Aulas Particulares on-line

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1 QUÍMIA PRÉ-VESTIBULAR LIVR D PRFESSR

2 IESDE Brasil S.A. É proibida a reprodução, mesmo parcial, por qualquer processo, sem autorização por escrito dos autores e do detentor dos direitos autorais. I229 IESDE Brasil S.A. / Pré-vestibular / IESDE Brasil S.A. uritiba : IESDE Brasil S.A., [Livro do Professor] 832 p. ISBN: Pré-vestibular. 2. Educação. 3. Estudo e Ensino. I. Título. DD Disciplinas Língua Portuguesa Literatura Matemática Física Química Biologia istória Geografia Produção Autores Francis Madeira da S. Sales Márcio F. Santiago alixto Rita de Fátima Bezerra Fábio D Ávila Danton Pedro dos Santos Feres Fares aroldo osta Silva Filho Jayme Andrade Neto Renato aldas Madeira Rodrigo Piracicaba osta leber Ribeiro Marco Antonio Noronha Vitor M. Saquette Edson osta P. da ruz Fernanda Barbosa Fernando Pimentel élio Apostolo Rogério Fernandes Jefferson dos Santos da Silva Marcelo Piccinini Rafael F. de Menezes Rogério de Sousa Gonçalves Vanessa Silva Duarte A. R. Vieira Enilson F. Venâncio Felipe Silveira de Souza Fernando Mousquer Projeto e Desenvolvimento Pedagógico

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5 Isomeria Em alguns casos, a diferença entre os isômeros é percebida na fórmula estrutural plana, constituindo a chamada isomeria plana. Entretanto, há situações em que a diferença estrutural dos isômeros só é notada pela fórmula estrutural espacial. Este último caso caracteriza a isomeria espacial. Este capítulo é destinado à isomeria, um fenômeno importante da química, que nos ajuda a entender alguns dos complexos mecanismos observados na natureza e nos organismos vivos. Assim como um mesmo conjunto de peças pode formar estruturas diferentes, um mesmo conjunto de átomos pode formar substâncias químicas diferentes, com a mesma fórmula molecular. Em química, este fenômeno é denominado isomeria. Isomeria é um fenômeno no qual dois ou mais compostos diferentes, denominados isômeros, apresentam a mesma fórmula molecular (mesmo conjunto de átomos) e diferentes fórmulas estruturais planas ou espaciais. Portanto, isômeros são compostos diferentes, com propriedades e características distintas. Exemplos: 4 butano metil propano 3 ompostos distintos, que apresentam a mesma fórmula molecular: Isomeria plana Quando a isomeria se apresenta na estrutura plana do composto, ou seja, ao observá-la já encontramos a diferença entre os compostos. Isomeria de cadeia (ou núcleo) s compostos apresentam a mesma função, porém diferentes tipos de cadeia. Mais comuns: Exemplos: 5 12 cadeia normal x cadeia ramificada cadeia aberta x cadeia fechada Plana adeia Posição ompensação Função Dinâmica Isomeria Espacial is-trans Óptica pentano (normal) metilbutano (ramificad = 2 1-buteno (abert ciclobutano (fechad Isomeria de posição s compostos apresentam a mesma função, o mesmo tipo de cadeia (em geral), porém uma diferença na posição de uma insaturação, grupo funcional ou ramificação. 1

6 Exemplos: = 2 3 but-1 eno (insaturação) (1-buteno) 3 = 3 but-2-eno (insaturação) (2-buteno) 4 11 N 3 N metil propil amina 3 2 N 2 3 dietil amina Isomeria de função (ou funcional) 3 8 s compostos apresentam diferença na função a que pertencem but-2-ol (grupo funcional) (2-butanol) but-1-ol (grupo funcional) (1-butanol) metilpentano (ramificação) asos mais comuns: Álcool e éter n 2n+2 Aldeído e cetona n 2n Ácido e éster n 2n 2 Fenol, álcool aromático e éter aromático Exemplos: prop-1-ol (álcool) (1-propanol) metilpentano (ramificação)i Isomeria de compensação ou metameria s compostos apresentam a mesma função, mesmo tipo de cadeia, mais uma diferença na posição do heteroátomo (átomo diferente de carbono que interrompe uma cadeia carbônic. Exemplos: metóxi propano etóxi etano metóxi etano (éter) propanona (ceton 3 2 propanal (aldeído) ácido etanoico (ácido) 3 metanoato de metila (éster)

7 7 8 3 metóxi benzeno (éter) 2 fenil metanol (álcool) 3 2 metil hidróxibenzeno (fenol) Tautomeria ou isomeria dinâmica s compostos apresentam funções diferentes, porém coexistem em equilíbrio dinâmico, no qual um composto se autotransforma no outro e vice-versa. 2 = 3 3 = 3 (enol) (ceton equilíbrio ceto enólico 2 = (enol) equilíbrio aldo enólico 3 (aldeído) interessante é associarmos os átomos de carbono da ligação simples a bolas, e a ligação a um eixo: livre rotação dos carbonos livre rotação dos carbonos Do mesmo modo, observe as estruturas apresentadas para o ácido butanodioico (ácido succínico): Essas fórmulas são rigorosamente iguais: Trata-se da mesma substância. Quando os carbonos estão ligados por uma ligação dupla, a situação é bem diferente, pois não há a livre rotação. bserve as estruturas apresentadas para o ácido butenodioico: Ácido butenodioico = (fórmula estrutural plan Fórmulas espaciais: A solução que contém os dois tautômeros é chamada de alelotrópica. Existem compostos que por apresentarem estruturas espaciais com impedimento rotacional, geram compostos diferentes, chamados de cis-trans. Isomeria espacial geométrica ou cis-trans par carbono-carbono não se restringe à rotação dos átomos ao redor da ligação. Uma analogia omo não há a livre rotação estas substâncias são diferentes. omo são diferentes, mas apresentam a mesma fórmula molecular ( ), esses dois compostos são considerados isômeros. A diferença entre eles só é percebida com a fórmula espacial; por essa razão, trata-se de um caso de isomeria espacial, especificamente do tipo isomeria geométrica. A isomeria geométrica ou cis-trans ocorre, em geral, com a presença da dupla ligação (dito etilênic, devido ao impedimento rotacional. Fórmula estrutural plana = (que neste caso representa dois compostos diferentes) 3

8 cis-1, 2-dicloroeteno (cis = mesmo lado) trans-1, 2-dicloroeteno (trans = lados diferentes) Estruturas mostrando a geometria dos isômeros. Para que uma dada fórmula estrutural plana permita a existência de isômeros geométricos, é necessário, além da presença de uma ligação dupla, que cada um dos carbonos da dupla possua dois ligantes diferentes entre si. Exemplo: ondição para isomeria geométrica na presença de ligação dupla R1 R2 R3 R4 R1 R2 e R3 R4 isômero Z é aquele que apresenta dois ligantes de cada da com os maiores números atômicos; o outro isômero será o E. No exemplo dado, temos: z = 1 * z=17 z = 6 3 Br * z=35 Z-2-bromo-1-cloropropeno Br * * 3 E-2-bromo-1-cloropropeno hamamos de Z ao composto em que os ligantes de maior peso molecular estão no mesmo plano e E àquele que os ligantes de maior peso molecular estão em planos diferentes. 4 2-penteno Diferentes cis-2-penteno cis trans 3 2-bromo-1-cloropropeno Br Diferentes trans-2-penteno Br IESDE Brasil S. A. 3 Nesse caso, os dois isômeros geométricos não podem ser identificados pelos prefixos cis e trans, pois não apresentam nenhum ligante igual nos dois carbonos da dupla ligação. Em tais casos, devemos utilizar as designações E e Z. 1) Geometricamente é importante o ângulo de 120º devido à hidridação sp 2 do carbono. 2) Em função do plano que passa pela dupla ligação, reconhecemos o isômero cis como sendo aquele com grupos mais simples, do mesmo lado. Quando os grupos mais simples estiverem de lados opostos do plano que passa pela dupla ligação, teremos o isômero trans. A isomeria geométrica em compostos cíclicos é comunente chamada de Bayeriana, sabemos que os compostos de cadeia fechada podem ter isomeria geométrica, para isto, basta que apresentem dois carbonos ligantes diferentes, já que os carbonos ligados num ciclo não permitem a rotação sobre a ligação. 1,2-diclorociclopropano A presença de um ciclo na molécula pode também dar origem a isômeros cis-trans, uma vez que, assim como no caso da ligação dupla, o ciclo

9 não permite livre rotação ao redor da ligação. exemplo a seguir ilustra essa situação. Esses dois carbonos estão atrás do plano do papel Esses dois carbonos estão atrás do plano do papel. Luz natural x luz polarizada Sabemos que a luz natural é composta de ondas eletromagnéticas que vibram em infinitos planos perpendiculares à direção de propagação da luz, se for polarizada (em geral, por um prisma de Nicol) ela passa a vibrar em um só plano. Polarizador cis trans Também nesse caso não basta a presença do ciclo para que haja isômeros geométricos. á a necessidade de que pelo menos dois dos carbonos do ciclo apresentem ligantes diferentes um do outro. luz natural prisma de calcita (espato-de-islândi junção de bálsamo- -do-canadá raio ordinário luz polarizada raio extraordinário ondição para isomeria geométrica na presença do ciclo R1 R2 R3 R4 R1 R2 e R3 R4 A nomenclatura é feita de modo análogo ao caso de isomeria geométrica em compostos com ligação dupla. Por exemplo: Atividade óptica Quando a luz polarizada atravessa um composto orgânico, ele pode ou não desviar a luz polarizada, no caso de desviar dizemos que a substância apresenta atividade óptica, pois na verdade irá ser uma molécula assimétrica. Quando fazemos um feixe desta luz polarizada atravessar um composto orgânico, podemos ter as três situações: ou 3 3 cis-1, 2-dimetilciclobutano luz natural prisma de Nicol ou 3 3 trans-1, 2-dimetilciclobutano Isomeria espacial óptica luz polarizada solução de composto orgânico Existem na natureza moléculas assimétricas, de estruturas diferentes que vão desviar a luz polarizada. 5

10 Se a luz continuar na mesma direção, não houve desvio e a substância em análise é opticamente inativa. Se, porém, a luz que vinha em linha reta sumir, deve ser localizada girando-se o prisma de Nicol móvel, que está com o observador. Se o desvio foi à direita, dizemos que a luz polarizada sofreu um desvio à direita; portanto, a substância em análise é opticamente ativa dextrógira, desvio à direita. Se localizarmos a luz com desvio à esquerda, a substância que provocou o desvio é substância opticamente ativa levógira, desvio à esquerda é assimétrico. I As pesquisas no campo da isomeria óptica mostraram que a causa da ação sobre a luz polarizada é a assimetria molecular. Estruturas assimétricas são aquelas que não são superponíveis (não podem ser sobrepostas), diferindo entre si como um objeto e sua imagem refletida num espelho. Polarímetro é o aparelho que confere a atividade óptica das substâncias assimétricas. Prisma de nicol fixo solução Prisma de nicol móvel Em Química rgânica, destacamos três casos de assimetria molecular, mas a princípio a assimetria está ligada à presença de pelo menos um carbono quiral ou assimétrico. 1. caso: molécula com pelo menos 1 carbono assimétrico (*) A assimetria está ligada à presença de um carbono quiral ou assimétrico (aquele que está ligado a quatro radicais diferentes). a d * b c sendo a b c d Exemplo: Quais dos compostos abaixo possui carbono assimétrico? 2 bromo propano. ciclobutano. 2 iodobutano. 1. exemplo: 1 carbono assimétrico 3 * ácido 2-hidróxipropanoico ou ácido lático Solução: 3 3, não possui carbono assimétrico. Br , não possui carbono assimétrico. 2 2 ácido lático dextrogiro espelho antípodas ópticos ácido lático levogiro

11 Levando-se dois isômeros ao polarímetro, podemos obter as seguintes misturas com valores arbitrários: 80% do dextrógiro + 20% do levógiro: mistura dextrógira. 30% do dextrógiro + 70% do levógiro: mistura levógira. 50% do dextrógiro + 50% do levógiro: mistura inativa. Mistura racêmica ou racemato é a mistura inativa formada por quantidades iguais dos isômeros ópticos. É o caso do exemplo anterior. A mistura racêmica é inativa por compensação externa uma molécula cancela o desvio de outra molécula. onclusão: havendo na molécula um carbono assimétrico, teremos dois isômeros ópticos ativos e uma mistura racêmica. 2.º exemplo: dois carbonos assimétricos desiguais. 3 * * 2 cloro 3 hidróxi-butanal Para determinar o número de isômeros ópticos, usa-se a fórmula de Van t off II = 2 n, onde: l = número de isômeros ópticos ativos n = número de carbonos assimétricos n = 2* l = 2 n = 2 2 = 4 isômeros d 1 d 2 número de misturas racêmicas será: 4 = 2. 2 A projeção dos isômeros no plano nos dá: 1 2 d 1 e l 1 formam mistura racêmica, são antípodas ópticas ou enantiômeros ou, ainda, formas enantiomorfas. bjeto e sua imagem num espelho. d 2 e l 2 não formam mistura racêmica. São chamados diasteroisômeros. 3.º exemplo: quatro carbonos assimétricos diferentes. * * * * 2 2, 3, 4, 5, 6 penta hidróxi hexanal ou glicose A extremidade esquerda tem ( = ) enquanto a outra tem ( ). Fica fácil ver quatro carbonos assimétricos. número de isômeros é encontrado construindo estruturas tetraédricas diante do espelho o objeto é o dextrogiro, e a imagem, o levogiro, provocando combinações. número de isômeros é encontrado através da fórmula de Van t off l = 2 n. Na glicose temos: n = 4* diferentes l = 2 n = 2 4 = 16 isômeros número de misturas racêmicas é dado por: l 2 = 16 2 = 8 4.º exemplo: caso especial dois carbonos assimétricos iguais. * * ácido 2, 3 dihidróxi butanodioico ou ácido tartárico 3 d 2 3 d 2 espelho espelho Notamos que há dois carbonos assimétricos, mas os mesmos ligantes do carbono 2 estão presentes no carbono 3. Quando há dois carbonos assimétricos com ligantes iguais, não se aplica a fórmula de Van t off. Suponhamos que os carbonos tenham um poder de girar a luz polarizada de. ombinação matemática: (+ ) + (+ ) + 2 = d 7

12 ( ) + ( ) 2 = (+ ) + ( ) ( ) + (+ ) meso-isômero inativo por compensação interna oncluímos que são três os isômeros ópticos, dos quais apenas dois são ativos, já o que o meso é inativo. Além desses três isômeros ópticos, temos a possibilidade de misturar 50% do isômero dextrogiro com 50% de isômero levogiro, provocando uma mistura racêmica. 2. caso: isomeria óptica nos derivados do aleno (propadieno) Exemplo: a a = = b b Sendo a b e a b aleno 3 = = 3 3. caso: isomeria óptica em cíclicos assimétricos ou isomeria bayeriana Um composto é simétrico se apresenta um plano de simetria. 1.º exemplo: quantos isômeros do composto 1, 2 dicloro ciclopropano existem? Existem três. 2 dextrógiro 1, 2 dicloro ciclopropano cis (simétrico, sem isomeria óptic 1, 2 dicloro ciclopropano trans (assimétrico) levógiro 2.º exemplo: quantos isômeros do composto 1, 2 dicloro ciclobutano existem? Três. 2 2 plano de simetria cis (simétrico não possui isometria óptic pentadieno 2, 3 a a = = b b Situação assimétrica provocando isomeria óptica Trans d Trans 3.º exemplo: quantos isômeros do composto 1, 3 dicloro ciclobutano existem? Dois. 8 Apresenta ligantes diferentes nos dois carbonos da dupla, numa semelhança à isomeria geométrica por cis-trans, onde havia uma dupla. omo os ligantes diferentes estão localizados em planos diferentes (conforme a figura abaixo), a molécula é assimétrica. Não possui um plano de simetria que a divida ao meio exatamente. Sendo molécula assimétrica, possui atividade sobre a luz polarizada. 3 3 = = 2 2 plano de simetria cis (simétrico) plano de simetria trans (simétrico) composto 1, 3 dicloro ciclobutano trans também é simétrico. Aceita um plano de simetria transversal, cortando os átomos de cloro pela metade, deixando partes iguais em hemisférios diferentes. Se é simétrico, não tem atividade óptica.

13 Solução: função 1. (UFRJ) A reação de Schötten-Baumann, a seguir esquematizada, foi desenvolvida em 1884, não há isomeria função R + R X Na R R função e) cadeia onde R e R representam radicais alquila. Qual o nome do reagente R quando R é o radical propil? Apresente a fórmula estrutural de um isômero de função do produto obtido quando R é o radical etil e R é o radical metil. Solução: radical propil pode ser representado por: Logo, teremos: R = (1 propanol) s radicais R = etil = 3 2 R = metil = 3 3. f) compensação g) posição h) não há isomeria i) tautomeria Quantos isômeros planos existem nas fórmulas moleculares: dimetilbenzeno tricloro benzeno Solução: acetato de etila (éster) Um isômero de função do éster acima pode ser, por exemplo, um ácido carboxílico: Quantos isômeros de cadeia temos no composto de fórmula 4 8. Solução: 2 = ciclobutano 1 buteno 2. ácido butanoico ite a isomeria existente nos pares de substâncias: propanal e propanona metilciclopropano ácido acético e álcool etílico. etóxi etano e metil propanol 2. 2 = 3 3 metil propeno ácido acético e metanoato de metila. e) metil propilamina e butilamina. f) metil propilamina e dietilamina. g) h) i) 2 metilbutanal e 3 metil butanal. butano e ciclobutano. álcool vinílico e etanal. 5. estudo das asas de borboletas é com frequência apontado pelos adeptos da pesquisa dirigida como um exemplo do que não se deveria fazer nos centros 9

14 N de investigação científica, especialmente nos países que não são do Primeiro Mundo. Argumenta-se que, com problemas urgentes a resolver nesses países, tais assuntos constituem um desperdício de tempo e de recursos, servindo mais a uma espécie de divertimento pessoal do que a fins úteis. Sem entrar nas controvérsias sobre a legitimidade do trabalho como fonte de alegria, mostramos aqui que o estudo puramente acadêmico de algumas substâncias responsáveis pelas cores das asas de borboletas criou os fundamentos para grandes progressos na medicina e na biologia molecular. texto acima, extraído da revista iência oje (volume 17, n.º 97), fala entre outras coisas da obtenção da xantopterina, um pigmento extraído das asas da borboleta Pieris brassicae, cujo estudo possibilitou a descoberta do ácido fólico e, consequentemente, a cura da anemia macrocítica. Indique os grupos funcionais encontrados no ácido fólico e a fórmula molecular da xantopterina. 2 N N N 2 N N 2 N ácido fólico 2 N N N xantopterina N N 7. Solução: carbono: 85,7%; hidrogênio: 14,3%. 4 8 ; (Fuvest) Quantos isômeros estruturais e geométricos, considerando também os cíclicos, são previstos com a fórmula molecular 3 5? e) 7 ` ` Solução: D (cis, trans) Qual é o nome e a fórmula estrutural do aldeído de menor massa molar que apresenta isomeria geométrica? Solução: s grupos funcionais encontrados no ácido fólico são: amina, amida e ácido carboxílico. A fórmula da xantopterina é: N Solução: 2-butenal ou (but-2 enol) 3 Escreva o nome do seguinte composto: 6. (UFP) onsidere o alqueno de menor massa molecular que apresenta isomeria geométrica Represente as fórmulas estruturais (cis e trans) desse alqueno. alcule as percentagens de carbono e hidrogênio desse alqueno (dados: massas atômicas: = 12; = 1). Represente os isômeros estruturais possíveis a par- tir da fórmula molecular desse alqueno. Solução: A cadeia principal contém cinco carbonos. Essa cadeia é denominada 2-penteno. omo os grupos maiores estão em um mesmo lado em relação à ligação dupla, então se trata do isômero cis. nome é, portanto, cis- -2-penteno.

15 cis 2 penteno 10. Uma das reações químicas responsáveis pela visão humana envolve dois isômeros da molécula retinal: cis-11-retinal trans-11-retinal Quando a luz incide sobre a rodopsina, que é uma proteína conjugada existente nos bastonetes da retina dos mamíferos, transforma o cis-11-retinal em trans- 11-retinal. É essa transformação de um isômero geométrico em outro que marca o início do processo visual, isto é, que age entre a incidência da luz e a série de reações químicas que geram o impulso nervoso que dá origem à visão. bservação: proteína conjugada é a que possui outros grupos funcionais além dos aminoácidos. Explique as condições necessárias para que ocorra isomeria geométrica em compostos de cadeia acíclica e em compostos de cadeia cíclica. Indique o grupo funcional e a fórmula molecular de um isômero de função do cis-11-retinal Depois analisamos todos os carbonos. Aquele que possuir ligantes diferentes é assimétrico. arbono 1: possui três ligantes, não é assimétrico. arbono 2: possui quatro ligantes diferentes, é assimétrico. arbono 3: possui quatro ligantes diferentes, é assimétrico. arbono 4: possui dois hidrogênios, não é assimétrico. arbono 5: possui três ligantes, não é assimétrico. composto possui, portanto, dois carbonos assimétricos. Quantos isômeros opticamente ativos existem com o nome 2, 3-dibromobutanal? Solução: Primeiro montamos a fórmula estrutural plana do composto: Br Br Em seguida determinamos o número de carbonos assimétricos. Nesse composto, esses carbonos são os de número 2 e 3. Portanto, n = 2. Depois aplicamos a fórmula de Van t off para determinar o número de isômeros: 2n = 2 2 = 4 á, portanto, quatro isômeros opticamente ativos, o que nos permite propor quatro fórmulas estruturais diferentes: Solução: Em compostos de cadeia acíclica é necessário que haja ligação dupla entre os carbonos e que cada carbono da dupla tenha dois ligantes diferentes entre si, porém iguais aos do outro carbono. cis-11-retinal é um aldeído. Um isômero funcional desse composto terá função cetona. Sua fórmula molecular será a mesma que a do cis-11-retinal: Quantos carbonos assimétricos tem o 2, 3-diidroxipentanal? Solução: Primeiro montamos a fórmula estrutural do composto: Br Br 3 espelho Br Br Quais dos compostos abaixo possuem dois carbonos assimétricos iguais? ácido butanoico. ácido 2, 3-diidroxibutanoico. 2, 3-diidroxibutanal. 2, 3-diidroxibutanodial. 11

16 Solução: Não possui carbono assimétrico 3 Possui carbonos assimétricos diferentes. 3 2 N 2 N 2 V isômero dextrógiro menos comum possui sabor amargo, enquanto o isômero levógiro possui sabor doce e é utilizado na preparação de meios de cultura de micro-organismos e em medicina. Em relação a esse assunto, responda: Quais os grupos funcionais presentes na molé- cula de asparagina? Quantos carbonos quirais possui essa molécula? Quantas misturas racêmicas é possível obter a partir dessa substância? Solução: Amina, amida e ácido carboxílico. Possui carbonos assimétricos diferentes. Apenas um carbono quiral (assimétrico). omo o ácido aspartâmico apresenta apenas um carbono assimétrico e dois isômeros ópticos ativos, só é possível obter uma mistura racêmica. Possui dois carbonos assimétricos iguais. 14. Quantos isômeros opticamente ativos podem existir com dois carbonos assimétricos diferentes? Solução: Primeiro determinamos o valor de n: como são dois os carbonos assimétricos, teremos n = 2. Em seguida aplicamos a fórmula de Van t off para determinar o número de isômeros: 2n = 2 2 = 4 Existem, portanto, quatro isômeros opticamente ativos com dois carbonos assimétricos (Elite) ite a condição necessária à existência de isomeria entre dois compostos orgânicos. (Elite) Escreva a fórmula estrutural de um isômero de função das substâncias abaixo: om relação às estruturas: e responda: A biologia diz que a asparagina (fórmula abaixo) ou ácido aspartâmico é um aminoácido não-essencial (que pode ser fabricado pelo organismo) que apresenta isomeria óptica. 4. A que tipo de isomeria elas correspondem? Qual o nome de cada estrutura? Qual a estrutura de um terceiro isômero? Dê seu nome oficial. Escreva todos os isômeros possíveis, e seus respectivos nomes oficiais, com fórmula 5 12

17 5. bserve as estruturas: 6. e Agora, determine: nome IUPA para cada estrutura. tipo de isomeria em que esses compostos po- dem ser classificados. Indique o tipo de isomeria plana que ocorre entre os pares de compostos a seguir: e) e) (FGV) alcano e o álcool mais simples que apresentam isomeria são: metano e metanol. etano e butanol. propano e butanol. butano e butanol. e) butano e propanol. (PU) São dados os seguintes compostos: f) 7. (PU) Qual dos pares abaixo não corresponde a isômeros? Sobre eles, assinale a alternativa incorreta: II é um álcool secundário. III é um derivado halogenado. I é um alqueno. em nenhum dos compostos encontramos hetero- átomo. e) em todos os compostos encontramos somente car- bonos sp (Elite) a-cloronaftaleno: é um haleto de alquila. é também denominado a-cloronaftaleno. possui um elemento da família 6A. 13

18 é também denominado cloreto de b-naftila. e) possui um carbono quiral. 11. A existência de dois compostos diferentes com a mesma fórmula estrutural deixou os químicos surpresos. Qual foi a conclusão a que eles chegaram? 12. Além das diferenças espaciais, que diferenças entre as propriedades físicas existem entre os compostos cis-trans? 13. (esgranrio) onsidere os compostos: I. buteno-2 II. penteno-1 III. 1,2-dimetilciclopropano IV. ciclobutano Em relação à possibilidade de isomeria cis-trans podese afirmar que: aparece apenas no composto I. ocorre em todos. ocorre somente nos compostos II e IV. aparece somente nos compostos I e III. e) só não ocorre no composto I. 14. (PU) As estruturas 16. bserve os compostos que seguem e indique os que possuem isômeros cis-trans. 17. (UERJ adap.) omo deve-se proceder ao analisar um alceno e um ciclano, para saber se estes apresentam isomeria cis-trans? 18. (UERJ) Entre os compostos ocorre isomeria: de posição. de cadeia. representam substâncias: I. II. formadas pelos mesmos elementos químicos. de mesma função orgânica. III. isômeras Dessas afirmações, somente: I é correta. 19. cis-trans. metameria. e) tautomeria. (UFF) Qual das substâncias abaixo pode ser isômera do álcool de fórmula molecular 3 8? Propanal. II é correta. Propeno. III é correta. Éter etílico. I e II são corretas. Ácido propanoico. e) II e III são corretas. e) Metóxi-etano. 15. (UNIFR) s ciclenos são isômeros dos: 20. (FEEQ) Um isômero do éter é o: 3 3 alcanos. ácido acético. alcinos. éter dietílico. alcenos. propanol. 14 e) ciclanos. ciclodienos. etanol. e) etano.

19 21. Determine o número de isômeros ativos e inativos que ocorrem no: 2-butanol. ácido 2,3-diclorobutanoico. 3,4-dimetilhexano. 22. Quantos isômeros ópticos são possíveis no 1-metil-2- cloro-ciclobutano? 23. Para o 3,4-dimetilhexanodial é possível a existência do isômero? Justifique a sua resposta 24. Dado o composto: () ( ) São feitas as seguintes afirmações: I. possui uma função cetona. II. possui a função éster. III. apresenta isomeria óptica. 2 IV. apresenta carbonos sp e sp 3. São verdadeiras as afirmativas: I, II e III. II, III e IV. I, II e IV. I, III e IV. e) todas. 25. A estrutura que segue apresenta, respectivamente, quantos isômeros ópticos ativos e inativos? 27. (P) Propano triol. (Q) Ácido etanoico. (R) Metanal. (S) Fenil amina. (T) Etino. A associação correta entre as duas colunas é: I P; II T; III Q; IV R. I Q; II R; III T; IV P. I Q; II T; III P; IV R. I R; II T; III Q; IV P. e) I S; II R; III P; IV Q. eugenol tem a fórmula estrutural om relação a esse composto, não é correto afirmar que: descora a solução de bromo em l. é uma substância insaturada. apresenta função fenol. apresenta função éter. e) apresenta função álcool. 28. (Elite) Quando há ocorrência do isômero meso? 29. (Elite) que você entende por mistura racêmica? 30. (Elite) Enantiômeros ou enantiformos é o nome dado a isômeros ópticos com uma característica especial. Qual é ela? 2 e 1 4 e 2 8 e 4 6 e 3 e) 2 e Associe os nomes comerciais de alguns compostos orgânicos e suas fórmulas condensadas abaixo com os nomes oficiais nos itens entre parênteses. I. Formol ( ). 2 II. III. Acetileno ( ). Vinagre ( ). 3 IV. Glicerina ( -- ) (UFRJ) Existem cinco compostos aromáticos diferentes, aqui representados pelas letras A, B,, D e E, com a fórmula molecular 7 8. A, B e são isômeros de posição. Identifique a fun- ção química desses compostos. Escreva a fórmula estrutural do composto D saben- do que seu ponto de ebulição é maior que o de E. (UFF) Na reação representada pela equação 2. 15

20 3. 4. Se o radical R- for o metil, o nome do produto será: 2-cloropentano. 2-clorobutano. 2-cloropropano. 2-cloreto de propila. e) isopropil cloreto. (UFRJ) onsiderando os compostos butanol, propanona e ácido propiônico (propanoico), determine: A fórmula estrutural do composto carboxilado. A fórmula estrutural de um isômero de função do composto carbonilado. As reações envolvendo compostos orgânicos fornecem frequentemente uma mistura de isômeros, cabendo ao químico a tarefa de isolá-los e purificá-los. Às vezes, esta tarefa é dificultada pela extrema semelhança entre as propriedades desses compostos. A adição de água ao isobuteno (metilpropeno), em meio ácido, fornece uma mistura de dois isômeros de posição Uma das reações para produção de ésteres é a esterificação de Fisher, que utiliza como reagentes ácido carboxílico e álcool em presença de um ácido forte como catalisador. Apresente a reação de Fisher para produção de etanoato de metila. Apresente a fórmula estrutural do isômero de com- pensação (metâmero) do etanoato de metila. (UFRJ) A e B são dois compostos orgânicos de mesmo peso molecular que, por oxidação com permanganato de potássio em meio ácido, geram como produtos, respectivamente, butanona e o ácido butanoico. Qual o tipo de isomeria existente entre os compos- tos A e B? Justifique sua resposta. Qual o produto orgânico resultante da desidratação do composto B? (PU) Quais dos compostos, abaixo relacionados, formam pares de isômeros? 1. éter dimetílico. 2. álcool etílico. 5. Escreva a fórmula estrutural plana do produto principal (aquele formado em maior quantidade) desta reação. Existem três outros alcenos isômeros do isobuteno. Escreva seus nomes. (UERJ) Utilize o texto para responder às questões abaixo: Um técnico de laboratório encontrou, no refrigerador, três frascos A, B e contendo substâncias diferentes, rotulados com a mesma fórmula: 3. propanal. 4. ácido propanoico. 5. n pentano. 6. ciclobutano. 3 e 4 4 e 5 5 e 6 1 e 2 e) 1 e 3 Para identificar a substância contida em cada frasco, o técnico realizou alguns experimentos, obtendo os seguintes resultados: I. o frasco A continha a substância com ponto de ebulição mais baixo. II. o frasco B possuía uma substância que, por oxidação total, produziu um ácido carboxílico. Escreva a fórmula estrutural plana e a nomenclatu- ra IUPA da substância que o técnico identificou como sendo o conteúdo do frasco (Elite) ácido butanoico é isômero funcional do: 2-butanol. ácido metil acético. acetato de etila. butanol. e) éter dietílico. Qual é o tipo de isomeria existente nos compostos abaixo? Por que ocorre com os enóis? Indique os tipos de isomeria plana existentes, res- pectivamente, entre as substâncias contidas nos pares de frascos A/B e B/. (UFRJ) s ésteres têm odor agradável e juntamente com outros compostos são responsáveis pelo sabor e pela fragrância das frutas e das flores.

21 11. A ureia é, sem dúvida, uma das principais amidas que existem. Por que a síntese da ureia foi um marco na química orgânica? 12. bserve as estruturas abaixo: Explique o tipo de isomeria em cada um. 13. (UFRJ) Diferentes modelos podem ser usados para representar os elementos e as substâncias químicas. om base no modelo de Dalton, propõem-se os seguintes símbolos para representar os elementos Desta forma, as moléculas da água e do metanol podem ser representadas conforme as figuras a seguir: Existem três compostos com fórmula molecular 2 2 l 2. Um deles é o trans-1,2 dicloroeteno, que pode ser representado segundo a figura a seguir. Represente, usando os mesmos símbolos, os outros compostos de fórmula molecular 2 2 l 2. Dê o nome do composto de fórmula molecular 4 9 l que apresenta atividade ótica. 14. (UFRJ) s nitrotoluenos são compostos intermediários importantes na produção de explosivos. s mononitrotoluenos podem ser obtidos simultaneamente, a partir do benzeno, através da seguinte sequência de reações: Escreva a fórmula estrutural do composto A e o nome do composto B. Identifique o tipo de isomeria plana presente nos três produtos orgânicos finais da sequência de reações. 15. (UFF) Alguns compostos cíclicos podem apresentar isomeria geométrica. Dentre os que são dados a seguir, assinale o correto: 1,2-diclorociclopropano. 1,1-dimetil ciclobutano. etilciclo pentano. ciclohexano. e) 1,2,2 trimetil ciclo pentano. 16. (UFRJ) As cetonas se caracterizam por apresentar o grupo funcional carbonila em carbono secundário e são largamente utilizadas como solventes orgânicos. Apresente a fórmula estrutural do isômero de ca- deia da 3-pentanona. As cetonas apresentam isomeria de função com os aldeídos. Escreva a fórmula estrutural da única cetona que apresenta apenas um aldeído isômero. 17. (UFRJ) A reação de Schötten-Baumann, a seguir esquematizada, foi desenvolvida em onde R e R representam radicais alquila. Qual o nome do reagente R, quando R é o radical propil? Apresente a fórmula estrutural de um isômero de função do produto obtido quando R é o radical etil e R metil 18. (UFRJ adap.) Um dos isômeros geométricos mais abordados em provas é o do ácido butenodioico. Represente as duas fórmulas deste ácido e dê seus nomes comerciais. 19. (Elite) Indique qual dos seguintes compostos não apresenta isomerismo geométrico (cis-trans): buteno-2. 1,2-dicloroeteno. penteno-2. 1-cloropropeno. e) 2 metilbuteno-2. 17

22 (esgranrio) onsidere os compostos: I. II. buteno-2. penteno-1. III. 1,2-dimetilciclopropano. IV. ciclobutano. Em relação à possibilidade de isomeria cis-trans, podese afirmar que: aparece apenas no composto I. ocorre em todos. ocorre somente nos compostos II e IV. aparece somente nos compostos I e III. e) só não ocorre no composto I. 21. (esgranrio) Dados os seguintes compostos orgânicos: I. ( ) = l II. ( ) = l III. l = l 3 3 IV. F = l 3 3 Assinale a opção correta: s compostos I e III são isômeros geométricos. s compostos II e III são isômeros geométricos. composto II é o único que apresenta isomeria geométrica. s compostos III e IV são os únicos que apresen- tam isomeria geométrica. e) Todos os compostos apresentam isomeria geomé- trica. 22. (UFF) 1. ( 3 )( 2 ) 5 3 e ( 2 ) 2 3 e 3 = e 3 ( 2 ) 2 2 (( ) isômeros geométricos. (( ) isômeros de cadeia. (( ) não são isômeros. (( ) isômeros funcionais. Após fazer a correlação entre os pares, assinale a opção que apresenta a numeração correta, de cima para baixo: 1, 2, 4, 3. 2, 1, 3, 4. 2, 4, 3, 1. 3, 2, 1, 4. e) 3, 4, 2, É comum algumas pessoas sedentárias terem cãibras musculares após atividade física prolongada. Isso devese ao fato do acúmulo do ácido lático na musculatura. Esse ácido possui quais grupos funcionais? 24. A fórmula molecular pode representar vários hidrocarbonetos. Dê a fórmula estrutural do: 4 8 isômero cis. isômero trans. cíclico não ramificado. insaturado de cadeia ramificada. 25. (UFRJ) Uma substância X, de fórmula molecular, 4 10 que apresenta isomeria ótica, quando aquecida na presença de ácido sulfúrico fornece uma substância Y que apresenta isomeria geométrica. Dê o nome da substância X. Escreva a fórmula estrutural de um isômero de po- sição da substância Y. 26. (UFF) Dentre os seguintes ácidos, qual apresenta isômeros ópticos? 3 l e) l (Unirio) ácido 2,3-dicloro-3-fenil propanoico apresenta: 4 isômeros sem atividade ótica. um total de 6 isômeros, sendo 2 sem atividade ótica. um total de 4 isômeros, sendo 2 sem atividade ótica. não apresenta isomeria ótica. e) só 2 isômeros ativos e um meso composto. 28. (PU) Quando se substitui R da estrutura a seguir por alguns radicais, o composto adquire atividade óptica.

23 Qual dos itens indica corretamente esses radicais? dois radicais metil. dois radicais etil. metil e etil. metil e propil. e) etil e propil. (esgranrio) Indique o ácido monocarboxílico de fórmula que é opticamente ativo: ácido 2-metilbutanoico. ácido 2-metilpentanoico. ácido 3-metilbutanoico. ácido pentanoico. e) ácido pentanodioico. (Unirio) Sobre isomeria, pode-se afirmar corretamente que: Marque todas as alternativas corretas. os aldeídos são isômeros funcionais dos ácidos carboxílicos correspondentes. o buteno-2 apresenta isomeria geométrica. a isomeria óptica decorre de uma assimetria mo- lecular. as aminas são isômeros funcionais das amidas cor- respondentes. e) a mistura, em quantidades iguais, de um par de enantiômeros é denominada mistura racêmica. (UFF) Dos compostos seguintes, os que apresentam atividade óptica são: I. 1-bromo-1-cloroetano. II. 1-bromo-2-cloroetano. III. 1-bromo-1,2-dicloroetano. IV. 1-bromo-1,1-dicloroetano. V. 2-bromo-1,1-dicloroetano. IV, V. III, IV. II, III. I, III. e) I, II. (UFV) Qual a substância que apresenta isomeria geométrica e óptica? 2-buteno. 4-cloro-2-metilpenteno-1. 2-metilciclobutanol. 2-butanol. e) 2-cloro-2-buteno. 33. (UFPA) composto da fórmula l que só apresenta carbonos sp 3 e possui isomeria óptica e isomeria geométrica é o: 1,3-diclorociclobutano. 1,4-diclorobuteno-2. 1,2-diclorociclobutano. 2,3 diclorobuteno-2. e) 1,1 diclorociclobutano. 34. (UFES) A separação de d, l-2-aminobutano pode ser efetuada tratando-se essa mistura racêmica com ácido (+) lático. ácido (+) láctico ao funcionar como agente de resolução para a mistura d, l-2aminobutano forma: lactatos que são diasteroisômeros. lactato somente com d-2 amino-butano. lactato somente com l-2amino-butano. lactatos que não são opticamente ativos. e) lactatos que são enantiomorfos. 35. onsidere o álcool, cuja molécula contém n 2n+1 o menor número de átomos de carbono, sendo que um deles é assimétrico. Qual é a fórmula estrutural e o nome desse álcool? 36. A fórmula representa um certo número de isômeros. 3 8 Escreva a fórmula de cada isômero e identifique-os pelo nome. Algum desses isômeros apresentam atividade óp- tica? Justifique. 19

24 2. metil-butano Dois compostos são isômeros quando possuem a mesma fórmula molecular e diferentes fórmulas estruturais. cadeia. 2-buteno e ciclobutano. 1-buteno 1. pentano dimetil propano 3 metilbuteno-1 e 2-metilbuteno-1. isomeria de posição. cadeia. tautomerina. não são isômeros. função. e) compensação. f) posição. 7. E. Ambas representam a mesma substância. 8. E. Butano cadeia; propanoi função. 9. E. No composto I existe carbono sp 2.

25 10. D cloreto de -naftila é o nome usual 11. Eles concluíram que a diferença entre as estruturas só poderia ser vista em fórmulas espaciais. hamou-se então, a esse tipo de isomeria: Isomeria Geométrica ou cis-trans. 12. isômero cis é mais polar que o trans, devido à configuração espacial da molécula. Por isso, também possuem maior ponto de ebulição (o isômero cis). 13. D n 2 = 2 1 = 2 ativos 2 n-1 = = 2 0 = 1 racêmico 2 2 = 4 ativos = 2 racêmicos 1 2 = 2 ativos = 1 inativo 1 racêmico 14. A. Ambas são formadas por, e. 15. B. iclenos 2 ; alenos 2. n 2n n 2n sim. não. não. sim. Nos alcenos, cada carbono da ligação dupla deve apresentar grupos diferentes entre si Sim, pois possui dois carbonos quirais iguais. D quiral Nos ciclanos, deve haver, no mínimo dois carbonos com dois ligantes diferentes entre si E. Equilíbrio ceto-enólico. E. Álcool é isômero de éter. Não pode ser o éter etílico pois este tem quatro carbonos. D Álcool de mesma fórmula molecular B D formol metanal acetileno etino vinagre ácido etanoico glicerina propano triol E arom é fenol e não álcool. 28. Quando há dois carbonos quirais iguais na mesma molécula. 29. É uma mistura equimolar de dois antípodas ópticos e é opticamente inativa. 21

26 30. São pares de isômeros que desviam a luz polarizada com um mesmo ângulo de desvio, porém em sentidos opostos. produto I é o principal formado nesta reação devido à regra de Markovnikov (o hidrogênio ataca o carbono mais hidrogenado). 1. s compostos A, B e são: 5. Ambos pertencem à função fenol composto D 2 propanol função éter composto E função álcool função álcool isomeria A / B função 2. composto D apresenta maior ponto de ebulição devido à ligação de hidrogênio.. Devido à regra de Markovnikov. 6. isomeria B/ posição. queremos: etanoato de metila 3. ácido propanoico isômero composto carbonilado propanona (ceton 7. (houve mudança no heteroátomo dentro da cadei isômero de função propanal (aldeído) ácido propanoico justificativa: álcool primário oxida gerando ácido carboxílico; ácido secundário oxida gerando cetona.

27 8. D. Ambos possuem a mesma fórmula molecular Ambos possuem a mesma fórmula molecular Tautomeria. Esses equilíbrios ocorrem devido ao fato de haver ressonância entre a dupla ligação e o par de elétrons do oxigênio. Isso gera instabilidade, fazendo com que o enol se transforme em aldeído ou cetona. 11. Porque dizia-se que não era possível sintetizar um composto orgânico em laboratório. No entanto, Wöhler, um químico alemão, sintetizou a ureia, a partir de cianato de amônio, derrubando assim a teoria da força vital. 12. As substâncias do número I são isômeras de posição, pois em sua nomenclatura, haverá mudança na numeração da posição da dupla. Já no caso II, o heteroátomo também muda de posição, mas causa mudanças em todo o nome da substância, logo, são isômeros de compensação metil-2 butanona A única cetona que apresenta apenas um aldeído isômero é a propanona. 1 propanol acetato de etila isômero de função cis 1,2 dicloro-eteno 1,1 dicloro-eteno 18. ácido butanoico 2 cloro-butano 14. A 3 l B N 3 ácido nítrico. isomeria de posição. 15. A 16. apresenta cis-trans 3-pentanona E pois o carbono 2 está ligado a 2 radicais iguais, para ter cis-trans esses radicais deveriam ser diferentes. D. Pois obedecem às condições de existência de isomeria cis-trans. D. São os únicos que obedecem às condições de existência de cis-trans (os radicais são diferentes entre si). B 1. cadeia normal x ramificada 2. cis x trans 3. não são isômeros 23

28 4. éter x álcool ácido lático; ácido carboxílico e hidroxila n = 2 2 = 4 ativos 2 n-1 = = 2 inativos E 29. pois os 4 ligantes do carbono devem ser diferentes entre si. A 30. São corretas B/ / E. sim, pois existe carbono assimétrico D sim, pois é um levógiro e outro dextrógico. I III carbono 2 é assimétrico, logo, o composto apresenta isomeria ótica. * carbono quiral 32. É uma desidratação de álcool, gerando alceno B É o único que apresenta carbono quiral A

29 36. não, pois nenhuma delas possui carbono quiral. 25

30 26

31 27

32 28