidróxido de Magnésio (Mg(OH)2) – é uma base insolúvel em água, comercializada misturada a água como leite de magnésia e utilizado pra combater a azia.

c) Hidróxido de Cálcio (Ca(OH)2) – utilizado nas pinturas a cal (caiação) e na preparação de argamassa. É conhecido como cal apagada, cal extinta e, quando misturado à água, é conhecido como água de cal ou leite de cal.

d) Hidróxido de Alumínio (Al(OH)3) – é usado em alguns medicamentos para combater a acidez estomacal.

e) Hidróxido de Amônio (NH4OH) – a amônia é de importância fundamental para a humanidade, pois, a partir dela, são produzidos os fertilizantes, que permitem o aumento da produção de alimentos. Esse tipo de hidróxido também é encontrado em produtos de limpeza à base de amoníaco.


1.3. Sais

Sais são compostos capazes de se dissociar na água liberando íons dos quais pelos menos um cátion é diferente de H3O

+ e pelo menos um ânion é diferente de OH-. Exemplos:

Outra possibilidade de interpretar a formação dos Sais é a partir da Reação de Neutralização. A Reação de Neutralização é a reação entre ÁCIDO e BASE onde ocorre a neutralização do caráter ácido e básico pela formação de moléculas de ÁGUA. Junto da reação de neutralização ocorre a formação do SAL. Portanto, podemos chamar essa reação também por reação de salificação.

Exemplos:

HCl(aq) + NaOH(aq) → NaCl(aq) + H2O(l)2H3PO4(aq) + 3Ca(OH)2(aq) → Ca3(PO4)2(aq) + 6H2O(l)

H2SO4(aq) + Ba(OH)2(aq) → BaSO4(aq) + 2H2O(l)

2HNO3(aq) + Mg(OH)2(aq) → Mg(NO3)2(aq) + 2H2O(l)

1.3.1. Nomenclatura dos Sais

A nomenclatura dos Sais é formada a partir do nome do Ânion do ácido de origem, e, do nome do Cátion oriundo da base. Obedecendo à expressão a seguir.

Nome do Ânion de Nome do Cátion + (valência do cátion)

Exemplos:

a) NaCl – Cloreto de Sódio c) KNO3 – Nitrato de Potássio b) FeSO4 – Sulfato de Ferro II d) PbI4 – Iodeto de Chumbo IV

Nomenclatura dos Ânions: os ácidos (hidrácidos ou oxiácidos) em solução aquosa sofrem ionização, dando origem aos ânions.

Ácido → H+ + Ânion Exemplo: HNO3 → H+ + NO3-

Assim, a nomenclatura do ânion é derivada do nome do ácido correspondente, trocando-se a terminação conforme a tabela a seguir.



Ácido SalÍdrico Eto

Ico AtoOso Ito

Exemplo:

HNO3: Ácido NitrícoNO3

1-: Nitrato

1.3.2. Solubilidade dos Compostos Inorgânicos em Água

São SOLÚVEIS:

• Compostos dos elementos do Grupo 1; • Compostos de amônio (NH4

+); • Cloretos (Cl-), Brometos (Br-) e Iodetos (I-), exceto os de Ag+, Hg2

+2 e Pb+2*; • Nitratos (NO3-), Cloratos (ClO3-) e Percloratos (ClO4-); • Sulfatos (SO4

-2), exceto os de Ca+2, Sr+2, Ba+2, Pb+2, Ag+, Hg2+2**.

* PbCl2 é levemente solúvel. ** Ag2SO4 é levemente solúvel.

São INSOLÚVEIS:

• Carbonatos (CO3-2), Cromatos (CrO4

-2) e Fosfatos (PO4-3), exceto os dos elementos do grupo

1 e NH4+; • Sulfetos (S-2), exceto os dos elementos do Grupo 1 e 2 e NH4+; • Hidróxidos (OH-) e óxidos (O-2), exceto os dos elementos do Grupo 1 e 2*.

* Ca(OH)2 e Sr(OH)2 levemente solúveis; Mg(OH)2 é muito pouco solúvel.

1.3.3. Sais Importantes e suas Aplicações

a) Cloreto de sódio (NaCl) – sólido solúvel em água, obtido da água do mar e retirado de minas (sal-gema). É usado na alimentação, na produção de hidróxido de sódio e gás cloro.

b) Nitrato de potássio (KNO3) – sólido solúvel em água, que entra na composição da pólvora comum; usado em fertilizantes.

c) Carbonato de cálcio (CaCO3) – sólido branco, insolúvel em água; quando bastante puro, constitui o mármore. Aparece nos calcários e é usado na fabricação da cal (CaO).

d) Cloreto de potássio (KCl) – sólido branco, solúveis em água, que entra na composição de adubos, servindo de fonte de potássio para as plantas.

e) Hipoclorito de sódio (NaClO) – constitui a parte ativa da água sanitária. Libera cloro com facilidade e disso decorre o seu poder bactericida e alvejante.

f) Sulfato Cúprico (CuSO4) – sólido solúvel em água, empregado na cobreação de peças e como fungicida na agricultura.


g) Clorato de potássio (KClO3) – entra na composição de alguns tipos de pólvora.

h) Sulfato de alumínio (Al2(SO4)3) – empregado no curtimento de peles e no tratamento de água.

i) Nitrato de prata (AgNO3) – usado para cauterizar feridas e verrugas, e também na obtenção de outros sais de prata, como o cloreto e o brometo de prata, usados em fotografia.

j) Carbonato de sódio (Na2CO3) – empregado na fabricação do vidro.

l) Bicarbonato de sódio (NaHCO3) – é usado na culinária e como antiácido para combater azia.

1.4. Óxidos

São compostos binários onde o oxigênio é o elemento mais eletronegativo. Todos os óxidos apresentam o ânion Óxido ([O]2-) na sua estrutura.

Apresentam fórmula geral:

Assim, podem-se encontrar inúmeros óxidos diferentes no nosso cotidiano.

Exemplos:

Na2O, MgO, CaO, Fe2O3, CuO, Cr2O3, ZnO, Al2O3, PbO2, CO2, CO, B2O3, NO, NO2, SO3, Cl2O6, Cl2O7, XeO4, XeO3.

1.4.1. Nomenclatura dos Óxidos

A nomenclatura oficial da IUPAC para os óxidos é dada por:

Exemplos:

CO2: dióxido de (mono)carbono SO3: trióxido de (mono)enxofre Al2O3: trióxido de dialumínio Na2O: monóxido de disódio

Os Óxidos Iônicos podem ser nomeados a partir da seguinte nomenclatura usual.



Exemplos:

CaO: óxido de cálcio ZNO: óxido de zinco Al2O3: óxido de alumínio Na2O: óxido de sódio

Na nomenclatura usual para elementos que formam mais de um cátion:

a) Pode-se informar a carga do cátion por meio de algarismos romanos.

Exemplos:

FeO: Óxido de Ferro II Fe2O3: Óxido de Ferro III

b) Pode-se também usar a terminação OSO adicionada ao nome do cátion de menor carga e a terminação ICO adicionada ao nome do cátion de carga maior.

Exemplos:

FeO: Óxido de FerrOSO Fe2O3: Óxido de FérrICO

1.4.2. Classificação dos Óxidos

a) Óxidos Básicos: são óxidos de acentuado caráter iônico onde os elementos ligados ao oxigênio apresentam NOX baixo (geralmente 1+, 2+ e 3+). Reagem com a água formando Bases (Hidróxidos). Exemplos: Na2O, K2O, CaO, MgO.

Principais reações:

Exemplos:

CaO(s) + H2O(l) → Ca(OH)2(aq)

Na2O(s) + H2O(l) → 2NaOH(aq)

Exemplos:

CaO(s) + H2SO4(aq) → CaSO4(aq) + H2O(l)

Na2O(s) + 2HCl(aq) → 2NaCl(aq) + H2O(l)


b) Óxidos Ácidos: são óxidos com elevado caráter covalente que apresentam NOX altos (geralmente 7+, 6+ e 5+) para o elemento ligado ao oxigênio. Reagem com a água formando Ácidos. Exemplos: SO3, P2O5, CO2, Cl2O7.

Principais Reações:

Exemplos:

SO3(g) + H2O(l) → H2SO4(aq)

P2O5(g) + 3H2O(l) → 2H3PO4(aq)

Exemplos:

SO3(g) + Mg(OH)2(aq) → MgSO4(aq) + H2O(l)

CO2(g) + Ca(OH)2(aq) → CaCO3(s) + H2O(l)

c) Óxidos Anfóteros: São óxidos de caráter intermediário entre o iônico e o covalente formados geralmente por elementos metálicos de pequena eletropositividade. Possuem caráter ambíguo (anfótero), reagindo de formas diferentes conforme a outra substância reagente. Não reagem com a água, porém, reagem com ácidos e bases. Exemplos: Al2O3, ZnO, Cr2O3, PbO, PbO2.

Principais Reações:

Exemplos:

ZnO(s) + H2SO4(aq) ZnSO4(aq) + H2O(l)

Al2O3(s) + 6HCl(aq) 2AlCl3(aq) + 3H2O(l)

Exemplos:

ZnO(s) + Ca(OH)2(aq) CaZnO2(aq) + H2O(l)

Al2O3(s) + 2NaOH(aq) 2NaAlO2(aq) + H2O(l)

d) Óxidos Neutros: são óxidos covalentes com comportamento “INERTE”, ou seja, não reativos. Não reagem com a água, ácidos ou bases. Exemplos: CO, NO, N2O.


Questões

1. (UEMG – 2015)

Observe a tirinha:

http://hquimica.webnode.com.br/charges-humoradas/. Acesso em 2/5/2014

A personagem da tirinha de humor mandou cuspir a substância porque uma importante pro-priedade do ácido sulfúrico é ser

a) amargo. b) cáustico. c) venenoso. d) corrosivo.

2. (IFPE – 2014)

A chuva ácida é muito prejudicial para o meio ambiente e um dos fatores que mais contribuem para seu aparecimento é a queima de combustíveis fósseis, como carvão e petróleo. Da quei-ma desses combustíveis, dois subprodutos, enxofre e nitrogênio, reagem com o oxigênio do ar, formando os gases dióxido de enxofre e óxido de nitrogênio. Ao final do processo, formam-se os ácidos sulfúrico e nítrico. Das alternativas abaixo, assinale a que apresenta as fórmulas mole-culares dos ácidos sulfúrico e nítrico, respectivamente.

a) H2SO3 e HNO3b) H3SO3 e HNO2c) H2SO4 e HNO3d) HNO3 e H2SO5e) H4S2O7 e HNO5

3. (UNIFOR – 2015)

O ácido fluorídrico, ou fluoreto de hidrogênio anidro, apresenta-se como líquido até 19,5°C, é um ácido do grupo dos hidrácidos. É um gás ou vapor esverdeado, de fórmula HF. Apresenta-se em solução como líquida incolor e fumegante de odor penetrante. pK = 3,19.

(FONTE: http://pt.wikipedia.org/wiki/%C3%81cido_fluor%C3%ADdrico).


O ácido clorídrico, HCl, é um ácido inorgânico forte, seu pKa = – 6,3, o que significa que, em solução, o seu hidrogênio é facilmente ionizável, ficando livre na solução, fazendo com que o pH desta seja muito baixo. Em sua forma comercial é também conhecido como ácido muriáti-co. Sua aparência é de um líquido incolor ou levemente amarelado. Altamente higroscópico, ou seja, absorve água da atmosfera, por isso o frasco deve permanecer bem vedado para não variar a sua concentração. Outro motivo pra que o frasco permaneça fechado é que, em altas concentrações, o ácido exala vapores altamente irritantes para os olhos e nariz.

(FONTE: http://www.infoescola.com/quimica/acidocloridrico).

O ácido bromídrico é formado pela dissolução de moléculas diatômicas de brometo de hidro-gênio, HBr, em água. Possui pKa = − 9, fazendo-o um ácido forte. É um dos ácidos minerais mais fortes conhecidos

(FONTE: http://pt.wikipedia.org/wiki/%C3%81cido_brom%C3%ADdrico).

Acima três importantes substâncias foram apresentadas: HF, HCl e HBr. Sobre estas, analise as afirmações a seguir.

I – A temperatura de ebulição do HF é a menor dentre as substâncias citadas no texto.II – Devido a seu baixo grau de dissociação, todos os haletos citados pouco dissociam em pre-sença de água.III – Ao serem associados, um a um, ao vinagre puro, todos agiram como ácidos e a menor força ácida dentre estes será a do acido fluorídrico.

É correto apenas o que se afirma em:

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

4. (Centro Universitário São Camilo – 2014)

Um frasco fechado desse medicamento contém ________ mol de hidróxido de alumínio. O hi-dróxido de alumínio é uma substância ________ em água destilada.

Assinale a alternativa que preenche, correta e respectivamente, as lacunas do texto.

a) 0,12 – insolúvelb) 0,08 – insolúvelc) 0,08 – solúveld) 0,12 – solúvele) 0,10 – solúvel

5. (ESCS – 2015)

Em 2013, o comércio internacional de minério de ferro foi de 1,23 bilhão de toneladas, dado que ilustra claramente o fenômeno da globalização. Nesse cenário, o Brasil ocupa posição de destaque porque possui a segunda maior reserva do planeta, em termos de ferro contido no minério. Os dois principais minérios encontrados no Brasil são a hematita (Fe2O3) e a magnetita (Fe3O4). O ferro também é comumente encontrado na siderita (FeCO3).



Assinale a opção que apresenta as nomenclaturas oficiais dos compostos correspondentes aos minerais hematita e siderita, respectivamente.

a) óxido de ferro (II) e carbeto de ferro (III)b) óxido de ferro (II) e carbonato de ferro (III)c) óxido de ferro (III) e carbonato de ferro (II)d) óxido de ferro (III) e carbeto de ferro (II)

6. (UNITAU – 2015)

As substâncias químicas CO2, CaO, (NH3)3PO4, NH4OH, HCN, NaHCO3, NO2 e SO3 são classifica-das, respectivamente, como

a) óxido básico, óxido básico, base, base, ácido, sal, óxido ácido e óxido básico.b) óxido ácido, óxido básico, sal, base, ácido, sal, óxido ácido e óxido ácido.c) óxido ácido, óxido ácido, base, sal, ácido, sal, óxido básico e óxido básico.d) óxido básico, óxido ácido, sal, base, ácido, óxido ácido, óxido ácido e óxido ácido.e) óxido ácido, óxido básico, sal, sal, ácido, sal, óxido ácido e óxido básico.

7. (IFPE – 2015)

A mistura hidróxido de alumínio + carbonato de magnésio é indicada no tratamento da azia (quei-mação), esofagite de refluxo (inflamação da mucosa esofágica produzida pelo refluxo do conte-údo ácido estomacal) e hiperacidez. Essa mistura funciona como um antiácido, pois neutraliza quantidades existentes do ácido estomacal (ácido clorídrico), mas não possui efeito direto na pro-dução deste. A ação promove o alívio dos sintomas de hiperacidez. Assinale a alternativa que indica, respectivamente, as fórmulas corretas do hidróxido de alumínio e carbonato de magnésio.

a) Al(OH)3 e MgCO3b) Al(OH)3 e Mg2CO3c) Al(OH)2 e Mg2CO4d) Al3(OH)2 e Mg2CO4e) Al3(OH)4 e Mg3CO5

8. (UNIRG – 2015)

Dadas as seguintes equações químicas e tendo em mente a teoria ácido-base de Lowry e Brönsted:

HCl + H2O H3O+ + Cl –

NH3 + H2O NH4+ + OH –

NH3 + HCl NH4+ + Cl –

Assinale a única alternativa correta.

a) NH4+ é a base conjugada de NH3.b) A molécula de H2O funciona como espécie anfiprótica.c) HCl e H3O

+ formam um par ácido-base conjugado de Lowry e Brönsted.d) Num par ácido-base conjugado de Lowry e Brönsted, quanto mais forte é o ácido, mais for-

te é a sua base conjugada.

Gabarito: 1. D 2. C 3. B 4. A 5. C 6. B 7. A 8. B


2. CINÉTICA QUÍMICA

Através de estudos termodinâmicos é possível determinar se uma reação é ou não espontânea, ou se é exotérmica ou endotérmica. Esses estudos, no entanto, nada nos informam a cerca da velocidade com que a reação ocorre nem acerca das condições particulares necessárias para uma velocidade razoável de formação do produto. Muitas vezes uma reação termodinamicamente favorável pode não ocorrer em certas condições experimentais. Por exemplo, cálculos termodiâmicos indicam que uma mistura dos gases de hidrogênio e cloro deve reagir espontaneamente. No entanto, se a mistura encontrar-se no escuro e à temperatura ambiente, a reação não ocorre de forma perceptível. A exposição da mistura à luz ou à faísca elétrica pode, entretanto, produzir uma reação explosiva da mistura com formação de gás clorídrico. A cinética química tem como objeto de estudo a velocidade da reação, os fatores que interferem na velocidade de reação e os mecanismos de reação, isto é, a seqüência de etapas pelas quais uma reação se processa.

2.1. Velocidade Média de uma Reação

Para calcularmos a velocidade média de uma reação, devemos tomar uma substância que participa da reação como referência e determinarmos a quantidade dessa substância que foi consumida ou produzida num certo intervalo de tempo, assim obtemos a Velocidade Média Relativa (VmX). A velocidade média relativa é normalmente calculada pela relação entre a variação da concentração molar da substância (reagente ou produto) tomada como referência e o intervalo de tempo considerado. Matematicamente temos:

onde:

• Vm = velocidade média; • ∆ [Reagente] = variação da concentração molar da substância tomada como referência; • ∆tempo = intervalo de tempo.

A velocidade média de uma reação pode, portanto, ser expressa por mol/L · min, mol/L · s, mol/L · h, etc. Como o símbolo ∆ corresponde sempre à diferença entre o estado final e o inicial, quando a substância tomada como referência, no cálculo da velocidade média, for consumida durante a reação (reagente), essa variação terá valores negativos. Para evitar, no entanto, o aparecimento de velocidades negativas, coloca-se o sinal negativo na expressão, para dar significado a velocidade de consumo dos reagentes.

Considerando que a proporção entre o número de mols das substâncias participantes de uma reação nem sempre é de 1:1, as velocidades de modificação das concentrações das substâncias podem variar de acordo com o coeficiente estequiométrico da substância na reação.



Em vista disso, a Velocidade Média da Reação (Vm), como um todo, é fornecida pela relação entre as velocidades médias de consumo ou produção da substância relativa e o correspondente coeficiente da equação química.

Por exemplo, para a reação:

C2H5OH (l) + 3O2 (g) → 2CO 2(g) + 3H2O (g)

quando 1 mol de álcool etílico (C2H5OH) consome 3 mols de oxigênio e produz 2 mols de dióxido de carbono e 3 mols de água e que, em determinadas condições experimentais, se processa com o consumo de 0,6 mol de C2H5OH por minuto, temos:

VmC2H5OH = 0,6 mol/min VmO2 = 1,8 mol/min VmCO2 = 1,2 mol/min VmH2O = 1,8 mol/min

e, a velocidade média da reação será:

2.2. Fatores que Influenciam na Velocidade das Reações Químicas

2.2.1. Pressão

Verifica-se experimentalmente que, no caso de reações com pelo menos um reagente gasoso, um aumento de pressão acarreta um aumento na velocidade.

2.2.2. Superfície de contato

Nas reações das quais um sólido participa, a velocidade será tanto maior quanto maior for a superfície de contato desse sólido, uma vez que isso aumenta o número de colisões entre as moléculas reagentes. Um exemplo disso é o que nota-se facilmente quando uma esponja de aço enferruja muito mais rápido que um prego.

2.2.3. Temperatura

Os alimentos estragam mais rapidamente em temperatura ambiente do que quando guardados numa geladeira ou freezer, o vinho azeda mais rapidamente num ambiente aquecido. Esses fatos mostram que existe uma relação entre velocidade de reação e temperatura.

Quando maior for a temperatura, maior será a velocidade de reação.


2.2.4. Concentração

Chama-se de reação elementar àquela em que os produtos se formam após uma única colisão entre as moléculas reagentes. Assim, para essas reações aplica-se a Lei de Ação das Massas.

Observe o exemplo: CO(g) + NO2(g) → CO2(g) + NO(g)

A lei de velocidade (ou lei cinética) é V = k [CO].[NO2]

V = velocidade da reação. k = cte de velocidade (característica da reação e temperatura). [CO] e [NO2] = concentração de molares de CO e NO2.

Portanto, aplicando-se genericamente, temos: V = [ X ]m · [ Y ]n

onde

m = ordem da reação em relação a X n = ordem da nação em relação a Y m + n = ordem global de reação

Em reações não-elementares que são aqueles que ocorrem por meio de duas ou mais etapas elementares compondo o mecanismo de reação, a Lei de Ação das Massas é aplicada a partir da etapa mais lenta da reação.

Considere o seguinte exemplo:

A etapa lenta é que determina a velocidade de reação e, consequentemente, a lei de velocidade.

Portanto: V = k [H2].[NO]2

Não há possibilidade de saber se a reação é elementar ou não apenas pela equação química. Assim, o enunciado deve informar qual é a etapa lenta ou apresentar resultados experimentais para basear a análise. Quando nada é informado, considere o processo elementar.

2.2.5. Catalisador

Catalisador é uma substância que aumenta a velocidade de uma reação sem ser efetivamente consumida no processo.



A adição de um catalisador à reação fornece um novo caminho para essa reação, com uma energia de ativação menor. O novo caminho corresponde a um novo mecanismo, envolvendo um complexo ativado diferente. Como a energia de ativação é mais baixa, é maior o número de partículas que conseguem superá-las a uma certa temperatura e concentração, e, consequentemente, a velocidade de reação é aumentada. Nos diagramas a seguir estão representados, genericamente, o efeito de um catalisador.


Questões

1. (UERJ – 2016)

Para diferenciar os hidrocarbonetos etano e eteno em uma mistura gasosa, utiliza-se uma rea-ção com bromo molecular: o etano não reage com esse composto, enquanto o eteno reage de acordo com a seguinte equação química:

Considere um cilindro de capacidade igual a 10 L, contendo apenas esses hidrocarbonetos em uma mistura com massa igual a 200 g. Ao se adicionar bromo em excesso à mistura, todo o ete-no reagiu, formando 940 g de 1,2w-dibromoetano.

A concentração inicial de etano, em mol.L–1, no interior do cilindro, corresponde a:

a) 0,1b) 0,2c) 0,3d) 0,4

2. (PUCSP – 2016)

O ânion bromato reage com o ânion brometo em meio ácido gerando a substância simples bro-mo segundo a equação:

BrO3– (aq) + 5 Br– (aq) + 6 H+ (aq) → 3 Br2(aq) + 3 H2O(l)

A cinética dessa reação foi estudada a partir do acompanhamento dessa reação a partir de dife-rentes concentrações iniciais das espécies BrO3

– (aq), Br– (aq) e H+ (aq).

Ao analisar esse processo foram feitas as seguintes observações:

I – Trata-se de uma reação de oxidorredução.II – O ânion brometo (Br–) é o agente oxidante do processo.III – A lei cinética dessa reação é v = k[BrO3

–][Br–][H+]2.


Pode-se afirmar que estão corretas

a) I e II, somente.b) I e III, somente.c) II e III, somente.d) I, II e III.

3. (UEPA – 2015)

De um modo geral, a ordem de uma reação é importante para prever a dependência de sua velocidade em relação aos seus reagentes, o que pode influenciar ou até mesmo inviabilizar a obtenção de um determinado composto. Sendo assim, os dados da tabela abaixo mostram uma situação hipotética da obtenção do composto “C”, a partir dos reagentes “A” e “B”.

A partir dos dados da tabela acima, é correto afirmar que a reação: A + B → C, é de:

a) 2ª ordem em relação a “A” e de ordem zero em relação a “B”b) 1ª ordem em relação a “A” e de ordem zero em relação a “B”c) 2ª ordem em relação a “B” e de ordem zero em relação a “A”d) 1ª ordem em relação a “B” e de ordem zero em relação a “A”e) 1ª ordem em relação a “A” e de 1ª ordem em relação a “B”

4. (FCM – 2015)

Conhecer os fundamentos teóricos da cinética química é de grande importância, principalmen-te para as indústrias químicas. Afinal, acelerando-se as reações, reduz-se o tempo gasto com a produção, tornando os processos químicos mais econômicos e os produtos finais mais com-petitivos no mercado. Com relação à cinética das reações, considere o mecanismo abaixo da reação de decomposição do peróxido de hidrogênio em presença de íons iodeto.

Etapa 1: H2O2(aq)+ I–(aq) → H2O(l) + IO–(aq) (lenta) Etapa 2: H2O2(aq) + IO–(aq) → H2O(l) + O2(g) + I–(aq) (rápida)

Com base no mecanismo, assinale a alternativa correta.

a) O íon IO – (aq) é o intermediário da reação. b) O íon I – (aq) atua aumentando a energia de ativação. c) A água é o complexo ativado da reação. d) A lei de velocidade do processo é v = k [H2O2]

2. e) A segunda etapa é a determinante da velocidade.



5. (IFGO – 2016)

Os catalisadores são substâncias utilizadas com o intuito de acelerar a velocidade das reações químicas. De uma forma geral, esses compostos não são consumidos durante as reações. As-sim, o efeito que causam para acelerar a velocidade das reações é

a) aumentar a energia de ativação.b) não formar o complexo ativado.c) gerar instabilidade dos produtos.d) reduzir a energia de ativação.e) alterar os produtos obtidos na reação.

6. (IFPE – 2015)

A cinética química é parte da química que estuda a velocidade ou rapidez das reações químicas e, se controlarmos algumas delas, podemos tirar proveito de seus efeitos, por exemplo, se você deixa o leite líquido fora da geladeira, em algumas horas ele pode ficar azedo e, no entanto, se colocado na geladeira, pode durar dias. Já para cozinhar os alimentos, utilizamos a panela de pressão porque nela podemos atingir temperaturas maiores que 100°C, acelerando o cozi-mento. Para fazer com que as reações ocorram mais rapidamente, utilizam-se os catalisadores, que são substâncias aceleradoras da velocidade das reações, mas não são por elas consumidas. Analise as afirmações abaixo em relação aos catalisadores.

I – Os catalisadores aceleram a velocidade das reações químicas porque diminuem a energia de ativação.II – Os catalisadores aumentam a massa do produto obtido na reação.III – Os catalisadores transformam uma reação direta em uma reação inversa.IV – Os catalisadores aumentam as quantidades de calor liberados ou absorvidos nos processos químicos.V – Luz e calor também são considerados catalisadores, pois aceleram a velocidade das reações

É(São) verdadeira(s):

a) Apenas Ib) Apenas I e IIIc) Apenas I, II e IIId) Apenas I e Ve) Todas as afirmações

7. (UNITAU – 2015)

Analise as afirmativas abaixo sobre teoria das colisões e lei cinética, e assinale a alternativa que apresenta a(s) afirmativa(s) CORRETA(S).

I – A velocidade de uma reação química é dependente do número de choques.II – Quanto menor a energia de ativação, maior é a velocidade da reação química.III – O valor de ΔH para uma reação exotérmica é negativo e o valor de ΔH para uma reação en-dotérmica é positivo.IV – A temperatura não influencia a velocidade da reação química.


a) Apenas I e II estão corretas.b) Apenas II, III e IV estão corretas.c) Apenas I e III estão corretas.d) Apenas II, e III estão corretas.e) Apenas I, II e III estão corretas.

8. (PUC MG – 2015)

Considere a reação:

Cu(s) + 2H2SO4(aq) → CUSO4(aq) + 2 H2O(l) + SO2(g)

Essa reação foi realizada a partir de 5 g de Cu nas condições mencionadas na tabela abaixo.

Assinale a classificação, na ordem DECRESCENTE, das velocidades de acontecimento da reação.

a) 1 – 2 – 3 – 4b) 2 – 1 – 4 – 3c) 4 – 3 – 2 – 1d) 3 – 4 – 1 – 2

Gabarito: 1. B 2. B 3. A 4. A 5. D 6. A 7. C 8. A



3. EQUILÍBRIO QUÍMICO

Consideremos a reação hipotética entre a mols de A e b mols de B, produzindo x mols de X e y mols de Y em equilíbrio seja representada pela equação:

aA + bB ! xX + yY

No início da reação, as concentrações de A e B são máximas e as de X e Y são nulas. À medida que a reação se processa, as concentrações de A e B diminuem e, como consequência deste fato, a velocidade da reação de formação dos produtos diminui. Simultaneamente, as concentrações de X e Y aumentam e, como estão presentes no mesmo sistema, as moléculas X e Y também podem colidir e regenerar os reagentes através da reação inversa.

Como, à medida que o tempo passa, as concentrações de X e Y aumentam, a velocidade dessa reação também aumenta. Chega-se portanto, a um instante onde as velocidades das duas reações, a direta, V1 (formação de X e Y) e a inversa, V2 (regeneração de A e B) se igualam. Este é o instante no qual a reação química atinge o equilíbrio.

Aparentemente, no estado de equilíbrio, o sistema está “parado”, isto é, não ocorre mais nenhuma modificação observável. No entanto, verifica-se que tanto a reação direta como a reação inversa continuam a ocorrer, mas com velocidade iguais. Este fato explica porque ao atingir o equilíbrio, as concentrações das substâncias permanecem constantes: cada transformação de moléculas reagentes em produtos é compensada por uma transformação de moléculas de produtos em reagentes. Observe o gráfico.


Basicamente um sistema em equilíbrio é caracterizado por:

i) ser fechado ou se comportar como tal;

ii) apresentar reagentes e produtos, pois a reação não se processa totalmente;

iii) apresentar propriedades macroscópicas, isto é, aquelas que podem ser medidas (temperatura, pressão, concentração, etc.) constantes;

iv) apresentar os processos microscópicos, isto é, as reações diretas e inversas, ocorrendo simultaneamente e com a mesma velocidade. É por isso que o equilíbrio químico é chamado equilíbrio dinâmico.

3.1. Constante de Equilíbrio (K)

Vimos que quando um sistema atinge um equilíbrio, reagentes e produtos estão presentes no sistema. No entanto, a equação química que representa a reação não nos dá nenhuma informação a respeito de quanto de cada substância está presente no equilíbrio. Esta informação pode ser obtida através da constante de equilíbrio da reação.

Experimentalmente verifica-se que, num sistema de equilíbrio, as concentrações das substâncias são tais que guardam entre si uma relação genérica.

aA + bB ! xX + yY

A expressão da constante de equilíbrio é:

Os valores entre colchetes correspondem às concentrações molares das substâncias presentes no equilíbrio e os expoentes aos coeficientes estequiométricos das substâncias na equação química.

A expressão da constante de equilíbrio para a reação de formação de amônia e para a reação de formação de gás carbônico.

N2(g) + 3H2(g) ! 2NH3(g)

C(s) + O2(g) CO2(g)

Na expressão de Kc não devem ser incluídas substâncias no estado sólido. Isto porque a concentração dessas substâncias é sempre constante e seu valor está incorporado ao valor de Kc.

A constante de equilíbrio é característica de cada reação química e seu valor depende somente da temperatura.

Para qualquer reação química tem-se que quanto maior o valor de Kc, maior será o rendimento ou a extenção da reação, isto é, a concentração dos produtos presentes no sistema será maior do que a concentração dos reagentes. Inversamente, quanto menor o valor de Kc menor



o rendimento ou a extenção da reação, isto é, haverá maior concentração de reagentes em relação a de produtos.

Como a concentração molar de uma substância é dada em mol/litros, o valor numérico de Kc deveria ser acompanhado de unidades, no entanto, ele é geralmente, expresso por número puro.

3.2. Deslocamento do Equilíbrio Químico

Vimos anteriormente que quando um sistema atinge o equilíbrio, as concentrações das substâncias permanecem constantes. No entanto, é possível atuar sobre o sistema de modo a alterar (aumentar ou diminuir) a concentração das substâncias. Alterar as concentrações de uma substância presente no equilíbrio significa deslocar o equilíbrio químico. Em 1884, o químico francês Le Chatelier elaborou o seguinte princípio relacionado com o deslocamento de sistemas em equilíbrio.

Princípio de Le Chatelier: Quando um sistema em equilíbrio sofrer uma perturbação externa, o equilíbrio se desloca, isto é, as concentrações dos reagentes e produtos se alteram, no sentido de atenuar a perturbação imposta.

Entende-se por perturbação externa qualquer modificação nas condições de pressão e temperatura do sistema ou a adição ou retirada de uma ou mais substâncias presentes no equilíbrio.

3.2.1. Influência da concentração

Considerando a reação em equilíbrio: aA + bB ! xX + yY

Verifica-se que:

a) Se após atingido o equilíbrio, adicionarmos ao sistema mas A(ou B), o mesmo se comportará no sentido de consumir a substância adicionada. Para que isto ocorra parte de B(ou A) presente no sistema reage com parte de A (ou B) que foi adicionada. Com isso, as concentrações de X e Y aumentam: dizemos que o equilíbrio se deslocou no sentido de formação dos produtos (para a direita). É alcançado um novo estado de equilíbrio onde as concentrações das substâncias permanecem constantes, mas são diferentes das concentrações do estado anterior. Graficamente temos:


0 – t1: O sistema reage até atingir o equilíbrio;t1 – t2: O sistema está em equilíbrio;t2 – t3: Adição de reagentes ao sistema;t3 – t4: O equilíbrio se desloca: consumo do reagente adicionado e formação dos produtos;t4 – ...: Novo estado de equilíbrio é alcançado.

b) Se após atingido o equilíbrio adicionarmos ao sistema mais X ou Y verifica-se que o equilíbrio se comporta no sentido de consumir essas substâncias. O equilíbrio se desloca para a esquerda, ou seja, ocorre aumento na concentração dos reagentes.

c) Se após atingirmos o equilíbrio retirarmos do sistema algum reagente, A ou B, o sistema se comportará no sentido de repor a substância retirada. Isso ocorre graças à reação entre X e Y. Consequentemente a concentração dos produtos diminui e a dos reagentes volta a aumentar. Neste caso o equilíbrio se desloca no sentido de formação dos reagentes (para a esquerda).

d) Se após atingido o equilíbrio retirarmos do sistema algum produto X ou Y, o sistema tenderá a repor estas substâncias através da reação entre A e B. O equilíbrio, nesse caso, se desloca no sentido dos produtos (para a direita).

3.2.2. Influência da Temperatura

Se a temperatura de um sistema em equilíbrio é alterada, o sistema tenderá a:

• Absorver energia, no caso de aumento de temperatura. • Libertar energia, no caso de diminuição de temperatura.

Assim um aumento de temperatura desloca o equilíbrio no sentido reação endotérmica. Já o a diminuição de temperatura desloca o equilíbrio no sentido da reação exotérmica.

3.2.3. Influência da Pressão

Quando num sistema em equilíbrio estão presentes gases, alterações na pressão sobre o sistema podem deslocar o equilíbrio.

O aumento de pressão sobre o sistema diminui seu volume. O equilíbrio se desloca no sentido em que ocorre contração de volume. Ao contrário, a diminuição de pressão ocasiona aumento do volume do sistema. O equilíbrio, então, se desloca no sentido em que ocorre expansão de volume. Haverá contração de volume quando o número de mols dos reagentes gasosos for maior do que o número de mols dos produtos gasosos; haverá expansão de volume quando o número de mols dos produtos for maior que o número de mols dos reagentes. Quando o número de mols dos reagentes e produtos forem iguais não ocorrerá expansão ou contração de volume. Neste caso, alterações não deslocam o equilíbrio.

Observe o seguinte exemplo: N2(g) + 3 H2(g) ! 2 NH3(g)

No exemplo, um aumento da pressão desloca o equilíbrio químico no sentido de formação de produtos. Já uma diminuição da pressão do sistema desloca o equilíbrio químico no sentido de formação de reagentes.



4. PRODUTO IÔNICO DA ÁGUA

A água é uma substância considerada um eletrólito fraco. Assim, à 25°C, em um litro de água existem aproximadamente 55,5 mols de moléculas de água. Dessas moléculas de água cerca de 1.10–7mols estão ionizadas, produzindo na solução aquosa cerca de 1.10-7mols de íons H+ (H3O

+) e 1.10–7mols de íons OH–. Em qualquer amostra de água pura existem moléculas de água e íons H+ e OH–. A presença de íons H+ e OH– na água ocorre em função do processo de auto ionização das moléculas de água, representado pela equação simplificada:

H2O ! H+ + OH–

Aplicando-se a expressão de lei de equilíbrio químico para esta sistema temos:

Mas, como a concentração da água ([H2O]) é constante, aproximadamente 55,5mol.L-1. Assim, pode-se incorporá-la ao valor de Kc e obter uma nova constante. Esta constante é chamada de Produto Iônico da Água (Kw).

Kw = [H+] · [OH–]

Na temperatura de 25°C Kw vale 1,0 · 10-14 Kw aumenta com a temperatura

Portanto, em uma amostra de água pura na temperatura de 25°C, observa-se que a concentração dos íons H+ e OH- é de 1.10-7mol.L-1.

Quando um ácido é adicionado à água, íons H+ são introduzidos no sistema e o equilíbrio iônico da água é afetado. A [H+] aumenta (se torna maior que 10-7 mol.L-1), a de [OH– ] diminui (se torna menor que 10-7 mol.L-1) mas o produto [H+] · [OH– ] continua igual a Kw. Numa solução básica a [OH– ] é maior do que 10-7 mol.L-1, a de [H+] é menor do que 10-7 mol.L-1, mas da mesma forma que nas soluções ácidas o produto [H+] · [OH– ] é igual a Kw.

4.1. Potencial Hidrogeniônico (pH) e Potencial Hidroxilicoiônico (pOH)

O conhecimento da molaridade dos íons H+ ou OH– de uma solução aquosa permite classificá-la como ácida ou básica. No entanto, este procedimento tem o inconveniente de nos obrigar trabalhar com concentrações de íons muito pequenas, representadas por potências de dez com expoente negativo.

Portanto, para facilitar o entendimento das condições de acidez e basicidade dos sistemas aquosos, Sorensen propõem uma maneira mais simples de determinar essas características na solução. Ele introduz o conceito pH (potencial hidrogeniônico) que determina matematicamente a concentração de íons H+ no sistema aquoso, assim, o pH é um número puro que indica uma determinada concentração de íons H+ em solução. Matematicamente, o pH é dado pelo cologaritmo da concentração molar dos íons H+ na solução aquosa conforme a expressão abaixo.


De maneira semelhante o potencial hidroxilicoiônico (pOH) mostra a concentração dos íons OH– em solução e é determinado matematicamente pela expressão a seguir.

Em vista da definição de pH, à temperatura padrão de 25°C, pode-se classificar os sistemas aquosos da seguinte maneira.

Meio Neutro: [H+] = [OH– ] = 1.10-7mol.L-1 assim o pH é igual a 7 (pH = 7).Meio Ácido: [H+] > [OH– ] assim o pH varia entre 0 e 7 (pH < 7).Meio Alcalino: [H+] < [OH– ] assim o pH varia entre 7 e 14 (pH > 7).

A partir das atribuições de valores de pH aos sistemas aquosos pode-se construir uma escala de pH padrão para a temperatura de 25°C. Observe a escala a seguir.

4.2. Indicadores ácido-base

Os indicadores ácido-base são, em geral, ácidos fracos representados genericamente por Hlnd e que apresentam o seguinte equilíbrio:

Hlnd ! H+ + Ind–

As moléculas Hlnd e os íons Ind– são espécies que apresentam cores diferentes. Assim, em meio aquoso mais ácido do que a faixa de viragem há o predomínio de uma cor e em meio mais básico do que a faixa de viragem de outra. Isto porque em solução ácida o equilíbrio está deslocado para o lado esquerdo e, portanto, a espécie Hlnd predomina juntamente com a sua cor correspondente. Em solução básica o equilíbrio está deslocado para a direita e os íons Ind–

predominam salientando sua cor. Já em meios aquosos cujo pH está dentro da faixa de viragem, as concentrações de HInd e Ind– são próximas, sem que haja preponderância de uma ou outra. Portanto, na faixa de viragem tem-se uma mistura das cores das moléculas de HInd e íons Ind– . Alguns exemplos de indicadores ácido-base são apresentados na tabela abaixo.


Questões

1. (UniCESUMAR – 2016)

A reação entre hidrogênio e iodo no estado gasoso forma o gás iodeto de hidrogênio (HI). Em determinadas condições, essa reação foi realizada em recipiente fechado, atingindo o equilí-brio como ilustra o gráfico a seguir

Nessas condições, pode-se afirmar que as concentrações molares de H2 e I2 no sistema inicial são, respectivamente,

a) [H2] = 0,08 mol.L–1 e [I2] = 0,08 mol.L–1.b) [H2] = 0,04 mol.L–1 e [I2] = 0,04 mol.L–1.c) [H2] = 0,02 mol.L–1 e [I2] = 0,04 mol.L–1.d) [H2] = 0,06 mol.L–1 e [I2] = 0,08 mol.L–1.e) [H2] = 0,08 mol.L–1 e [I2] = 0,04 mol.L–1.

2. (Unievangélica – 2015)

A síntese da amônia (NH3) foi desenvolvida pelo químico alemão Fritz Haber (1868-1934), utili-zando um sistema fechado, pela seguinte reação química:

N2(g) + 3 H2(g) ↔ 2 NH3(g) ΔH = – 46,1 kJ/mol

No princípio de deslocamento de equilíbrio, de acordo com as Leis de Le Chatelier, o aumento na produção de gás amoníaco (NH3) é otimizado

a) pela retirada de gás amoníaco do sistema.b) pela diminuição da pressão do sistema.c) pelo aumento da temperatura do sistema.d) pela diminuição da concentração de gás nitrogênio do sistema.

3. (Fac. Israelita de C. da Saúde Albert Einstein – 2016)

O NO, óxido nítrico, é um poluente atmosférico formado em câmaras de combustão ou devido à ação de descargas elétricas. A reação a partir dos gases nitrogênio e oxigênio pode ser repre-sentada pela equação:

N2(g) + O2(g) ! 2 NO(g) ΔH = 180 kJ

Sobre a formação do óxido nítrico é possível afirmar que:


I – Se a reação for realizada em recipiente rígido e fechado, mantendo-se a temperatura cons-tante, a pressão também se manterá constante.II – O aumento de temperatura aumenta o rendimento da formação do NO.III – Trata-se de um processo exotérmico, pois o produto apresenta maior energia do que os reagentes.

Pode-se dizer que

a) apenas as afirmações I e II estão corretas.b) apenas as afirmações I e III estão corretas.c) apenas as afirmações II e III estão corretas.d) todas as afirmações estão corretas.

4. (PUC MG – 2015)

Um equilíbrio químico é atingido quando a proporção entre os reagentes e produtos de uma reação química se mantém constante ao longo do tempo. A constante de equilíbrio K é um va-lor característico do equilíbrio que permite relacionar quantitativamente as concentrações dos reagentes e produtos no equilíbrio.

É CORRETO afirmar que a constante K é dependente:

a) da pressão.b) da temperatura.c) da velocidade da reação.d) da superfície de contato entre os reagentes.

5. (PUC ABC – 2015)

Considere o equilíbrio químico abaixo:

A(g) + B(g) ! 2C(g) + D(g)

Em um recipiente de 1 litro, foram misturados 0,5 mol de A e 0,5 mol de B. Depois de algum tempo, o sistema atingiu o equilíbrio, e o número de mol de C foi 0,5.

O valor da constante de equilíbrio é:

a) 0,125b) 0,25c) 0,5d) 1e) 1,25

6. (UEFS – 2015)

A constante de equilíbrio, Kc, expressa as diferentes tendências para as reações reversíveis e, no caso de diácidos fracos, a exemplo do ácido sulfídrico, pode-se determinar uma constante de ionização, Ka, para cada etapa de ionização, como mostra as equações químicas I e II.

I. H2S(aq) + H2O(l) ! HS–(aq) + H3O+(aq) Ka = 1,3 x 10–7

II. HS–(aq) + H2O(l) ! S2–(aq) + H3O+(aq) Ka = 7,1 x 10–15

Considerando-se as informações e os conhecimentos sobre equilíbrio químico, é correto afirmar:



a) O íon S2–(aq) é o ácido conjugado da base HS–(aq), em II.b) O valor do pH no sistema representado em I é maior do que o do pH no sistema II.c) A quantidade de íons HS–(aq) presentes em 1,0L de solução 1,0 molL–1de H2S(aq) é de 6,0 x

1023íons.d) A adição de íons H3O

+(aq), ao sistema representado em I, desloca o equilíbrio no sentido de formação de H2S(aq).

e) O valor da constante de ionização do ácido representado em II é calculado pela relação ka= [HS− ]

[S2− ][H3O+ ]

.

7. (UNITAU – 2015)

A absorção, a distribuição, o metabolismo e a excreção de drogas são processos que envolvem a passagem da droga através de membranas. Os salicilatos são ácidos fracos e as formas não io-nizadas são totalmente solúveis em lipídeos, atravessando rapidamente as membranas biológi-cas. A velocidade de absorção de salicilatos no trato gastrointestinal depende de vários fatores.

Considerando-se apenas o valor do Ka = 10–3 de um dado salicilato, bem como o pH 1,5 do suco gástrico e o pH 6,0 do fluído intestinal, afirma-se que

a) o salicilato é absorvido apenas no intestino.b) o salicilato é absorvido apenas no estômago.c) o salicilato é absorvido no estômago e no intestino, e a velocidade de absorção é maior no

estômago.d) o salicilato é absorvido no estômago e no intestino, e a velocidade de absorção é maior no

intestino.e) a velocidade de absorção do salicilato é baixa tanto no estômago como no intestino, pois

em ambos os casos prevalece a forma ionizada.

8. (UDESC – 2015)

Um estudante de química obteve uma solução indicadora ácido-base, triturando no liquidifica-dor algumas folhas de repolho roxo com água. Em seguida, ele dividiu a solução obtida em três tubos de ensaio (A, B e C) e no primeiro tubo adicionou uma pequena quantidade de vinagre (solução de ácido acético); no segundo alguns cristais de soda cáustica (NaOH), e no terceiro alguns cristais de sal para churrasco (NaCl), obtendo o resultado conforme mostra o quadro:

Se o estudante realizar outro experimento adicionando no tubo A KOH, no B HNO3 e no C KNO3, contendo a solução inicial extraída do repolho roxo, a coloração final, respectivamente será:

a) roxa, verde, roxa.b) roxa, vermelha, verde.c) verde, roxa, vermelha.d) vermelha, verde, roxa.e) verde, vermelha, roxa.

Gabarito: 1. D 2. A 3. A 4. B 5. D 6. D 7. C 8. E


5. QUÍMICA ORGÂNICA

A química orgânica é uma parte da química moderna com grande importância industrial e econômica. Ela envolve um número absurdamente grande de compostos químicos com aplicações nas mais diversas áreas.

Por muito tempo a química orgânica ficou vinculada aos compostos químicos relacionados aos seres vivos e as reações químicas associadas aos seus processos bioquímicos como sustentava a Teoria da Força Vital de Berzelius no inicio do século XIX. Assim, só organismos vivos como animais e plantas poderiam sintetizar compostos orgânicos uma vez que possuíam a tal de “força vital”.

Essa ideia foi derrubada ainda ao longo do século XIX a partir de experimentos como a Pirólise do Cianato de Amônio (Síntese de Whöler), realizada por Whöler em 1828, onde ele sintetiza uréia, um composto orgânico, a partir do cianato de amônio, um sal, composto inorgânico (mineral) que não teria a “força vital” sugerida por Berzelius. A reação a seguir mostra o processo descrito anteriormente.

Hoje, acredita-se que a química orgânica na verdade é considerada Química do Carbono pois são compostos formados por cadeias de átomos de carbono. A ideia de associar os compostos orgânicos ao carbono é antiga, o próprio Lavoisier ainda no século XVIII já havia construído essa relação. Mas, apenas em 1858, Kekulé lança uma definição moderna para química orgânica. Ele diz que “Química Orgânica é a parte da química que estuda os compostos de Carbono.” As ideias de Kekulé são sustentadas por alguns postulados a respeito das características dos átomos de Carbono.

Postulados de Kekulé:

1. O carbono é tetravalente;

2. As quatro ligações simples do carbono são iguais;

3. O carbono é capaz de formar cadeias carbônicas.



5.1. Tipos de Ligação do Carbono

Em função das características diferenciadas dos átomos de Carbono, as cadeias carbônicas são formadas por átomos de carbono ligados entre si de diferentes maneiras. Estas maneiras são:

a) Hibridização sp3: 4 ligações simples

Ângulo entre as ligações 109°28'.

b) Hibridização sp2: 1 ligação dupla e 2 ligações simples

Ângulo entre as ligações 120°.

c) Hibridização sp: 2 ligações duplas ou 1 ligação tripla e 1 ligação simples

Ângulo entre as ligações 180°.


5.2. Classificação dos Carbonos

Os átomos de carbono nas cadeias carbônicas são classificados conforme o número de ligações que os carbonos fazem entre si. Observe o quadro abaixo.

5.3. Classificação das Cadeias Carbônicas

As cadeias carbônicas são classificadas em:

1. Quanto ao tipo de ligações entre carbonos

a) Saturada: quando só existe ligações simples entre os átomos de Carbono;

b) Insaturada: quando, além das ligações simples, encontramos pelo menos uma ligação dupla e/ou tripla.



2. Quanto à classificação dos Carbono (à disposição dos átomos)

a) Normal: apresenta somente carbonos 1° e 2°, assim, o encadeamento segue uma sequência única;

b) Ramificada: apresenta pelo menos um Carbono 3° e/ou 4°, com isso, na cadeia surgem ramificações.

3. Quanto à natureza dos átomos (à presença de heteroátomo)

Heteroátomo: átomo diferente do Carbono ligado a cadeia carbônica, ou seja, entre átomos de Carbono.

a) Homogênea: na cadeia só existem átomos de Carbono, sem heteroátomo;

b) Heterogênea: quando existem outros átomos além do Carbono na cadeia, presença de heteroátomo.


4. Quanto ao tipo de Cadeia (ao fechamento da cadeia carbônica)

a) Aberta ou Acíclica: quando a cadeia apresenta mais de uma extremidade, o encadeamento dos átomos não sofre fechamento;

b) Fechada ou Cíclica: quando há fechamento na cadeia, formando-se um ciclo, núcleo ou anel.

As cadeias Fechadas podem ser classificadas como:

a) Alicíclicas: quando não há presença de anel aromático;

b) Aromáticas: quando existe anel aromático na estrutura.

Observação:

O Anel Aromático é constituído por 6 átomos de carbono ligados em forma de um hexágono regular, onde as ligações duplas estão deslocalizadas (ressonância π) e 6 hidrogênios. As estruturas podem ser representadas por:



As cadeias carbônicas também podem ser classificadas como alifáticas. São consideradas cadeias carbônicas alifáticas as cadeias abertas e homocíclicas. Já cadeias aromáticas e heterocíclicas não são consideradas alifáticas.

Outra distinção que pode aparecer é a classificação em cadeias carbônicas mistas, para esses autores, estas cadeias apresentam uma parte aberta e uma parte fechada.


5.4. Funções Orgânicas

As substâncias orgânicas são classificadas em funções químicas diferentes a partir dos grupos funcionais específicos. Os grupos funcionais diferenciam as funções químicas e suas propriedades.

Na tabela a seguir observa-se as principais funções orgânicas.



5.5. Propriedades Físicas dos Compostos Orgânicos

As propriedades físicas das substâncias dependem, fundamentalmente, dos seguintes fatores: polaridade das moléculas, forças de atração intermoleculares e massa molar. Por exemplo, em séries homólogas (compostos de mesma função com diferença de CH2), quanto maior a massa molecular maior serão os pontos de fusão e ebulição. Para comparar compostos de funções diferentes, devemos levar em conta, por exemplo, as forças intermoleculares que ocorrem entre as moléculas em cada função. Devemos analisar cada fator separadamente como se os demais não tivessem influência no resultado, ou a exerçam de forma igual.

5.5.1. Pontos de Fusão e Ebulição

Considere as seguintes substâncias e suas propriedades:

Observe que os pontos de fusão e ebulição crescem com o aumento da intensidade das forças de atração intermoleculares. Nota-se que entre o álcool e o ácido as interações intermoleculares são através de pontes de hidrogênio, sendo mais intensas no ácido do que no álcool.

A comparação entre os pontos de fusão e ebulição irá depender do fator que estivermos comparando. Se compararmos compostos de mesma função, o fator que incidirá será a massa molar das moléculas em questão, porém, se forem de mesma função, com iguais massas molares iguais, o fator decisivo será o tipo de cadeia.

Dois compostos da função álcool com massas molares diferentes apresentam as mesmas forças de interação intermoleculares (pontes de hidrogênio), logo, aquele que apresentar maior massa molar apresentará maiores pontos de fusão e ebulição.


Dois hidrocarbonetos alcanos, um de cadeia normal comparado a outro de cadeia ramificada, terá maiores pontos de fusão e ebulição o de cadeia normal por apresentar maior superfície de contato e por maior intensidade em suas interações intermoleculares.

Exemplo 1:

O butan-1-ol (C4H10O, massa molar= 74g/mol, PE = 117°C) terá PF e PE maiores que o propan-1-ol (C3H8O, massa molar = 60g/mol, PE = 97 °C).

Exemplo 2:

O n-pentano, alcano de cadeia normal e massa molar = 72g/mol, apresenta PE = 36°C, enquanto seu isômero, o neopentano, alcano de cadeia ramificada com a mesma molar do primeiro apresenta PE = 9,5°C, portanto, o composto de cadeia normal por apresentar uma superfície de contato maior apresenta suas propriedades físicas maiores que seu isômero de cadeia ramificada.

5.5.2. Comparação entre pontos de fusão e ebulição

a) Para compostos orgânicos com massas molares iguais ou próximas – a substância polar tem ponto de ebulição maior que a substância apolar;

Exemplo: PE do álcool > PE do hidrocarboneto – entre substâncias de igual polaridade a de maior força intermolecular terá maiores PF e PE;Exemplo: PE do ácido carboxílico > PE do álcool > PE do aldeído.

b) Para compostos orgânicos com forças intermoleculares semelhantes

c) a substância de massa molar maior terá maiores pontos de fusão e ebulição;

d) entre dois isômeros (mesma fórmula molecular, igual massa molar), os de forças intermoleculares mais intensas terão pontos de fusão e ebulição maior, ou seja, aqueles que apresentam estruturas que proporcionem maiores intensidades de interações intermoleculares terão suas propriedades maiores;

Exemplo 1: Cadeia normal > cadeia ramificadaExemplo 2: Ácido carboxílico > álcool, pois a intensidade das pontes de hidrogênio nos ácidos é maior que nos álcoois.

5.5.3. Densidade dos compostos orgânicos

A densidade dos compostos orgânicos depende principalmente de dois fatores: a massa molar e as interações intermoleculares. A densidade é calculada pela razão entre a massa da substância e o volume ocupado (d = m/V), sendo assim dependerá das massas dos átomos que formam as substâncias que formaram a massa das moléculas e das forças de atração entre as moléculas, quanto maior for a força de atração mais próximas estarão suas moléculas e consequentemente menor será o volume ocupado por elas.



Normalmente a comparação da densidade dos compostos orgânicos é feita com a densidade da água. De regra, a maioria dos compostos orgânicos tem densidade menor que a da água, porém os haletos orgânicos apresentam densidade maior que a da água.

Exemplo 1: água > hidrocarbonetoExemplo 2: CCl4 > água

5.5.4. Solubilidade em água

A solubilidade dos compostos orgânicos obedece a mesma regra geral da solubilidade das substâncias, ou seja, substâncias polares dissolvem substâncias polares, as apolares dissolvem as apolares, e assim, são denominadas miscíveis (solúveis). Quando as polaridades são diferentes as substâncias são denominadas imiscíveis (insolúveis).

Logo, os compostos orgânicos polares serão solúveis em água, enquanto as apolares serão insolúveis em água. Na prática os compostos orgânicos que apresentam oxigênio e halogênios na sua estrutura tendem a serem moléculas polares, principalmente os que apresentarem hidroxilas ou com o oxigênio na extremidade da molécula.

Os compostos que apresentam grande quantidade de C e H tendem a ser apolares. Quanto maior for a cadeia carbônica, maior será a sua apolaridade.

Exemplo: Entre os álcoois com a hidroxila no carbono 1, quanto maior for a cadeia carbônica menor será a solubilidade em água (solubilidade em g/100 g de H2O).

Pentan-1-ol < Butan-1-ol < propan-1-ol < etanol < metanol (2,3) (7,9) (∞) (∞) (∞)


Questões

1. (UNIFICADO – 2016)

O carbazol e o 9-metilcarbazol são substâncias nitrogenadas encontradas em quantidades muito pequenas no petróleo, podendo causar a degradação de derivados como a gasolina e o querosene de aviação.

NH

carbazol

N

CH3

9-metilcarbazol

Esses dois compostos

a) são isômeros óticos.b) possuem cadeia heterogênea.c) possuem cadeia saturada.d) possuem cadeia aberta.e) são hidrocarbonetos.

2. (Unievangélica – 2015)

Nos momentos de tensão, medo e pânico, são liberados no organismo do ser humano uma determinada quantidade de adrenalina (fórmula a seguir), que aumenta a pulsação cardíaca.

HO

OH

HN

OH

(R)

De acordo com os critérios de classificação de compostos orgânicos, esse composto pode ser classificado como

a) aromático, ramificado e heterogêneo.b) aromático, saturado e heterogêneo.c) alifático, normal e homogêneo.d) alicíclico, ramificado e heterogêneo.


3. (UFJF – 2015)

O composto a seguir, representado por sua estrutura química, é um metabólito importante de espécies de Leishmania.

NH2H3C

O OH

O O

H3C OH

As seguintes afirmações são feitas a respeito desse composto:

I. sua massa molar é igual a 291 g.mol–1.II. o carbono diretamente ligado à função orgânica amina é classificado como secundário.III. todos os átomos de carbonos externos aos dois ciclos possuem hibridização sp3.IV. sua estrutura química apresenta apenas um átomo de carbono quaternário.

Assinale a alternativa CORRETA.

a) Apenas as afirmações I e II são verdadeiras.b) Apenas as afirmações II e IV são verdadeiras.c) Apenas as afirmações I, III e IV são verdadeiras.d) Apenas as afirmações II, III e IV são verdadeiras.e) Apenas as afirmações II e III são verdadeiras.

4. (IFPE – 2015)

O uso do cigarro acarreta muito risco à saúde. Dependendo do órgão, as chances de uma pessoa que faz uso do cigarro ter um câncer é muito grande. No pulmão, laringe e boca, as chances são 20, 30 e 4 vezes maior, respectivamente, do que em quem não é usuário. A nicotina presente no cigarro é uma substância que estimula o sistema nervoso, alterando o ritmo cardíaco e a pressão sanguínea. Na fumaça do cigarro pode existir aproximadamente 6mg de nicotina, dos quais o fumante absorve em torno de 0,2mg. A fórmula da nicotina está apresentada baixo.

N

NCH3

Em relação à nicotina, assinale a alternativa verdadeira.

a) Apresenta fórmula molecular C10H20N2.b) Apresenta carbonos com hibridização sp2 e sp3.c) Apresenta o radical etil na sua estrutura.d) Apresenta na sua estrutura o grupo funcional amida.e) Apresenta três ligações pi (π) e 20 ligações sigma (σ).



5. (UFSCAR – 2016)

Uma das formas de se obter tinta para pintura corporal utilizada por indígenas brasileiros é por meio do fruto verde do jenipapo. A substância responsável pela cor azul intensa dessa tinta é a genipina, cuja estrutura está representada a seguir.

O

OH

O OCH3

OHH

H

Genipina

A estrutura assinalada mostra que a genipina possui, entre outras, a função orgânica

a) aldeído.b) álcool.c) cetona.d) ácido carboxílico.e) éter.

6. (FCM – 2015)

O gengibre é uma raiz tuberosa que apresenta diferentes ações terapêuticas: bactericida, desintoxicante e ainda melhora o desempenho do sistema digestivo, respiratório e circulatório. A gingerona, estrutura abaixo, é umas das substâncias orgânicas que podem ser extraídas do gengibre.

O

HO

O

Sobre a molécula acima, são feitas as afirmações.

I – Apresenta anel aromático e heteroátomo. II – O carbono carbonílico apresenta número de oxidação igual a +2. III – Apresenta as funções orgânicas éter, álcool e cetona.

É correto o que se afirma:

a) apenas em II e III. b) apenas em I e II. c) apenas em I e III. d) em I, II e III. e) apenas em III.


7. (UFJF – 2015)

A seguir, está representada a estrutura química do ácido Jiadifenoico C, um potente antiviral de origem terpênica.

OH

CH3C

O

HO

ácido Jiadifenoico C

Sobre a estrutura do ácido Jiadifenoico C, são feitas as seguintes afirmações:

I – notam-se nove átomos de carbonos com hibridização sp2.II – as funções orgânicas oxigenadas presentes são álcool e éster.III – o composto possui cinco átomos de carbono quaternário.IV – sua fórmula molecular é C20H26O3.

Assinale a alternativa CORRETA.

a) Apenas as afirmações I, II e IV são verdadeiras.b) Apenas as afirmações I e IV são verdadeiras.c) Apenas as afirmações I e III são verdadeiras.d) Apenas as afirmações II, III e IV são verdadeiras.e) Apenas as afirmações I e II são verdadeiras.

8. (EsPCEX – 2015)

O composto denominado comercialmente por Aspartame é comumente utilizado como adoçante artificial, na sua versão enantiomérica denominada S,S-aspartamo. A nomenclatura oficial do Aspartame especificada pela União Internacional de Química Pura e Aplicada (IUPAC) é ácido 3-amino-4-[(1-benzil-2-metóxi-2-oxoetil)amino]-4-oxobutanóico e sua estrutura química de função mista pode ser vista abaixo.

OCH3

O

N

H

O

NH2OH

O

Estrutura do aspartame

A fórmula molecular e as funções orgânicas que podem ser reconhecidas na estrutura do Aspartame são:



a) C14H16N2O4; álcool; ácido carboxílico; amida; éter.b) C12H18N3O5; amina; álcool; cetona; éster.c) C14H18N2O5; amina; ácido carboxílico; amida; éster.d) C13H18N2O4; amida; ácido carboxílico; aldeído; éter.e) C14H16N3O5; nitrocomposto; aldeído; amida; cetona.

9. (Fac. Israelita de C. da Saúde Albert Einstein – 2016)

As substâncias pentano, butan-1-ol, butanona e ácido propanoico apresentam massas molares semelhantes, mas temperaturas de ebulição bem distintas devido às suas interações intermoleculares.

Assinale a alternativa que relaciona as substâncias com suas respectivas temperaturas de ebulição.

10. (UniCESUMAR – 2015)

Considere os pares de moléculas representados abaixo:

Assinale a alternativa que apresenta as substâncias de maior temperatura de ebulição de cada par.


pentanometila

de acetatopropanaletanol)e

propano dimetilmetila

de acetatobutanaldimetílicoéter )d

pentanopropanoico

ácidobutanaletanol)c

propano dimetilpropanoico

ácidopropanaldimetílicoéter )b

pentanometila

de acetatobutanaletanol)a

IVIIIIIIPar

Gabarito: 1. B 2. A 3. A 4. B 5. B 6. B 7. B 8. C 9. D 10. C



6. ISOMERIA

Isomeria é o fenômeno caracterizado pela ocorrência de duas ou mais substâncias diferentes que apresentam a mesma fórmula molecular mas diferentes fórmulas estruturais. Assim, isômeros são compostos de mesma fórmula molecular e diferentes propriedades físico-químicas, uma vez que o arranjo de átomos é diferente.

Exemplo:

6.1. Isomeria Espacial

Isomeria Espacial ou Estereoisomeria ocorre em compostos que apresentam diferença na posição relativa dos ligantes no espaço, ou seja, apresentam geometrias moleculares diferentes. Assim, as estruturas não são superponíveis, ou seja, não se sobrepõem. Os isômeros especiais são divididos em dois grupos:

6.1.1. Isomeria Geométrica

Ocorre em compostos que apresentam ligações rígidas entre carbonos, onde não é possível promover rotações sobre o eixo da ligação entre os carbonos. Essa rigidez aparece em ligações duplas entre carbonos e em cadeias fechadas. Além das ligações rígidas é necessário que os ligantes de cada átomo de carbono sejam diferentes entre si.


6.1.2. Isomeria Óptica

Ocorre em compostos que apresentam assimetria na estrutura molecular. Essa assimetria será identificada pela presença de pelo menos um Carbono Assimétrico. O Carbono Assimétrico ou Quiral é um átomo de carbono que apresenta hibridização sp3 com quatro ligantes diferentes entre si. A presença dos carbonos quirais gera uma diferença no posicionamento relativo dos ligantes, criando, assim, compostos que são um a imagem especular um do outro.

Os dois isômeros ópticos que desviam a luz polarizada do mesmo ângulo para lados opostos, sendo um a imagem especular do outro, são denominados enantiômeros, enantiomorfos ou antípodas ópticos (opostos opticamente).

A mistura equimolar dos enantiômeros, ou seja, aquela que apresenta 50% das moléculas do sistema como isômeros dextrogiros (isômeros que desviam a luz polarizada para a direita representados por (d) ou (+)) e 50% das moléculas do sistema sendo isômeros levogiros(isômeros que desviam a luz polarizada para a esquerda representados por (l) ou (-)) é denominada mistura racêmica.

A mistura racêmica não desvia o plano da luz polarizada, sendo opticamente inativa, pois metade das moléculas desvia para a direita e a outra metade desvia para a esquerda e a soma dos desvios é nula.

A seguir são apresentadas como exemplo as estruturas dos isômeros do ácido láticos.


Questões

1. (PUCSP – 2016)

O eugenol e o anetol são substâncias aromáticas presentes em óleos essenciais, com aplicações nas indústrias de cosméticos e farmacêutica. O eugenol está presente principalmente nos óleos de cravo, canela e sassafrás, já o anetol é encontrado nos óleos essenciais de anis e anis estrelado.

O

HO

O

AnetolEugenol

Sobre esses compostos foram feitas as seguintes afirmações.

I – Ambos apresentam isomeria geométrica.II – O eugenol apresenta funções fenol e éter, enquanto que o anetol apresenta função éter.III – A fórmula molecular do eugenol é C10H12O2, enquanto que o anetol apresenta fórmula molecular C10H12O.IV – O anetol apresenta temperatura de ebulição maior do que o eugenol.

Estão corretas APENAS as afirmações:

a) I e II.b) I e IV.c) II e III.d) III e IV.

2. (UFPR – 2015)

A retina do olho humano contém dois tipos de células especializadas: os cones e os bastonetes. Nos bastonetes acontece uma transformação química fundamental para a química da visão. Trata-se da conversão do retinol (Vitamina A) em retinal que, na sequência, sofrerá outras transformações.

15

12

H O15

1211

Retinal

OH

11

Retinol(Vitamina A)


Sobre o tema, considere as seguintes afirmativas:

1. O grupo funcional álcool no retinol é convertido a aldeído no retinal. 2. A ligação dupla entre os carbonos 11 e 12 sofre uma reação de isomerização. 3. A molécula do retinal apresenta um grau de oxidação superior ao do retinol. 4. A molécula do retinol apresenta um centro quiral no carbono 15.

Assinale a alternativa correta.

a) Somente a afirmativa 1 é verdadeira. b) Somente a afirmativa 3 é verdadeira. c) Somente as afirmativas 1, 2 e 3 são verdadeiras. d) Somente as afirmativas 1 e 4 são verdadeiras. e) Somente as afirmativas 2, 3 e 4 são verdadeiras.

3. (Unimontes – 2015)

Para separar os compostos de uma mistura de cis-but-2-eno e trans-but-2-eno, utilizou-se a destilação fracionada:

C CCH3

H

H3C

H

1

2 3

4

Isômero Cis

C CCH3

H

H

H3C

4

32

1

Isômero Trans

Em relação a esses dois compostos, é CORRETO afirmar que

a) o isômero cis-but-2-eno apresenta forças intermoleculares mais intensas.b) o cis-but-2-eno e o trans-but-2-eno são isômeros ópticos.c) o composto trans-but-2-eno apresenta maior ponto de ebulição.d) o isômero mais volátil, cis-but-2-eno, destilará primeiro.

4. (UFPR – 2016)

Isomeria é o nome dado à ocorrência de compostos que possuem a mesma fórmula molecular, mas que apresentam estruturas diferentes entre si. Os isômeros são classificados em constitucionais, que diferem na maneira como os átomos estão conectados (conectividade) em cada isômero, e estereoisômeros, que apresentam a mesma conectividade, mas diferem na maneira como seus átomos estão dispostos no espaço. Os estereoisômeros se dividem ainda em enantiômeros, que têm uma relação de imagem e objeto (que não são sobreponíveis), e diastereoisômeros, que não têm relação imagem e objeto.

Com relação à isomeria, numere a coluna da direita de acordo com sua correspondência com a coluna da esquerda.



1. CH3

OH

H3C

H H

CH3

H3C

OH

2. HO

OH

O

O

HO OHOO

3. H3C Cl

H3C H

Cl CH3

H CH3

4. H CH3

H

O CH3 H3CO

HH3C H

( ) Enantiômeros.

( ) Mesmo composto.

( ) Não são isômeros.

( ) Diastereoisômeros.

Assinale a alternativa que apresenta a numeração correta da coluna da direita, de cima para baixo.

a) 1 – 2 – 3 – 4.b) 1 – 3 – 4 – 2.c) 2 – 3 – 1 – 4.d) 2 – 1 – 4 – 3.e) 4 – 1 – 3 – 2.

5. (FATEC – 2015)

A metanfetamina, N-metil-1-fenilpropano-2-amina, fórmula C10H15N, apresenta os isômeros representados pelas fórmulas estruturais:


A análise das estruturas nos permite concluir, corretamente, que os compostos são isômeros

a) de cadeia.b) de posição.c) de função.d) geométricos.e) ópticos.

6. (Mackenzie – 2015)

Durante o processo de transpiração, o ser humano elimina secreções, ricas em proteínas e lipídeos, por intermédio das glândulas sudoríparas. Bactérias presentes nas axilas utilizam tais secreções como “alimento” e produzem compostos malcheirosos como o ácido 3-metil-hex-2-enoico. Assim, é correto afirmar que o ácido 3-metil-hex-2-enoico é uma substância química

a) de cadeia carbônica insaturada e que apresenta um carbono quiral.b) que pode reagir com o etanol, em meio ácido, e formar um éter.c) que apresenta isomeria geométrica.d) que possui 2 átomos de carbono híbridos sp2.e) que apresenta ligações covalentes polares e iônicas.

7. (IFGO – 2015)

Alguns estudos indicam que potes plásticos podem conter substâncias que causam doenças em seres humanos, como síndrome dos ovários policísticos, hiperplasia do endométrio, diabetes e mau funcionamento do fígado. Uma dessas substâncias é o bisfenol-A, representado na figura a seguir.

HO C

CH3

CH3

OH

Sobre o bisfenol-A e sua estrutura orgânica, assinale a alternativa correta.

a) Pode ser chamado de 2,2-bis (4-hidroxifenil) propano.b) Possui um carbono quiral.c) Pode ser classificado como um difenilalceno.d) Tem fórmula molecular C15H17O2.e) Apresenta a hidroxila ligada ao carbono saturado.

8. (UDESC – 2015)

As doenças infecciosas são a segunda maior causa de mortalidade do mundo devido às altas taxas de resistência microbiana, especialmente em ambientes hospitalares. No entanto, a diminuição na descoberta de novos antibióticos torna-se preocupante. Desta maneira, o antibiótico ceftobiprol está em estudos clínicos no FDA (Food and Drug Administration), ou seja, último estágio antes de ser comercializado.



A estrutura do ceftobiprol possui:

a) apenas três carbonos quirais.b) dez carbonos com hibridização sp2 e uma função química ácido carboxílico.c) apenas ciclos condensados e uma função amina primária em sua estrutura.d) apenas três centros estereogênicos e dez carbonos com hibridização sp2.e) três aminas secundárias em sua estrutura.

Gabarito: 1. C 2. C 3. A 4. B 5. E 6. C 7. A 8. A


7. REAÇÕES ORGÂNICAS

7.1. Reações de Oxirredução

As reações de oxirredução são as transformações químicas que ocorrem com transferência de elétrons. Nos compostos orgânicos o átomo de carbono que sofrerá as variações de Nox provocadas por ação de agentes oxidantes ou redutores que geralmente são compostos inorgânicos.

A oxidação ocorre com ação de agente oxidante capaz de fornecer oxigênio nascente ([O]) ao meio reacional. Ex.: KMnO4 e K2Cr2O7.

A redução ocorre com ação de agente redutor capaz de fornecer hidrogênio nascente ([H]) ao meio reacional. Ex.: Zn(s) em meio ácido.

O exemplo mais comum desse tipo de processo é a Oxidação/Redução dos Álcoois. Esse processo pode ser explicado de forma simplificada pelo mecanismos da reação onde ocorre um ataque dos átomos de oxigênio nascente as moléculas de álcool. O ataque ocorre no sítio reacional do álcool onde existi uma ligação “C – H” (sítio reacional) que é mais vulnerável.

7.1.1. Oxidação de Álcoois Primários:

Como existe dois sítios reacionais (“C – H”) podemos ter aqui oxidações brandas ou violentas conforme a ação do agente oxidante.

a) Oxidação Branda: ocorre quando o agente limitante é fraco, sendo capaz de liberar poucos [O] no meio reacional. Assim, o processo acontece em diferentes etapas sucessivas. São exemplos de agentes oxidantes fracos o KMnO4/OH- ou K2Cr2O7/H3O

+.



b) Oxidação Violenta (Energética): ocorre quando há excesso de [O] no meio reacional. Assim, ocorre um ataque simultâneo nos sítios reacionais, fazendo que a reação ocorra em uma só etapa. Neste caso, o agente oxidante deverá ser muito forte como por exemplo KMnO4 em meio ácido.

7.1.2. Oxidação de Álcoois Secundários:

Sofre o mesmo processo dos álcoois primários, porém, como existe apenas um sítio reacional a presença de agentes oxidantes violentos ou brandos produz os mesmos produtos.

7.1.2. Reações de Redução

Apresentam funcionamento semelhante as reações de Oxidação, porém, devemos usar um agente redutor no meios reacional capaz de promover a formação de hidrogênio nascente ([H]) que fará o ataque ao sítio reacional (C = O). Os agentes redutores mais comuns são metais reativos em meio ácido. Exemplo: Zn(s)/H3O

+


7.2. Reações de Adição

São reações onde ocorre adição de átomos ou ligantes por processos de síntese em moléculas orgânicas. Geralmente, a adição de átomos ou ligantes acontece em moléculas com algum tipo de insaturação já que a ligação pi (π) é mais fraca do que a sigma (σ). Portanto é comum a adição em estruturas que possuam ligações do tipo dupla ou tripla entre Carbonos.

As principais reações de adição são:

7.2.1. Reação de Adição de H2 (Hidrogenação Catalítica):

São reações de adição de hidrogênio gasoso em moléculas orgânicas insaturadas com ação catalítica de substâncias como o Niquel (Ni) e a Platina (Pt) metálicos.

7.2.2. Reação de Adição de Halogênios (Halogenação):

São reações de adição de gases de halogênio seguindo o mesmo mecanismo da adição de H2. As reações de halogenação são catalisadas pela Luz, sendo que as reações com Br2 e Cl2 não acontecem no escuro. Os produtos são sempre haletos orgânicos vicinais.



7.2.3. Reação de Adição de Hidrácidos de Halogênios:

São reações de adição de hidrácidos de halogênios (HF, HCl, HBr e HI) em moléculas que apresentam ligação dupla entre carbonos.

7.2.4. Reação de Adição de Água (Hidratação):

São reações de moléculas de água na estrutura de compostos orgânicos que apresentam insaturações entre carbonos.

7.3. Reações de Substituição

São reações nas quais um dos átomos de hidrogênio (H) ou um grupo de átomos da molécula orgânica é substituído por outro átomo ou grupo monovalente, ocorrendo principalmente em compostos saturados e aromáticos.

Podem ocorrer a partir de três mecanismos diferentes conhecidos como Substituição Nucleofílica (SN), Substituição Eletrofílica (SE) e Substituição por Radicais Livres.

A Substituição Nucleofílica é um processo típico em haletos orgânicos, já a Substituição Eletrofílica é uma reação muito comum em compostos aromáticos sendo, portanto, a mais cobrada em concursos vestibulares. Enquanto a Substituição por Radicais Livres ocorre tipicamente em hidrocarbonetos alcanos.


7.3.1. Reação de Substituição por Radical Livre

Nessa reação, típica de alcanos, o substrato sofre na primeira etapa um ataque por radical livre. Abaixo representa-se o mecanismo simplificado do processo de substituição via radical livre:

7.3.2 Substituição nucleofílica (SN)

Essa reação é típica dos haletos, e em sua primeira etapa um dos grupos do substrato é substituído por um reagente nucleófilo.

7.3.2.1. Substituição Nucleofílica bimolecular ou de 2º ordem (SN2):

Nesse mecanismo ocorrem dois fatos importantes: ataque nucleofílico, formando um estado de transição (etapa lenta) e eliminação do grupo abandonador (etapa rápida). Assim, a velocidade da reação depende da concentração dos dois reagentes (o nucleófilo e o substrato), pois a interação entre os dois forma o estado de transição, responsável pela reação. A seguir, apresenta-se o mecanismo simplificado.



7.3.2.2. Substituição Nucleofílica monomolecular ou de 1ª ordem (SN1):

Nesse tipo de reação, ocorrem dois fatos importantes: formação do carbocátion, eliminando o grupo abandonador (etapa lenta) e ataque nucleofílico (etapa rápida). Nesse mecanismo, a velocidade da reação depende da concentração de apenas um dos reagentes – o substrato. Isso porque a primeira etapa, que é lenta e por isso determina a velocidade da reação, não depende do nucleófilo, já que a formação do carbocátion acontece pela absorção de energia, não envolvendo outras estruturas. Veja um exemplo:

7.3.3. Substituição Eletrofílica

Essa reação, típica dos compostos aromáticos, e em sua primeira etapa um dos grupos do substrato é substituído por um reagente eletrófilo.

A primeira etapa, conhecida como adição eletrofílica, consiste no ataque do substrato a um eletrófilo, formando um carbocátion. Em seguida, na segunda etapa chamada de eliminação, o carbocátion elimina um próton (desprotonação), neutralizando a estrutura. Veja um exemplo:

As principais reações de substituição em compostos aromáticos são conhecidas como Nitração, Sulfonação, Halogenação, Alquilação e Acilação. Sendo que as duas últimas também são chamadas de substituições de Friedel-Crafts em homenagem ao francês Charles Friedel e ao estadunidense James Crafts que descobriram esses processos em 1877.


Exemplos de Reações de Substituição Eletrofílica

7.3.3.1. Influência de um grupo já presente no Anel Aromático

7.3.3.1.1. Grupos Ativantes (orto-para-dirigentes):

São grupos que facilitam a reação e orientam a entrada de um segundo grupo na posição orto ou para. Os grupos alquila, arila, éter, hidroxila e aminas são ativantes ou orto-para-dirigentes.



7.3.3.1.2. Grupos Desativantes (meta-dirigentes):

São grupos que dificultam a reação e orientam a entrada de um segundo grupo na posição meta. Os grupos como o nitro, a nitrila, a carboxila, o sulfônico e a carbonila são meta-dirigentes.

7.4. Reações de Eliminação

Reações de Eliminação são reações nas quais átomos ou grupos de átomos são eliminados de moléculas orgânicas. São reações opostas as reações de adição.

7.4.1. Desidratação dos álcoois (eliminação de H2O)

a) Desidratação INTERMOLECULAR: ocorre eliminação de uma molécula de água na reação entre duas moléculas de álcool em temperaturas brandas. Os produtos da reação são éteres.

b) Desidratação INTRAMOLECULAR: ocorre eliminação de uma molécula de água de dentro da molécula de álcool em temperaturas maiores (170˚C). O produto da reação são alceno.


7.5. Reações de Polimerização

Polímeros são compostos macromoleculares formados pela repetição de uma ou mais unidades moleculares pequenas chamadas de monômeros. Esses compostos são classificados como Polímeros, quando formados por monômeros iguais entre si, ou como Copolímero, quando formados a partir de dois ou mais monômeros diferentes entre si.

A associação dos diversos monômeros para formar as estruturas macromoleculares é conhecida como reação de polimerização. Essas reações são classificadas em Polimerização por Adição ou Condensação.

7.5.1. Polimerização por Adição

É o caso mais simples de formação de polímeros. São formadas pela adição de moléculas menores, monômeros, umas as outras a partir da quebra de ligações do tipo pi ( π ) entre carbonos. Simbolicamente podemos imaginar o monômero como sendo o elo de uma corrente, e o polímero como sendo a própria corrente.

O polietileno é o plástico mais usado atualmente e se presta à fabricação de objetos dosméticos, de brinquedos, de garrafas plásticas e filmes utilizados na fabricação de toalhas, cortinas, sacolas plásticas etc. É preparado pela reação:

O cloreto de polivinila (PVC, do inglês, polyvinyl chloride) é usado na fabricação de tubos para encanamento, de sapatos plásticos, de filmes para embalagens etc. Sua preparação se dá pela reação:

Ainda poderíamos citar o poliacetato de vinila usado em gomas de mascar, tintas, adesivos (cola comum ou cola branca), formado a partir do monômero denominado acetato de vinila com fórmula estrutural condensada CH2= CH―OOCCH3. CH3 ― COO ― CH = CH2

O teflon tem as seguintes características: alta resistência ao calor e aos reagentes químicos; boa resistência mecânica e baixo coeficiente de atrito; é bom isolante de eletricidade. Por isso é usado em equipamentos químicos, em revestimentos de panelas, em engrenagens, mancais e como isolante elétrico, seu monômero é o tetrafluoroetileno (CF2 = CF2).



O polimetacrilato de metila (chamado comercialmente de plexiglás ou lucite) é o vidro plástico comum usado em óculos, anúncios luminosos, globos e lâmpadas etc, seu monômero apresenta fórmula estrutural condensada CH2 = C(CH3)―COOCH3.

A poliacrilonitrila (chamada comercialmente de orlon ou darlon) é a lã sintética, usada em cobertores, carpetes, forrações, bichos de pelúcia etc, seu monômero apresenta fórmula estrutural condensada CH2 = CH―CN.

Nos polímeros diênicos, o isopreno (2-metil-buta-1,3-dieno) formará o poliisopreno, polímero sintético, que tem a mesma estrutura da borracha natural.

Também observamos exemplos de copolímeros formados a partir da reação de adição. Copolímero é o polímero formado a partir de dois ou mais monômeros diferentes sendo, simbolicamente, comparado com uma corrente formada por elos diferentes. Um exemplo é a borracha sintética conhecida como buna-N cuja reação de formação é mostrada a seguir.

A buna-N e a buna-S (estireno + buta-1,3-dieno) são borrachas especiais, empregadas em pneus e mangueiras para líquidos corrosivos. Com o ABS (acrilonitrila + buta-1,3-dieno + estireno) são fabricados freios, brinquedos etc.

7.5.2. Polímeros por Condensação:

Os polímeros de condensação são obtidos pela reação química entre dois monômeros com a eliminação de uma substância mais simples.

A baquelite, o primeiro polímero de importância industrial, é um exemplo dessa classe, pois resulta da condensação de fenol e formaldeído, segundo a equação.

Os poliésteres são polímeros são obtidos pela reação de esterificação entre um poliácido e um poliálcool, repetida muitas vezes. Os poliésteres são usados na produção das varas de pescar, engrenagens e principalmente na fabricação de fibras têxteis, com os nomes comerciais de terilene, tergal etc. Um dos exemplos mais simples é o da reação entre o ácido p-benzenodióico (ou ácido tereftálico) e o etileno-glicol representada a seguir.



Questões

1. (UEPA – 2015)

Analise as reações e seus produtos orgânicos abaixo.

CH CH2 CH2 CH3

H2

Ni/25ºC

+ HBr

CH2CH3AlCl3Br+ CH3CH2

CH2CH3

CrO3, CH3CO2H

H2SO4 aq.

COOH

Quanto à classificação das reações acima, é correto afirmar que as mesmas são respectivamente:

a) reação de substituição, reação de adição e reação de oxidação.b) reação de hidrogenação, reação de alquilação e reação de oxidação.c) reação de substituição, reação de eliminação e reação de oxidação.d) reação de hidrogenação, reação de alquilação e reação de combustão.e) reação de hidrogenação, reação de alquilação e reação de eliminação.

2. (FM – Petrópolis – 2015)

O estireno é um hidrocarboneto obtido a partir da destilação fracionada do petróleo, tem odor característico e seu ponto de ebulição é baixo, a ele conferindo uma volatilidade elevada. É empregado industrialmente como isolante térmico e nas reações de polimerização para a fabricação de plásticos e borrachas.

Estireno

O produto da reação de adição do ácido clorídrico à parte alifática do estireno está representado em


a) Cl

b) Cl

Cl

c) Cl

d)

Cl

Cl

e)

Cl

3. (FGV – 2016)

O hidrogênio para células a combustível de uso automotivo poderá ser obtido futuramente a partir da reação de reforma do etanol. Atualmente, nessa reação, são gerados subprodutos indesejados: etanal (I) e etanoato de etila (II). Porém, pesquisadores da UNESP de Araraquara verificaram que, com o uso de um catalisador adequado, a produção de hidrogênio do etanol poderá ser viabilizada sem subprodutos.

(Revista Pesquisa Fapesp, 234, agosto de 2015. Adaptado)

A reação da transformação de etanol no subproduto I e a substância que reage com o etanol para formação do subproduto II são, correta e respectivamente,

a) substituição e etanal.b) redução e etanal.c) redução e ácido acético.d) oxidação e etanal.



e) oxidação e ácido acético.

4. (PUCSP – 2016)

O β-caroteno é um corante antioxidante presente em diversos vegetais amarelos ou laranja, como a cenoura, por exemplo. Em nosso organismo, o β-caroteno é um importante precursor do retinal e do retinol (vitamina A), substâncias envolvidas no metabolismo da visão.

Sobre as reações envolvidas no metabolismo do retinol foram feitas as seguintes afirmações:

I – β-caroteno, retinal e retinol são classificados, respectivamente, como hidrocarboneto, aldeído e álcool.II – O retinol sofre oxidação ao ser transformado em retinal.III – Retinal é um isômero de função do retinol.IV – O retinal é reduzido ao se transformar em ácido retinoico.

Estão corretas APENAS as afirmações:

a) I e II.b) II e III.c) I e IV.d) II e IV.

5. (UERN – 2015)

A reação de substituição entre o gás cloro e o propano, em presença de luz ultravioleta, resulta como produto principal, o composto:

a) 1-cloropropeno.b) 2-cloropropano.c) 1-cloropropano.d) 2-cloropropeno.


6. (ENEM/2015)

O permanganato de potássio (KMnO4) é um agente oxidante forte muito empregado tanto em nível laboratorial quanto industrial. Na oxidação de alcenos de cadeia normal, como o 1-fenil-1-propeno, ilustrado na figura, o KMnO4 é utilizado para a produção de ácidos carboxílicos.

1-fenil-1-propeno

Os produtos obtidos na oxidação do alceno representado, em solução aquosa de KMnO4, são:

a) Ácido benzoico e ácido etanoico.b) Ácido benzoico e ácido propanoico.c) Ácido etanoico e ácido 2-feniletanoico.d) Ácido 2-feniletanoico e ácido metanoico.e) Ácido 2-feniletanoico e ácido propanoico.

7. (ENEM – 2015) O poli(ácido lático) ou PLA é um material de interesse tecnológico por ser um polímero biodegradável e bioabsorvível. O ácido lático, um metabólito comum no organismo humano, é a matéria-prima para produção do PLA, de acordo com a equação química simplificada:

Que tipo de polímero de condensação é formado nessa reação?

a) Poliéster.b) Polivinila.c) Poliamida.d) Poliuretana.e) Policarbonato.



8. (FAMERP – 2015)

A tabela apresenta as reações de polimerização para obtenção de três importantes polímeros, seus principais usos e seus símbolos de reciclagem.

Os polímeros mencionados referem-se aos polímeros poliestireno, polietileno e polipropileno, não necessariamente na ordem da tabela. Os polímeros polietileno e polipropileno apresentam, respectivamente, os símbolos de reciclagem

a) 4 e 6.b) 4 e 5.c) 5 e 4.d) 5 e 6.e) 6 e 5.

Gabarito: 1. B 2. C 3. E 4. A 5. B 6. A 7. A 8. B


8. BIOQUÍMICA

A Bioquímica estuda os compostos e processos que ocorrem nos seres vivos, animais ou vege-tais. Esses compostos dividem-se em três classes muito comuns: os aminoácidos, os lipídios e os glicídios.

8.1. Aminoácidos

Aminoácidos são compostos de função mista amina (―NH2) e ácido carboxílico (―COOH). De acordo com a posição do grupo amino, nos carbonos 2,3..., já que o carbono 1 sempre será o da carboxila, os aminoácidos são denominados α, β...,aminoácidos. Observe os exemplos abaixo.

Os aminoácidos apresentam caráter anfótero. Assim, podem se comportar como ácidos (―COOH) ou como bases (―NH2). Por conta do caráter anfótero pode ocorrer uma reação de neutralização intramolecular, formando um sal interno denominado zwiterrion.

A formação do sal interno, zwiterrion, explica os altos ponto de fusão e ebulição. Os aminoácidos são sólidos a temperatura ambiente. E, a grande polarização do sal interno, também explica a grande solubilidade dos aminoácidos em água.

8.2. Proteínas

As proteínas são substâncias essenciais aos seres vivos. São sintetizadas pelos organismos vivos por meio da reação de polimerização por condensação de α-aminoácidos, são moléculas assi-métricas que geralmente desviam o plano da luz polarizada para a esquerda.



A ligação, formada através dos grupos amino e carboxila, é denominada ligação ou ponte pep-tídica e mostra que as proteínas apresentam a função amida (―CON―). As proteínas não são necessariamente polímeros filiformes (em fila), podem apresentar estruturas tridimensionais, motivadas, por exemplo, pelas pontes de hidrogênio que os ácidos, as aminas e as amidas po-dem estabelecer.

Quando esta estrutura é desfeita pelo calor, por ácidos ou por bases, diz-se que houve desna-turação. Por exemplo, a albumina do ovo, sofre desnaturação quando ele é cozido ou frito. As proteínas do leite, sofrem desnaturação com a adição de algumas gotas de limão.


8.3. Lipídios

Lipídios são substâncias gordurosas encontradas em animais ou vegetais que por hidrólise produzem ácidos graxos e álcoois, podendo fornecer, ainda, outras substâncias.

Os lipídios podem ser classificados em simples e complexos. Na hidrólise dos lipídios simples, os cerídeos e os glicerídeos, são formados apenas ácidos carboxílicos e álcoois, enquanto na dos complexos, os fosfatídeos e os cerobrosídeos, são formados, além de ácidos carboxílicos e álcoois, outros compostos, como ácido fosfórico e aminoácidos.

Para estudar lipídios simples, lembre-se de que ácidos graxos são monoácidos carboxílicos de cadeia normal com número par de átomos de carbono. Do ponto de vista químico, os lipídios mais simples são ésteres de ácidos graxos sendo divididos em:

a) Cerídios: são ésteres formados por reação de esterificação entre ácidos graxos e álcoois superiores. São as conhecidas ceras, de origem animal ou vegetal. Usados na fabricação de ceras de assoalho, graxa de sapatos, velas entre outras.

Exemplos:

C15H31 ― COO ― C31H63 : palmitato de mericila (existente na cera de abelha)

C25H51 ― COO ― C31H63 : cerotato de mericila (existente na cera de carnaúba)

b) Glicerídeos: são triésteres formados a partir da reação de esterificação entre ácidos graxos com o propanotriol (glicerina).

Os glicerídeos formam as gorduras e óleos que se diferenciam por:

i) gorduras: sólidos a temperatura ambiente e predominantemente formada por ácidos gra-xos saturados.

ii) óleos: líquidos a temperatura ambiente e predominantemente formados por ácidos graxos insaturados.

Os glicerídeos sofrem reações características que são descritas a seguir.

a) Hidrogenação Catalítica

Os óleos são transformados em gorduras através da reação de adição de hidrogênio sob ação de catalisadores como o Ni e a Pt.



Principal processo industrial é a fabricação de margarina.

b) Hidrólise alcalina ( Reação de Saponificação)

Os glicerídeos são transformados em sal de ácidos graxos (sabão) através da reação com bases fortes em solução aquosa.

Exemplo: Fabricação do Estearato de Sódio

O sabão funciona como uma ponte que interliga quimicamen-te a partículas de sujeira (apolar) e a molécula de água (polar) que retira as partículas de sujeira da superfície limpa.


8.4. Glicídios ou Hidratos de Carbono

São compostos de função mista álcool e aldeído conhecidos como aldose, ou álcool e cetona chamados de cetose. Assim, são definidos como os compostos que, por hidrólise, originam esses poliálcool-aldeídos e poliálcool-cetonas e apresentam fórmula geral Cx(H2O)y.

A classificação dos glicídios é dada conforme as suas reações de hidrólise. Observe o esquema a seguir.

Os principais glicídios são:

a) Glicose: apresentando fórmula molecular C6H12O6, a glicose é um exemplo de monossacarídeo. Ela é encontrada na uva e outras frutas, e também, circulando em nosso corpo, sendo o principal “combustível” para a máquina bioquímica. Sua fórmula estrutural plana é:

b) Frutose: é encontrada em várias frutas, apresenta fórmula molecular C6H12O6. Apresenta a seguinte fórmula estrutural plana.



c) Sacarose: é o açúcar de cana ou açúcar comum; encontrada na cana-de-açúcar e na beterraba, a sacarose é um dissacarídeo capaz de originar a glicose e a frutose por hidrólise.

d) Amido: polissacarídeo ou polímero natural da glicose; constitui a reserva alimentar dos vegetais e é encontrado nos cereais (arroz, milho, trigo, na batata e na mandioca) sendo facilmente digerido em nosso organismo.

e) Glicogênio: espécie de “amido animal”, é um polímero da glicose existente no fígado e nos músculos; funciona como reserva alimentar, transformando-se em glicose conforme a necessidade do organismo.

f) Celulose: polissacarídeo formado pela condensação de milhares de moléculas de glicose; é encontrada nos vegetais e não é digerida pelos seres humanos. A celulose constitui cerca de 50% da estrutura de uma árvore e 98% no algodão sendo aplicada na fabricação do papel.


Questões

1. (IFSC – 2015)

C C N

H

CH3

O

HO

H

H

Sobre a molécula acima, assinale a alternativa CORRETA.

a) A molécula apresentada é um aminoácido.b) A molécula acima apresenta dois carbonos na sua cadeia principal.c) O nome correto dessa molécula é ácido amino-metil-etanóico.d) Essa molécula apresenta sete ligações simples e uma ligação dupla.e) A molécula apresenta cadeia carbônica heterogênea e insaturada.

2. (Mackenzie – 2015)

Os peptídeos são biomoléculas formadas pela união de dois ou mais aminoácidos por meio de ligações peptídicas, estabelecidas entre um grupo amina de um aminoácido, e um grupo carbo-xila de outro aminoácido com a liberação de uma molécula de água. Essas ligações pertencem ao grupo funcional amida.

A estrutura química acima representa um peptídeo formado exclusivamente por aminoácidos. Assim, assinale a alternativa que corresponde, respectivamente, à quantidade de aminoácidos presentes nessa estrutura e à quantidade de moléculas de água que foram liberadas na forma-ção desse peptídeo.


a) 4 e 5.b) 5 e 5.c) 4 e 4.d) 5 e 4.e) 4 e 3.

3. (UECE – 2015)

Pesquisadores estão testando tratamentos para a calvície, cultivando cabelo em uma placa de Petri. Duas moléculas distintas parecem promissoras para possíveis tratamentos para a perda capilar: um peptídeo de levedura e um antioxidante chamado isoflavona. Com relação a esse tratamento, assinale a opção correta.

a) Os peptídeos são biomoléculas formadas pela ligação de dois ou mais aminoácidos através de ligações peptídicas estabelecidas entre um grupo amina de um aminoácido, e um grupo carboxilo do outro aminoácido.

b) Um antioxidante é uma molécula capaz de inibir a oxidação de outras moléculas. As rea-ções de oxidação evitam a formação de radicais livres.

c) Uma placa de Petri é um recipiente retangular, achatado, de vidro ou plástico, que os pro-fissionais de laboratório utilizam para desenvolver meios de cultura bacteriológicos e para reações em escala reduzida.

d) Os peptídeos são resultantes do processamento de aminoácidos e podem possuir na sua constituição duas ou mais proteínas.

4. (PUC-GO – 2015)

Considere o trecho seguinte:

“Uma de minhas obrigações era colher os ovos nos ninhos esparramados pelo quintal”.

(GONÇALVES, Aguinaldo. Das estampas. São Paulo: Nankin, 2013. p. 64-65.)

O ovo de galinha é bem consumido na alimentação humana e apresenta proteínas, gordura, vitaminas A, D, E, K e B, cálcio, ferro e enxofre. O ovo de galinha pode ter pH superior a 7, che-gando às vezes a 8 ou 9; tal valor de pH parece ter função antimicrobiana. A casca do ovo de galinha é rica em minerais, principalmente cálcio, importante para a saúde dos ossos.

Com relação a essas informações, assinale a única alternativa correta:

a) Cálcio e enxofre podem formar cátions bivalentes.b) As vitaminas A, D, E e K são exemplos de compostos lipossolúveis.c) A função antimicrobiana apontada relaciona-se com altas concentrações de H+.d) Os lipídeos e as proteínas presentes no ovo são exemplos de moléculas polares de elevado

valor nutricional.



5. (FMJ-SP – 2014)

A composição de óleos e gorduras é geralmente expressa em teores de ácidos graxos. Entretan-to, os óleos e gorduras não são ácidos graxos, mas sim misturas de triglicerídeos, que originam esses ácidos como produtos de sua

a) hidrólise.b) vaporização.c) hidrogenação.d) decomposição.e) polimerização.

6. (UEL – 2014) A população das grandes cidades tem cada vez menos condições de se alimentar adequadamente. A consequência é o aumento do número de glicêmicos, portadores de hiper-tensão arterial e doenças cardiovasculares, sendo o açúcar (sacarose), o sal de cozinha (NaCl), o colesterol e os ácidos graxos saturados e insaturados trans os maiores responsáveis por esse aumento. O consumo máximo aconselhado de sódio por dia para um adulto é de 2,0 g.

Com base no texto e nos conhecimentos sobre hábitos alimentares, assinale a alternativa correta.

a) Se uma salada que contém 100 g de rúcula (33 mg de sódio), 300 mg de NaCl, 100 g de io-gurte (50 mg de sódio) e 2 fatias de queijo ricota (750 mg de sódio) for consumida com uma fatia de pão de trigo integral (157 mg de sódio), a quantidade de sódio contida na salada representa 64,5% do consumo máximo diário aconselhado para um adulto.

b) Os ácidos graxos relacionados a seguir são isômeros geométricos.

H3C

H H

CO2H

CO2HH3C

c) A molécula de colesterol é mostrada a seguir.

HO

CH3

CH3

CHCH3 CH2

CH2

CH2

CHCH3

CH3

Para realizar a extração do conteúdo de colesterol de amostras de carne, é recomendável utilizar água em vez de hexano.


d) Analisando as duas estruturas moleculares a seguir, percebe-se que a solubilidade da sucralose em água a 25°C é maior que a da sacarose.

e) Ácidos graxos saturados têm pontos de fusão mais altos do que os insaturados de mesmo número de carbono. Assim, maiores quantidades de ácidos graxos insaturados estão presentes em óleos vegetais, em comparação com as margarinas.

7 (UEFS – 2014)

Uma marca de leite de coco industrializado apresenta as informações nutricionais, no rótulo da embalagem do produto, resumidas na tabela.

Considerando-se o fragmento da cadeia carbônica da metilcelulose, a análise das informações do rótulo do alimento, permite concluir:

a) A porcentagem de gordura saturada em 150g do produto, é de 18%.b) O índice de iodo das gorduras totais do leite de coco é muito maior do que o de igual massa

de óleo insaturado.c) A absorção de água, em razão da formação de ligações de hidrogênio com moléculas de

metilcelulose, é indicador de alta concentração de leite de coco no produto.d) O leite de coco é uma emulsão no qual o disperso é a água e o dispersante é a gordura, que

forma um agregado de óleo na superfície do produto na presença de ácido cítrico.



e) O metabissulfito de sódio impede a oxidação do leite de coco na presença de ar e se transforma em íons sulfeto, S2–(aq).

8. (UCS – 2015) Trinta por cento da população mundial está acima do peso. A humanidade está perdendo a guerra contra a gordura. Mas e se existisse uma solução quase milagrosa para conter a onda de obesidade? Talvez exista. É o que revela o resultado de uma experiência realizada por cientistas americanos, que criaram uma bactéria capaz de impedir o ganho de peso. É uma versão mutante da Escherichia coli, uma bactéria que faz parte da nossa flora intestinal. Pesquisadores colocaram um gene a mais nesse micro-organismo e, graças a isso, ela passou a sintetizar N-acilfosfatidiletanolamina. Esse hormônio é normalmente produzido pelo corpo humano, e tem uma função simples: informar ao cérebro que a pessoa comeu o suficiente. Um grupo de ratos recebeu a “superbactéria”, misturada com água, e tinha alimentação à vontade, podendo comer o quanto quisessem. Mas, depois de oito semanas, os níveis de obesidade diminuíram. Os ratos não só não engordaram; eles haviam perdido peso. Tudo porque a bactéria mutante se instalou no organismo deles e começou a produzir o tal hormônio, reduzindo a vontade de comer em excesso. Depois que os ratos pararam de receber a bactéria modificada, o efeito durou mais quatro semanas e não houve efeitos colaterais. Agora, os pesquisadores querem testar a descoberta em seres humanos. Se ela funcionar, será possível criar uma bebida probiótica contendo a tal bactéria mutante – que as pessoas beberiam para emagrecer.

Fonte: Superinteressante, Edição 339, Nov. 2014, p. 10. “Bactéria transgênica impede a obesidade”. (Adaptado.)

Em relação às gorduras, considere as afirmativas abaixo.

I – As gorduras, à temperatura ambiente, podem ser sólidas ou líquidas, sendo constituídas apenas por ésteres de ácidos graxos insaturados.

II – O fato de a gordura ser uma substância de reserva torna-se ainda mais evidente em animais que vivem em situações ambientais extremas, como é o caso dos ursos que são obesos para poderem enfrentar longos períodos de hibernação.

III – A ação de limpeza de um sabão sobre a gordura das mãos deve-se à alta polaridade do grupo carboxilato, que o torna solúvel em água, e à baixa polaridade da cadeia carbônica, que o torna solúvel na gordura.

Das proposições acima,

a) apenas I está correta.b) apenas II está correta.c) apenas I e II estão corretas.d) apenas II e III estão corretas.e) I, II e III estão corretas.

Gabarito: 1. A 2. D 3. A 4. B 5. A 6. E 7. A 8. D

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Química Prof. Daniel Ledra fileorgânicos e seus mecanismos 4.7 biomoléculas: conceito, identificação e propriedades 4.8 polímeros: classificação, identificação e propriedades