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Caderno de Aulas Praticas - QG
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Aulas Teórico-práticas
Química Geral
2017/2018
Caderno de Exercícios Química Orgânica e Bioquímica
Índice
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Caderno de Exercícios Química Orgânica e Bioquímica
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Caderno de Exercícios Química Orgânica e Bioquímica
Trabalho Prático 1
Rutura da ligação OH em presença de uma base (ou de um metal muito eletropositivo):
ou
+
+ R O H +
R OH + H R + H2O
H
A facilidade de quebra desta ligação aumenta dos álcoois primários para os terciários.
Os álcoois podem ainda estar envolvidos em reações de esterificação, isto é, uma reação
que ocorre entre álcoois e ácidos.
O O
R C + HO R' R C + H2O
OH O R'
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A reação é praticamente atérmica (calor de reação nulo), pelo que a temperatura não
modifica a composição final da mistura em equilíbrio; no entanto, a elevação de
temperatura permite atingir o equilíbrio muito mais rapidamente.
O O
R C + HO R' R C + HCl
Cl O R'
Os álcoois terciários podem dar uma reação diferente, por poderem favorecer a rutura
da ligação R-O (em vez de O-H).
oxidação oxidação
R CH 2 OH R CH O R COOH
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oxidação oxidação
R CHOH R' R CO R' H 2 O R COOH e R' COOH
A solução de hexanitrato de amónio e cério (IV) (cor amarela) em ácido nítrico diluído
reage com os álcoois primários, secundários e terciários formando complexos de cor
vermelha. O complexo vermelho de cério formado é um produto intermédio da
oxidação dos álcoois. A reação prossegue e a cor vermelha desaparece por se formar
um complexo incolor de cério (III). Assim, o resultado positivo compreende a formação
da cor vermelha alaranjada. Este processo pode decorrer em alguns segundos,
dependendo do tipo de álcool em análise.
(amarelo/laranja) (laranja/vermelho)
Modo Operatório
Esta reação não permitir distinguir entre álcoois primários, secundários e terciários. Para
isso procede-se à reação de Lucas (1.2).
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A reação pode ser efetuada, ainda mais eficazmente, fazendo intervir uma solução de
ZnCl2, que com o HCl vai constituir o reagente de Lucas (ver em anexo a sua
preparação). Os iões de Zn2+ vão fixar-se, através das suas orbitais não preenchidas,
sobre um dos dupletos do oxigénio; trata-se de uma catálise ácida de Lewis:
2+ +
Zn R O H + +
R OH R + ZnOH
2+
Zn
Modo Operatório
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- com o álcool primário a solução passa de amarelo a verde (por formação do aldeído)
H O
- 3+
R C OH + Cr 2O7 R C + Cr
H
H
- com o álcool secundário a solução passa de amarelo a verde, mais lentamente (por
formação da cetona)
R' O
- 3+
R C OH + Cr 2O7 R C + Cr
R'
H
- com o álcool terciário a solução não muda de cor (fica amarelo) indicando que não
ocorre oxidação deste álcool.
Modo Operatório
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-
Nu
Nu Nu
- H Nu -
C O C O C OH + Nu
Além disso, podem ainda produzir-se reações posteriores que conduzem a um resultado
muito distinto da simples adição.
As reações de substituição em aldeídos e cetonas, resultam da mobilidade do
hidrogénio situado na posição C (relativamente ao grupo carbonilo). A migração do
protão requer, no entanto, o ataque por uma base:
-
H B -
O O O
-
C C C C C C + H B
ião enolato
(estabilizado por ressonância)
R agente oxidante R
C O C O
H HO
aldeído ácido carboxílico
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Serão realizados testes para caracterização da função carbonilo (Reação com a 2,4-
dinitrofenil-hidrazina) e testes para verificação da reação de oxidação-redução que
permite diferenciar aldeídos e cetonas.
2.1. Reação com a 2,4-dinitrofenil-hidrazina (Caracterização da função carbonilo)
Os compostos contendo o grupo carbonilo (quer sejam aldeídos ou cetonas) reagem
com a 2,4-dinitrofenil-hidrazina. Assim, os aldeídos e cetonas reagem com um certo
número de derivados azotados do tipo H2N-R (hidroxilamina, hidrazina, 2,4-dinitrofenil-
hidrazina), com eliminação de água:
+
H3O
C O + H2N R C N R + H2O
NO 2 NO 2
H
+ -
O2N NHNH 2 + C O O2N NH N C O
H
2,4-dinitrofenil-hidrazina
NO 2 NO 2
+
H3O +
O2N NH N C OH O2N NH N C OH 2
H H
NO 2
+
O2N NH N C + H3O
2,4-dinitrofenil-hidrazona
(precipitado floculado)
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Dado o forte carácter redutor dos aldeídos, estes também podem ser oxidados pelo
KMnO4, diluído e em meio ácido. As cetonas, no entanto, para sofrerem oxidação são
necessárias condições mais enérgicas, como foi referido.
Utiliza-se uma solução de KMnO4 a 10% (p/v) em meio ácido (HNO3 diluído), a frio. A
redução do reagente (com consequente oxidação do composto a testar) traduzir-se-á
por descoloração da solução. Assim, deverá ser verificada a alteração de cor
correspondente aos diferentes estados de oxidação que os iões resultantes adquirem:
redução redução
MnO4- MnO2 Mn2+
(nº oxidação Mn = +7) (nº oxidação Mn =+4) (nº oxidação Mn =+2)
Modo operatório
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Modo Operatório
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Exercícios
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1. Nomenclatura
1.1. Escreva a fórmula de estrutura dos seguintes compostos:
a) 2,2,4-Tricloropentano v) Butanona
b) 3-Etil-2,2-dimetilpentano w) 2,5-Dimetil-3-hexanona
c) 3-Metil-2-pentanamina x) 3-Penteno-2-ona
d) 4-Cloro-2,5-dimetil-heptano y) 2-Metil-butanal
e) 2-Pentenilo z) 3-Metil-2-pentenal
t) 3-Etil-3-propil-1,4-pentadiino
u) 1-Penteno-4-ino
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a) CH3CN d) CH2BrCHBr2
b) CH3CH(OH)CH2CH3 e) OHCH2COOH
c) CH3COCH2COCH3 f) CH2CHCONH2 (acrilamida)
a) b)
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a) b)
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III. Isomeria
a)
b)
c)
a) 1-Buteno
b) 2-Buteno
c) 1,1-Dicloroeteno
d) 1,2-Dicloroeteno
e) 2-Metil-2-buteno
f) 1-Penteno
g) 2-Penteno
h) 1-Cloropropeno
i) 1-Cloro-2-metil-2-buteno
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a) X e Y __________________________________________________
b) X e Z __________________________________________________
c) Y e Z __________________________________________________
d) Explique o que origina a isomeria verificada em c.
1 2
3 4
5 6
7 8
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4. Em cada um dos seguintes pares identifique as cargas parciais (δ+ ou δ–) e indique
qual a ligação mais polarizada.
a) C—O ou C—N
b) C—F ou C—Cl
c) Si—C ou P—H
d) Si—O ou Si—S
e) H—F ou H—Br
f) C—B ou C—Li
5. Explique porque é que o átomo de carbono na molécula CH3NH2 tem carga parcial
positiva (δ+), mas na molécula CH3MgBr tem carga parcial negativa (δ–).
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a) Um álcool primário
b) Um álcool secundário
c) Qual dos álcoois deverá ter maior solubilidade em água? Justifique.
d) Explique a diferença no valor de ponto de ebulição dos álcoois i) e ii)
4. Qual o composto formado quando os seguintes alcenos reagem com HCl? Justifique.
5. Complete as reações:
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8. Quais dos seguintes compostos que são solúveis e não solúveis em água?
10. Qual o composto formado quando cada ácido carboxílico reage com etanol
(CH3CH2OH) na presença de H2SO4?
X) Y)
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1. Considere o composto:
a) Assinale na estrutura um local em que pode A B C
ocorrer um ataque eletrófilo.
b) Assinale na estrutura um local em que pode
ocorrer um ataque nucleófilo.
c) Represente a formação de carbocatião
(recorra ao uso de setas).
d) Indique a hibridação das orbitais atómicas dos carbonos assinalados, A, B, C
e) Indique quais as orbitais moleculares que se formam nas ligações que envolvem
estes carbonos.
f) Identifique os grupos substituintes marcados com um círculo.
g) Diga se apresenta deslocalização eletrónica e em caso afirmativo represente uma
forma limite (recorra ao uso de setas).
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5. Considere o composto:
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