Hidrocarbonetos Regras de Nomenclatura

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1 idrocarbonetos Regras de Nomenclatura idrocarbonetos compostos orgânicos formados exclusivamente por carbono e hidrogénio. s hidrocarbonetos podem ser: Saturados apenas com ligações simples Alcanos Insaturados com ligações duplas - Alcenos om ligações triplas Alcinos 1. Alcanos (ou parafinas) s alcanos são hidrocarbonetos de cadeia aberta e apresentam apenas ligações simples entre os seus átomos de carbono. nome dos alcanos obtém-se por adição do sufixo ano ao prefixo indicativo do número de átomos de carbono (exceptuando-se os quatro primeiros, que apresentam nomes tradicionais). Nome Fórmula de Estrutura Fórmula Molecular Metano 4 4 Etano Propano Butano Pentano exano eptano 3 -( 2 ) ctano 3 -( 2 ) Nonano 3 -( 2 ) Decano 3 -( 2 ) Fórmula geral dos alcanos - n 2n+2

2 Radical dos alcanos - alquilo Um alquilo é um radical que resulta da supressão de um átomo de hidrogénio a um átomo de carbono terminal de um alcano. Este radical deve vir acompanhado de um traço. seu nome obtém-se substituindo a terminação ano do alcano por ilo. Alcano Fórmula de estrutura condensada Alquilo Fórmula de estrutura condensada Metano 4 Metilo - 3 Etano 3-3 Etilo Propano Propilo s átomos de carbono de um hidrocarbonetos podem ser primários, secundários, terciários ou quaternários, conforme o número de átomos de carbono a que se encontram ligados na cadeia carbonada. arbono Primário arbono Terciário - quando se liga apenas quando se liga a ---a um outro átomo três outros átomos de carbono -- arbono Secundário arbono Quaternário -- - quando se liga a dois quando se liga a quatro outros átomos de carbono outros átomos de carbono ---- s alcanos podem apresentar cadeia normal ou cadeia ramificada. adeia normal - quando o encadeamento segue Sequência única.

3 -- adeia ramificada quando na cadeia surgem -----ramificações Nomenclatura Para atribuir o nome a um alcano com cadeias laterais, é necessário seguir as regras de nomenclatura da IUPA. Assim, salienta-se: - A cadeia principal dos alcanos é a cadeia que contém maior número de átomos de carbono. - No caso de haver duas ou mais cadeias com o mesmo número de átomos, escolhe-se como cadeia principal a mais ramificada. - A numeração da cadeia faz-se de modo que os radicais fiquem ligados aos carbonos com numeração mais baixa. - s nomes dos radicais devem anteceder o nome da cadeia principal e devem estar precedidos dos números dos átomos de carbono com os quais estabelecem ligações. - Quando há repetição de grupos alquilo, estes devem levar os prefixos di, tri, tetra, etc. - nome dos radicais alquilo simples deve ser indicado por ordem alfabética; se houver prefixos multiplicativos, estes são acrescentados, mas sem alterar a ordem alfabética.

4 2. Alcenos s alcenos são hidrocarbonetos de cadeia aberta que apresentam uma única ligação dupla. nome dos alcenos é semelhante ao dos alcanos; obtém-se substituindo a terminação ano, do alcano correspondente, por eno. Nome Fórmula de estrutura Fórmula condensada Molecular Eteno 2 = Propeno 2 = buteno 2 = penteno 2 = Fórmula geral dos alcenos - n 2n Nomenclatura As regras de nomenclatura, segundo a IUPA, para os alcenos são as mesmas que para os alcanos, acrescentando-se, ainda, as seguintes: - A cadeia principal é a cadeia mais longa que contenha a ligação dupla. - A numeração da cadeia principal é feita a partir da extremidade mais próxima da ligação dupla. - número antes do nome indica a posição do átomo de carbono onde se situa a ligação dupla.

5 3. Alcinos s alcinos são hidrocarbonetos de cadeia aberta que apresentam uma única ligação tripla. nome dos alcinos é semelhante ao dos alcanos; obtém-se substituindo a terminação ano, do alcano correspondente, por ino. Nome Fórmula de estrutura Fórmula condensada Molecular Etino Propino butino pentino Fórmula geral dos alcinos - n 2n-2 Nomenclatura Semelhante à dos alcenos. idrocarbonetos insaturados com ligações duplas e triplas Nomenclatura - A cadeia principal é a que tiver maior número de ligações múltiplas. - Se houver duas ou mais cadeias com o mesmo número de ligações múltiplas, escolhe-se para cadeia principal a que tiver maior número de átomos de carbono. - Se a condição anterior for satisfeita e ainda houver mais do que uma possibilidade, escolhe-se para cadeia principal a que tiver maior número de ligações duplas.

6 - Se a ambiguidade ainda se mantiver, seguem-se as regras dos hidrocarbonetos saturados. - A cadeia é numerada de modo que correspondam os números mais baixos às ligações múltiplas (mesmo que as triplas fiquem com número mais baixo que as duplas); se houver mais do que uma possibilidade, dão-se os números mais baixos às ligações duplas. - Ao dar o nome a um composto com ligações duplas e triplas, o sufixo correspondente às ligações duplas (-eno) deve ficar ligado ao prefixo que indica o número de átomos de carbono da cadeia; a seguir escreve-se o sufixo correspondente às ligações triplas (-ino), precedido do respectivo número. 4. idrocarbonetos cíclicos s cicloalcanos são hidrocarbonetos cíclicos que apresentam apenas ligações simples. nome dos cicloalcanos é semelhantes ao dos alcanos; obtém-se antepondo ao nome do alcano correspondente o prefixo ciclo. Nome Fórmula de estrutura ondensada Fórmula Molecular iclopropano 2 ou iclobutano ou 2 2

7 iclopentano ou 2 2 Fórmula geral dos cicloalcanos - n 2n Nomenclatura Semelhante à dos alcanos. Acrescenta-se que, existindo ramificações, os carbonos do anel devem ser numerados de modo a atribuir a posição mais baixa a esses radicais. 5. idrocarbonetos aromáticos s hidrocarbonetos aromáticos são os que possuem um ou mais anéis benzénicos (anéis aromáticos). Benzeno 6 6 Estes hidrocarbonetos têm, em geral, nomes especiais.

8 Nomenclatura Semelhante à dos cicloalcanos. No caso de o anel benzénico apresentar dois radicais, são usuais os prefixos orto(o), meta (m) e para (p) para indicar as posições (1,2), (1,3) e (1,4), respectivamente. 6. Derivados halogenados (haletos) s derivados halogenados são compostos derivados dos hidrocarbonetos por substituição de átomos de hidrogénio por átomos de halogéneos. s halogéneos que substituem os átomos de hidrogénio indicam-se por ordem alfabética. 7. Isómeros Isómeros são compostos com a mesma fórmula molecular e que apresentam propriedades diferentes devido a fórmulas de estrutura estereoquímicas diferentes. s isómeros podem ser: Isómeros de cadeia onstitucionais Diferem nas fórmulas De estrutura Isómeros de posição Isómeros de grupo funcional

9 Estereoquímicos Diferem nas fórmulas esteroequímicas Geométricos is ompostos com ligações Duplas ou cíclicas Trans Ópticos ompostos que apresentam, pelo menos, um átomo de carbono com 4 substituintes diferentes (carbono assimétrico) 7.1. Isómeros constitucionais Isómeros de cadeia Isómeros de posição (1) Exemplos (1) São isómeros de posição para a generalidade dos autores; mas há autores que os consideram isómeros de cadeia.

10 Isómeros de grupo funcional este tipo de isomeria ocorre quando os isómeros apresentam grupos funcionais diferentes Isómeros estereoquímicos Isómeros Geométricos este tipo de isomeria ocorre em compostos com ligação dupla e que apresentam a estrutura: Sendo, obrigatoriamente, R 1 R 2 e R 3 R 4. Isómeros ópticos este tipo de isomeria ocorre em compostos que apresentem um átomo de carbono com quatro substituintes diferentes. 8. Ponto de fusão e de ebulição dos hidrocarbonetos s pontos de fusão e de ebulição dos alcanos, de cadeia não ramificada, aumentam à medida que aumenta o tamanho da cadeia.

11 s pontos de fusão das cadeias insaturadas trans são superiores aos pontos de fusão das correspondentes cadeias insaturadas cis. 9. Reacções características dos hidrocarbonetos Reacções características dos alcanos: Reacções de substituição consistem na substituição de átomos de hidrogénio por halogéneos (halogenação) ou outros radicais. Exemplo : 4 + l 2 3 l + l ombustão os alcanos, por combustão, originam dióxido de carbono e vapor de água. Exemplo : Reacções características dos alcenos: Reacções de adição sempre que um composto apresenta ligações múltiplas (duplas ou triplas) é possível adicionar-lhe outras moléculas, originando produtos de adição menos insaturados. Das reacções de adição, as mais importantes são as hidrogenações, halogenações e hidratações. Exemplos: 2 = = 2 + l 2 2 l- 2 l 2 = idrogenação alogenação idratação ombustão os alcenos, por combustão, originam dióxido de carbono e vapor de água

12 Reacções de polimerização constituem na união de moléculas iguais, por reacções sucessivas de adição às ligações duplas, originando moléculas extensas polímeros. n 2 = 2 ( ) n Reacções características dos alcinos: s alcinos, embora menos reactivos que os alcenos, apresentam também reacções de adição (devido à ligação tripla), de combustão e de polimerização. utros compostos orgânicos Além dos hidrocarbonetos há outras famílias de compostos orgânicos, em particular, os álcoois, os aldeídos, as cetonas, os éteres, os ácidos carboxilícos, os ésteres, as amidas, os aminoácidos e os fenóis. Álcoois compostos orgânicos que contêm um ou mais grupos hidroxilo (-) ligados a átomos de carbono. nome de um monoálcool é obtido acrescentando o sufixo ol ao nome do hidrocarboneto de que o álcool deriva. s poliácoois usam-se os sufixos diol, triol, etc. Quanto ao número de grupos presentes na molécula, os álcoois classificam-se em : Monoálcoois se possuírem um grupo.

13 Poliálcoois se possuírem vários grupos. Exemplos: s álcoois podem ainda classificar-se em: Primários se o grupo se liga a um carbono primário. Secundários se o grupo se liga a um carbono secundário. Terciários se o grupo se liga a um carbono terciário. Exemplos: Aldeídos compostos orgânicos que se caracterizam por possuírem um grupo carbonilo ( = ) numa extremidade da cadeia. nome dos aldeídos deriva do nome dos hidrocarbonetos correspondentes mudando o o final pelo sufixo al.

14 Exemplos: etonas compostos orgânicos que possuem o grupo carbonilo ( = ) naõ podendi este ser terminal. nome das cetonas deriva do nome dos hidrocarbonetos correspondentes substituíndo o o final pelo sufixo ona. Exemplos :

15 Éteres compostos que possuem um átomo de oxigénio ligado directamente a dois radicais orgânicos. R e R podem ser iguais ou diferentes. R R nome dos éteres, segundo a IUPA, deriva do: Nome do radical menor + oxi + nome do radical maior No entanto, a designação usual é formada colocando, a seguir à palavra éter, os nome dos grupos ligados ao oxigénio, e por ordem alfabética, com a terminação ílico. Exemplos: Metoximetano ou éter dimetílico Metoxietano ou éter etilmetílico Etoxietano ou éter dietílico Ácidos carboxilicos compostos que possuem o grupo carboxilo. nome dos ácidos carboxílicos deriva do nome dos hidrocarbonetos correspondentes substituíndo o o final pelo sufixo óico.

16 Exemplos: Ésteres compostos derivados estruturalmente dos ácidos carboxílicos, por substituição do hidrogénio ácido por um grupo alquilo ou arilo (grupo arilo grupo derivado de hidrocarboneto aromático). R e R podem ser iguais ou diferentes. nome dos ésteres é obtido por substituição do sufixo ico, do ácido carboxílico correspondente, por ato, seguido da indicação do grupo alquilo.

17 Exemplos: Amidas compostos orgânicos azotados derivados estruturalmente dos ácidos carboxílicos, por substituição do grupo por N 2. nome das amidas obtém-se a partir do nome do hidrocarboneto correspondente, acrescido do sufixo amida. Exemplos:

18 Aminas - compostos orgânicos azotados derivados do amoníaco, por substituição de átomos de hidrogénio por alquilos, ou derivados de hidrocarbonetos, por substituição de átomos de por grupos N 2. As aminas podem ser : Primárias se derivam do N 3 por substituição de um hidrogénio por radical alquilo ou arilo. Secundárias se derivam do N 3 por substituição de dois hidrogénios por dois radicais alquilo e/ou arilo. Terciárias se derivam do N 3 por substituição de três hidrogénios por três radicais alquilo e/ou arilo. Aminas primárias Aminas secundárias Aminas terciárias R N 2 R N N R R R R nome das aminas é formado pelo dos radicais ligados ao azoto, e por ordem alfabética, com a terminação amina.

19 Exemplos: Aminoácidos compostos com função mista, isto é, apresentam um grupo amino e um grupo ácido. R - N 2 Exemplo: ácido 2-aminobutanóico Fenóis compostos orgânicos com um ou mais grupos, ligados directamente ao anel benzénico.

20 Exemplos: Isómeros de grupo funcional s casos mais comuns de isomeria de grupo funcional ocorrem entre: - Álcoois e éteres; - Aldeídos e cetonas; - Ácidos carboxílicos e ésteres Exemplos:

21 QUÍMIAII 3ª Folha de problemas 1 Quando um dos enantiómeros do 2-butanol é colocado num polarímetro, observa-se uma rotação óptica de 4,05º no sentido contrário aos ponteiros do relógio. A solução foi preparada por adição de 6 g de (-) butan-2-ol para um total de 40 ml de solução e o tybo do polarímetro onde esta solução foi colocada media 200 mm. Determine a rotação específica deste enantiómero do butan-2-ol. 2 bservou-se para um composto quiral uma rotação óptica perto de 180º. omo pode saber se esta rotação é de +180º ou -180º? 3 alcule o excesso enantiomérico (e.e.) e a rotação específica de uma mistura que contem 6 g de (+) buatan-2-ol e 4 g de (-) butan-2-ol. Nota: A rotação óptica específica do (+) butan-2-ol é de +13,5º. 4 A hidrogenação catalítica da butan-2-ona, produz uma mistura dos dois enantiómeros do butan-2- ol: Adição de 2 pelo topo (R) 3 Adição de 2 por baixo (S) produto desta reacção apresenta no entanto uma pequena rotação óptica de +0,45º. alcule a percentagem de (+) butan-2-ol e de (-) butan-2-ol que se formaram nesta reacção. 5 Qual a relação que existe entre cada um dos seguintes pares de estruturas. (a) (2R, 3S)-2,3-dibromo-hexano e (2S, 3R)-2,3-dibromo-hexano (b) (2R, 3S)-2,3-dibromo-hexano e (2R, 3R)-2,3-dibromo-hexano 3 3 (c) 3 e 3 l (d) e (e) e l (f) (g) e e Desenhe todos os estereoisómeros para cada uma das seguintes estruturas e assinale a relação existente entre eles; enantiómeros, diasterómeros. Assinale os compostos meso e identifique os planos de simetria.

22 (a) 3 l (b) Ácido tartárico (c) (d) Quais dos seguintes pares de compostos podem ser separados por recristalização ou destilação? (a) meso -ácido tartárico e (+, -)-ácido tartárico ( ) (b) e (c) e 3 (d) Ph 2 3 N e Ph 2 N Quais os produtos de substituição que espera obter quando o 1-bromopentano reage com: (a) Na (b) NaN (c) Na 9 Em determinadas condições experimentais, fazendo reagir iodeto de metilo 0,5 mol dm -3 com hidróxido de sódio 1,0 mol dm -3, obtêm-se metanol a uma velocidade de 0,05 mol L-1 s-1. Qual deve ser a velocidade da reacção se utilizar iodeto de metilo 0,1 mol dm -3 e Na 2,0 mol dm Preveja os produtos de substituição que deve obter em cada uma das seguintes reacções. (a) ( 3 ) 3 K brometo de etilo (b) Na acetileto de sódio terc-butóxido de potássio l 1-clorobutano (c) ( 3 ) excesso de N 3 (d) 3 2 I + NaN (e) 1-cloropentano + NaI 11 Mostre como pode converter 1-clorobutano nos seguintes compostos: (a) 1-Butanol (b) 1-iodobutano (c) 3 ( 2 ) 3 N (d) 3 ( 2 ) 3 N (e) 3 2 ( 2 ) 3 3 (f) 3 ( 2 ) 3 N 2

23 12 Em condições experimentais apropriadas, o (S)-1-bromo-1-fluoroetano reage com metóxido de sódio para dar (S)-1-fluoro-1-metoxietano. 3 F + Na 3 3 F 3 + Na (a) a) Desenhe estruturas em perspectiva para o material de partida, o estado de transição e o produto da reacção. (b) b) onsidera este resultado consistente com o mecanismo S N 2? 13 Desenhe estruturas em perspectiva ou projecção de Fischer para os produtos obtidos em cada uma das seguintes reacções de substituição por mecanismo S N 2. (a) (b) cis-1-bromo-4-metilciclo-hexano + K (R)-2-bromopentano + KN (c) 3 + NaI acetona (d) F 3 + NaS (e) Na Escolha o membro de cada um dos seguintes pares de compostos que que reagirá mais rapidamente por mecanismo S N a) 1-omopropano ou 2-bromopropano 2. b) 2-omo-2-metilbutano ou 2-bromo-3-metilbutano 3. c) omociclo-hexano ou 3-bromociclo-hexeno 15 3-omociclo-hexeno é um halogeneto secundário e o brometo de benzilo é um halogeneto de alquilo primário. Ambos estes halogenetos constituem bons substratos em reacções de substituição por mecanismo S N 1, reagindo com velocidades idênticas aos halogenetos de alquilo terciários. Explique este facto recorrendo a estruturas de ressonância. 2 3-bromociclo-hexeno brometo de benzilo 16 Proponha um mecanismo, envolvendo a transferência de hidreto ou de um grupo alquilo para cada uma das seguintes reacções de solvólise. Explique a formação do intermediário mais estável através do rearranjo.

24 (a) 3 I calor (b) l 3 2 calor (c) 3 I + 3 calor (d) 2 I 3 2 calor Desenhe a estrutura dos produtos que espera obter para cada uma das seguintes reacções de substituição e preveja o mecanismo predominante; S N 1 ou S N a) 2-cloro-2-metilbutano b) brometo de isobutilo + metóxido de sódio 3. c) 1-iodo-1-metilciclo-hexano + etanol 4. d) brometo de ciclo-hexilo + metanol 5. e) brometo de ciclo-hexilo + etóxido de sódio

25 QUÍMIAII 4ª Folha de problemas 1. Preveja os produtos predominantes que deve obter nas seguintes reacções e desenhe as estruturas dos compostos intermediários. Inclua a estereoquímica quando apropriada. (a) (b) 2-metilpropeno + l (c) 1-metilciclo-hexeno + I (d) 4-metilciclo-hexeno + (e) (g) 1. B 3. TF (i) + 2 l 4 (f) + l , ( 3 ) 2 S (j) Ph 3 (k) 3 3 (l) KMn 4 (n) (dil. frio) 2 Pt (h) (m), KMn 4 2 (conc. quente) (o) ( 3 ) 2 S RR l RR (p), 2 (q) 1. g(ac 2 ) 2. NaB 4 (r) l bserva-se experimentalmente que, quando o 1,3-butadieno reage com 1 mol de, se forma 3- bromobut-1-eno e 1-bromobut-2-eno. Descreva um mecanismo consistente com a obtenção destes dois compostos. 3. Um estudante inexperiente, pretendia obter 3,3-dimetilbutan-2-ol. Para tal, resolveu tratar 3,3- dimetilbut-1-eno com uma solução aquosa de 2 S 4. Depois de purificar e analisar os produtos da reacção concluí-o que tinha obtido uma mistura de 2,3-dimetilbutan-2-ol e 2,3-dimetibut-2-eno. Explique pormenorizadamente o sucedido através de um mecanismo detalhado para esta reacção. 4. Proponha processos de síntese que lhe permitam obter: (a) Butan-1-ol a partir de but-1-eno (b) Butan-2-ol a partir de but-1-eno (c) 2,4-Dimetilpentan-2-ol a partir de 2-bromo-2,4-dimetilpentano. 5. Quando o (Z)-3-metil-hex-3-eno sofre reacção de hidroboração-oxidação, formam-se dois produtos. Desenhe a estrutura destes compostos e assinale os átomos de carbono assimétricos indicando a respectiva configuração (R) ou (S). Que relação existe entre estes isómeros?

26 6. Repita o problema (5) partindo do (E)-3-metil-hex-3-eno. Que relação existe entre os produtos formados a partir de (Z)-3-metil-hex-3-eno e de (E)-3-metil-hex-3-eno? 7. Proponha mecanismos compatíveis com os seguintes esquemas químicos. (a) (c) RR + (b) 2 S 4 S3 (d) 3 Na (e) l l (f) 2 Lil em l (g) 3 8. Muitas enzimas catalizam reacções que são muito semelhantes às que podemos utilizar no laboratório em síntese orgânica. As enzimas tendem a ser estereoespecíficas, sendo comum a indução assimétrica. A seguinte reacção, faz parte do ciclo dos ácidos carboxílicos na respiração celular e é semelhante a uma reacção que podemos utilizar no laboratório; contudo, a reacção catalizada pela enzima produz apenas o enantiómero (S) do produto (ácido málico). D fumarase D 2, p 7,4 D 2 D ácido fumárico (S)-ácido málico produto obtido em D 2 a) a) Que tipo de reacção é catalizada pela fumarase? b) b) ácido fumárico é uma molécula quiral? E o ácido maleico? produto da reacção catalizada pela enzima (ácido málico) é opticamente activo? c) c) Se a reacção decorrer em laboratório, utilizando ácido sulfúrico como catalizador, o ácido málico produzido será opticamente activo? d) d) Qual a sua previsão em relação à quiralidade da enzima fumarase, deverá ou não ser opticamente activa? e) e) Quando a reacção catalizada pela enzima decorre em D 2, o único produto obtido é o estereoisómero desenhado acima. Nem o enantiómero nem diastereoisómeros deste

27 composto são obtidos. A reacção catalizada pela enzima segue um mecanismo de adição sin ou anti? f) f) Assuma que dispõe de condições para converter o ácido fumárico em ácido málico deuterado utilizando uma reacção de hidroboração com BD 3. TF seguida de oxidação com D 2 2 em NaD. Utilize projecções de Fischer para mostrar os estereoisómeros do ácido málico deuterado que espera obter. 9. A polimerização do estireno pode dar-se através de uma reacção radicalar em cadeia. Proponha um mecanismo para esta reacção. Estireno a) a) (Iniciação). Mostre como é que um peróxido iniciador (R R) forma um radical que reage com uma molécula de estireno para formar outro radical e começar uma cadeia de polímero. b) b) (Propagação). Mostre como é que uma molécula adicional de estireno se adiciona à extremidade da cadeia em crescimento. Faça isso três vezes, até obter um trímero. 10. Atribua o nome sistemático (IUPA) aos seguintes dióis e fenóis: (a) (b) (c) (d) l N Mostre como pode sintetizar os seguintes álcoois a partir de alcenos apropriados. (a) (b) 3 (c) l (d) (e) (f) 12. Mostre o produto que espera obter após hidrólise das seguintes reacções.

28 (a) Mg + 2 (b) Mgl + (c) (e) (g) (i) 3 2 MgI 3 + Ph 3MgI + Mgl + Ph l Ph Mg NaB 4 (d) (h) (j) (f) 3 Ph Mg + Ph Ph LiAl NaB 4 (k) 1. g(ac) 2 (l) 1. B 3. TF 2. NaB , (m) Zn 3 (n) KMn 4 dil. a frio (o) omplete as seguintes reacções ácido-base. Indique em cada caso se o equilíbrio favorece os reagentes ou os produtos e justifique a sua resposta.

29 (a) (b) K (c) ( 3 ) l (d) K + l (e) + 3 (f) ( 3 ) Mostre como poderia preparar cada um dos seguintes compostos partindo de um álcool à sua escolha. l 2 3 (a) (b) (c) (d) (e) 3 o I (f) (g) (h) (i) (j) 3 Ts 15. Preveja os produtos predominantes (incluindo estereoisómeros) que espera obter quando faz reagir cis-3-metilciclo-hexanol com os seguintes reagentes. (a) P 3 (b) Sl 2 (e) Reagente de Lucas (d) concentrado (e)tsl/piridina, seguido de Na 16. Desenhe as principais estruturas de ressonância para os seguintes aniões. (a) (b) (c) S 3

30 QUÍMIA II AULA TEÓRI-PRÁTIA 1ª FLA DE PRBLEMAS 1 onstrua de memória o 1º e 2º períodos da tabela periódica, indicando o respectivo número de electrões de valência. s compostos orgânicos contêm muitas vezes enxofre, fósforo, cloro, bromo e iodo. Adicione estes compostos à tabela que construiu anteriormente. 2 Desenhe estruturas de Lewis completas para os seguintes compostos indicando os pares de electrões não ligantes. (a) 3 2 (b) N 2 2 (c) 2 () 2 2 (d) 3 ( 3 ) 2 ( 2 3 ) 2 (e) (f) (g) 2 N N N N morfolina piridina ácido 4-aminobutanóico pirrolidina 3 Desenhe as fórmulas de estrutura por traços para os compostos (a), (b), (c) e (d) do problema anterior. 4 Desenhe estruturas de Lewis para: (a) (a) Dois compostos de fórmula (b) (b) Dois compostos de fórmula 2 7 N. (c) (c) Três compostos de fórmula (d) (d) Dois compostos de fórmula Algumas das fórmulas moleculares seguintes correspondem a compostos estáveis. Quando possível, desenhe uma estrutura estável para cada fórmula: (h) Será capaz de propor uma regra geral para o número de átomos de hidrogénio em hidrocarbonetos estáveis? 6 A análise cuidadosa de um composto X revelou 62,0% de carbono e 10,4% de hidrogénio. Não foi encontrado azoto ou halogéneo. (a) (a) alcule a fórmula empírica do composto X (b) (b) A determinação da massa molecular revelou que o composto X tem uma massa molecular de aproximadamente 117. Qual é a fórmula molecular do composto X? 7 Para cada um dos seguintes pares de estruturas, indique se se trata de compostos diferentes ou apenas de estruturas de ressonância do mesmo composto.

31 (a) e (b) e (c) e N 2 N 2 (d) 2 e 8 - alcule a carga formal para cada átomo nas seguintes estruturas, excluindo o átomo de hidrogénio. Nota: Todas as estruturas são electricamente neutras, excepto quando assinaladas. (a) N N N N (b) ( 3 ) 3 N Óxido de trimetilamina (c) 2 2 (d) 3 N 2 (e) ( 3 ) 3 9 Qual a relação que existe entre o composto A e os compostos B, e D? 3 A B D 10 Para cada um dos compostos seguintes (1) (1) Indique o estado de hibridação e os ângulos de ligação à volta de cada átomo, excepto para o átomo de hidrogénio. (2) (2) Desenhe a estrutura tridimensional, incluindo os pares de electrões livres. 3 3 (a) 3 (b) (c) N 2 N 2 (d) ( 3 ) 3 N (e) ( 3 ) 4 N (f) 3 (g) 3 N (h) 3 (i) 2 11 Identifique o grupo funcional em cada um dos seguintes compostos e indique as bandas de absorção no espectro de IV que esperaria obter para cada um deles. (a) (b) 2 2 ( 3 ) 2 (c) (d) (e) (f) Disponha as seguintes espécies por ordem crescente de acidez. Justifique. N 3 2 S 4 3 3

32 13 Disponha as seguintes espécies por ordem crescente de basicidade. Justifique Na N 2 - S 4 - FAULDADE DE IÊNIAS E TENLGIA QUÍMIA II 2ª Folha de problemas 1 À luz da teoria dos orbitais moleculares, dê uma definição para as designações LUM e M. Dê um exemplo de uma reacção química em que estas duas orbitais estejam em jogo. 2 que é uma orbital antiligante? Represente num diagrama de energia a formação de orbitais π e π*; σ e σ*. 3 A ligação N-F é mais polar do que a ligação N-, no entanto, NF 3 possui um momento dipolar menor do que N 3. Explique este resultado. NF 3 N 3 μ = 0,2 D μ = 1,5 D 4 Mostre como é que o momento dipolar das ligações e o de qualquer par de electrões não ligantes, contribuem para o momento dipolar da molécula. 5 Preveja para os seguintes compostos, os que têm um momento dipolar grande, pequeno ou nulo. (a) 2 l 2 (b) 3 F (c) F 4 (d) 3 (e) 3 (f) N (g) 3 (h) 2 =N (i) ( 3 ) 3 N (j) 2 =l (k) BF 3 (l) Bel 2 + (m) N 4 6 São conhecidos dois isómeros para o 1,2-dicloroeteno. Um deles possui um momento dipolar de 2,95 D; o outro tem momento dipolar nulo. Desenhe os dois isómeros e explique porque é que um deles tem momento dipolar zero. 7 Dê o nome e disponha os seguintes compostos por ordem crescente dos pontos de ebulição. Explique as razões da sua escolha Para cada um dos seguintes pares de compostos, assinale o composto que prevê ter o ponto de ebulição mais elevado. Justifique a sua resposta. (a) ( 3 ) 3 -( 3 ) 3 e ( 3 ) ( 3 ) 2

33 (b) 3 ( 2 ) 6 3 e 3 ( 2 ) 5 2 (c) 2 -( 2 ) 4-2 e ( 3 ) 3 () 3 (d) ( ) 2 N e ( 3 2 ) 3 N (e) N e N 2 9 Assinale para cada um dos seguintes pares de compostos, o que é mais estável em água. (a) ou (b) 3 2 N 3 ou (c) 3 2 ou (d) ou éter dietílico e o butanol são isómeros e têm solubilidades em água muito semelhantes. No entanto, possuem pontos de ebulição muito diferentes. Explique o porquê deste comportamento p. eb. 35º p.eb. 118º solubilidade; 8,4 ml em 100 ml de 2 solubilidade; 9,1 ml em 100 ml de 2 11 lassifique as seguintes reacções como pertencendo a um ou mais dos diferentes tipos de reacções; adição, substituição, eliminação, redução e oxidação. (a) 3 Li 3 (b) N 3 3 N (c) 2 S 4 Δ + 2 (d) K 2 r 7 Δ 12 Desenhe a conformação mais estável para o 1-fenilpropano em relação à ligação 1-2, desenhando as projecções de Newman e cavalete. 13 Desenhe as conformações em eclipse, gauche e anti para cada um dos seguintes compostos e indique qual delas é a mais estável. Desenhe as duas projecções; Newman e cavalete. (a) 1-cloropropano (ligação 1-2) (b) 2-Iodobutano (ligação 2-3) 14 equilíbrio entre as conformações anti e gauche do 1,2-dibromoetano, revelou uma razão de 89 : 11 a 298 K. alcule o valor de ΔGº para este processo.

34 Razão 89 : mentol é um terpeno natural. Desenhe as duas conformações em cadeira para este composto e indique qual delas é a mais estável. Dê o nome IUPA para o mentol. 3 Mentol 16 Identifique quais de entre as seguintes séries de estruturas, correspondem a pares de isómeros, pares de confórmeros e pares de estruturas idênticas. a. l l 3 3 l b. c. l l l 3 l l 3 l Desenhe a estrutura das duas conformações em cadeira para cada um dos seguintes compostos e identifique o confórmero mais estável. a. a. cis-1-bromo-3-etilciclo-hexano b. b. ácido cis-4-hidroxiciclo-hexano carboxílico c. c. trans-2-isopropilciclo-hexanol d. d. 4-bromociclo-hexanona 18 Quais os produtos que espera obter por reacção de cada um dos seguintes compostos com excesso de moléculas de hidrogénio em 5% Pd/? (a) (b) 3 (c) 19 Desenhe a estrutura dos produtos das seguintes reacções.

35 (a) Zn l/ 2 (b) 2 5% Pd/ 20 Indique a estrura dos compostos A, B e correspondentes às reacções químicas representadas no seguinte esquema. + Na N 2 N 3 liq. A B 2 5% Pd/