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qumica

Prof. Daniel Ledra

IGP-RS

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qumica

SISTEMAS MATERIAIS

SUBSTNCIA PURA

um conjunto de molculas iguais.

SUBSTNCIA SIMPLES

As molculas so formadas por tomos de um mesmo elemento.

Exemplos: H2, O2, O3, P4, S8

Os gases nobres so formados por molculas monoatmicas: He, Ne, Ar, Kr, Xe e Rn.

SUBSTNCIA COMPOSTA OU COMPOSTO

As molculas so formadas por tomos de elementos diferentes.

Exemplos: H2O, CO2, H2SO4, C12H22O11

MISTURA

um conjunto de molculas diferentes.

Ar atmosfrico: N2 + O2 + Ar + CO2

lcool hidratado: H2O + C2H6O

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PROCESSOS DE SEPARAO DE MISTURAS

LIGAO INICA

Este tipo de ligao ocorre entre tomos que apresentam caractersticas opostas: os metais, que apresentam alta eletropositividade, e os no-metais, que apresentam alta eletronegatividade. Na formao da ligao inica, ou eletrovalente, os metais cedem eltrons e os no-metais recebem eltrons. Um composto inico tpico o cloreto de sdio. Ele formado pelos elementos sdio (11Na) e cloro (17Cl). Na formao do cloreto de sdio o eltron da ltima camada do tomo sdio transferido para o tomo de cloro.

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Observe que o tomo de sdio ao perder um eltron fica com 8 eltrons na ltima camada (camada L). No entanto, quando isso ocorre, ele deixa de ser eletricamente neutro e se torna uma entidade eletricamente carregada: um on. O on sdio apresenta carga +1 pois ele apresenta 11 prtons em seu ncleo e 10 eltrons na eletrosfera. Os ons positivos so chamados ctions.

O tomo de cloro ao receber um eltron fica com 8 eltrons na ltima camada. Quando isso ocorre ele se transforma num on. O on cloro apresenta carga 1, pois ele possui 17 prtons em seu ncleo e 18 eltrons em sua eletrosfera. Os ons negativos so chamados nions.

Os ons Na+ e Cl-, por possurem cargas eltricas opostas, se atraem formando a substncia cloreto de sdio. No estado slido o cloreto de sdio formado por um arranjo ordenado de ctions (Na+) e nions (Cl-). Esse arranjo chamado cristal inico. No cristal de cloreto de sdio cada on sdio rodeado por 6 ons cloro e cada on cloro por 6 ons sdio. No podemos dizer que um ction est ligado nica e exclusivamente a um nico nion. A figura abaixo mostra o cristal de cloreto de sdio em duas e trs dimenses.

As substncias formadas por ligaes inicas so chamadas compostos inicos ou substncias inicas e so representados por frmulas denominadas frmulas empricas. A frmula emprica do cloreto de sdio NaCl. Ela nos informa que o cristal dessa substncia formado pela mesma proporo de ons Na+ e Cl-.

Embora um composto inico seja formado por ons ele eletricamente neutro, pois a quantidade de carga positiva igual quantidade de carga negativa. Em outras palavras, na formao de um composto inico a quantidade de eltrons cedidos pelo metal deve ser igual quantidade de eltrons ganho pelo no-metal.


PROPRIEDADES DOS COMPOSTOS INICOS

Os compostos inicos apresentam caractersticas prprias tais como:

1 So slidos cristalinos temperatura ambiente.

2 Quando solveis tm na gua o seu melhor solvente.

3 So duros, quebradios e geralmente transparentes.

4 Possuem altos pontos de fuso e ebulio (NaCl funde-se a 808 com presso ambiental).

5 Quando fundido ou em soluo aquosa tornam-se condutores de corrente eltrica, pois sofrem dissociao inica.

LIGAO METLICA

A ligao metlica a ligao que se estabelece entre tomos de metais iguais ou diferentes. Os metais em geral como o ferro, o cobre etc., apresentam seus eltrons perifricos (eltrons livres) fracamente ligados ao ncleo. Em um cristal metlico, os eltrons ficam livres para se movimentarem em seu interior. Esses eltrons errantes passeiam em forma de nuvem em torno dos ons positivos fixos nos vrtices do cristal. A nuvem de eltrons que permanece em torno dos ctions metlicos, d origem s foras de atrao maiores que as foras de repulso existentes entre os ctions. Essas foras de atrao so denominadas "ligao metlica".

LIGAO COVALENTE

Esse tipo de ligao ocorre entre tomos que apresentam alta eletronegatividade, os no-metais. Nesse caso no haver transferncia de eltrons de um tomo para outro, como ocorre na ligao inica, mas um compartilhamento de pares de eltrons. As substncias moleculares e o agregado atmico formado chamado molcula.

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Exemplo de substncia molecular o gs flor. As molculas dessa substncia so formadas por tomos do elemento flor (9F) que apresentam a seguinte distribuio eletrnica: 9F K-2 L-7.

Como cada tomo de flor apresenta em sua ltima camada 7 eltrons necessrio mais um eltron para que ele adquira a estrutura eletrnica do gs nobre nenio (10Ne K-2 L-8). Isso feito atravs do compartilhamento de um eltron de outro tomo de flor. Representando os eltrons da ltima camada por smbolos quaisquer como #, *, , x etc. temos a figura:

Observe que existe um par de eltrons comum aos dois tomos: cada eltron proveniente de um tomo. Esses so os eltrons compartilhados, so atrados simultaneamente pelos dois ncleos e so responsveis pela formao da ligao covalente. Uma representao como foi feita acima recebe o nome de frmula eletrnica: ela indica os eltrons da ltima camada e os compartilhados pelos tomos.

Alm da frmula eletrnica uma substncia molecular pode ser representada pela frmula estrutural, onde o par de eltrons compartilhado representado por um trao F F e pela frmula molecular que indica o tipo e quantidade de tomos presentes na molcula F2.

PROPRIEDADES DOS COMPOSTOS MOLECULARES

1. So unidades discretas de matria sem carga eltrica.

2. So mais numerosos, pois abrangem quase a totalidade dos compostos orgnicos.

3. Tm baixos PF e PE, predominando o estado lquido.

4. Pequena estabilidade em H2O.

5. No conduzem a corrente eltrica.


FORAS INTERMOLECULARES

Nos agregados inicos, os ons esto presos por foras de coeso, de carter eltrico, responsveis pela natureza slida e pelos altos pontos de fuso e de ebulio que caracterizam os agregados. J os compostos covalentes aparecem nos trs estados fsicos. Nas substncias covalentes gasosas, a separao entre as molculas muito grande, evidenciando (foras de coeso muito fracas e, por isso mesmo, fceis de serem rompidas. Nos lquidos, a coeso mais intensa: as molculas nem esto totalmente presas, nem se separam, mas deslizam umas sobre as outras. Nos slidos, a coeso maior ainda: as molculas no se movimentam umas sobre as outras.

Entre as molculas, podem aparecer os seguintes tipos de foras de atrao:

1. Pontes de hidrognio

2. Entre Dipolos Permanentes

3. Entre Dipolos Induzidos

FORAS DE VAN DER WALLS OU FORAS DE LONDON DO DIPOLO INDUZIDO

Tambm conhecida como foras de disperso, ocorre entre molculas apolares ou entre tomos de gases nobres, quando por um motivo qualquer ocorre uma assimetria na nuvem eletrnica, gerando um dipolo que induz as demais molculas ou tomos a tambm formarem dipolos. So de intensidade muito fraca.

Ex.: H2; N2; O2; CO2; BF3; CH4; He; Ne; etc.

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FORAS DO TIPO DIPOLO PERMANENTE DIPOLO PERMANENTE.

Ocorrem em molculas polares, de modo que a extremidade negativa do dipolo de uma molcula se aproxime da extremidade positiva do dipolo de outra molcula. So mais fortes que as foras de dipolo instantneo.

Ex.: HCl; H2S; PH3; etc.

PONTES DE HIDROGNIO

Foras de natureza eltrica do tipo dipolo permanente dipolo permanente, porm bem mais intensas. O corre quando a molcula polar e possui H ligado a elemento muito eletronegativo e de pequeno raio (F, O, N), de modo que o hidrognio de uma molcula estabelece uma ligao com o tomo muito eletronegativo de outra molcula.

Ex.: H2O; HF; NH3; etc.

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ELETROQUMICA

o ramo da Qumica que relaciona reao qumica com energia eltrica. dividido em PILHAS e ELETRLISE.

PILHA um sistema em que a energia qumica transformada de modo espontneo em energia eltrica.

CONSIDERAES IMPORTANTES SOBRE A PILHA:

Note que no eletrodo de zinco temos corroso da placa e aumento da concentrao de ctions Zn2+.

No eletrodo de cobre temos aumento da massa da placa e diminuio dos ons Cu2+ em soluo. Reao Total: Zn + Cu+2 Cu + Zn+2 E0 = 1,10V

Esquema: Zn / Zn+2 // Cu+2 / Cu0

CONVENO DAS PILHAS:

Ctodo Eletrodo onde ocorre o processo de reduo. nodo Eletrodo onde ocorre o processo de oxidao. Plo Negativo o eletrodo que emite eltrons para o circuito externo. Plo Positivo o eletrodo que recebe eltrons do circuito externo.


COMO MEDIR POTENCIAIS DOS ELETRODOS?

O potencial de cada eletrodo padro determinado acoplando-se este eletrodo ao eletrodo padro de hidrognio e medindo-se a diferena de potencial.

Chamaremos:

E0 = potencial do eletrodo padro.

E0 = diferena de potencial entre dois eletrodos padro.

CONVENO: O eletrodo padro de hidrognio possui potencial igual a zero.

Clculo Estequiomtrico

Clculo estequiomtrico (ou estequiometria) o clculo das quantidades de reagentes ou produtos das reaes qumicas, feito com base nas Leis das Reaes e executado em geral com auxlio das equaes qumicas correspondentes.

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Cintica Qumica

Fatores que Influenciam na Velocidade das Reaes Qumicas

1. Presso

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

2. Superfcie de contato

Nas reaes das quais um slido participa, a velocidade ser tanto maior quanto maior for a superfcie de contato desse slido, uma vez que isso aumenta o nmero de colises entre as molculas reagentes. Um exemplo disso o que nota-se facilmente quando uma esponja de ao enferruja muito mais rpido que um prego.

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 relao entre velocidade de reao e temperatura.

Quando maior for a temperatura, maior ser a velocidade de reao.

4. Concentrao

Chama-se de reao elementar quela em que os produtos se formam aps uma nica coliso entre as molculas reagentes. Assim, para essas reaes aplica-se a Lei de Ao das Massas.

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

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

V = velocidade da reao.k = cte de velocidade (caracterstica da reao e temperatura).[CO] e [NO2] = concentrao de molares de CO e NO2.

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

onde


m = ordem da reao em relao a Xn = ordem da nao em relao a Ym + n = ordem global de reao

Em reaes no-elementares que so aqueles que ocorrem por meio de duas ou mais etapas elementares compondo o mecanismo de reao, a Lei de Ao das Massas aplicada a partir da etapa mais lenta da reao.

Considere o seguinte exemplo:

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

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

No h possibilidade de saber se a reao elementar ou no apenas pela equao qumica. Assim, o enunciado deve informar qual a etapa lenta ou apresentar resultados experimentais para basear a anlise. Quando nada informado, considere o processo elementar.

5. Catalisador

Catalisador uma substncia que aumenta a velocidade de uma reao sem ser efetivamente consumida no processo.

A adio de um catalisador reao fornece um novo caminho para essa reao, com uma energia de ativao menor. O novo caminho corresponde a um novo mecanismo, envolvendo um complexo ativado diferente. Como a energia de ativao mais baixa, maior o nmero de partculas que conseguem super-las a uma certa temperatura e concentrao, e, consequentemente, a velocidade de reao aumentada. Nos diagramas a seguir esto representados, genericamente, o efeito de um catalisador.

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Equilbrio Qumico

Consideremos a reao hipottica entre a mols de A e b mols de B, produzindo x mols de X e y mols de Y em equilbrio seja representada pela equao:

aA + bB xX + yY

No incio da reao, as concentraes de A e B so mximas e as de X e Y so nulas. medida que a reao se processa, as concentraes de A e B diminuem e, como consequncia deste fato, a velocidade da reao de formao dos produtos diminui. Simultaneamente, as concentraes de X e Y aumentam e, como esto presentes no mesmo sistema, as molculas X e Y tambm podem colidir e regenerar os reagentes atravs da reao inversa.

Como, medida que o tempo passa, as concentraes de X e Y aumentam, a velocidade dessa reao tambm aumenta. Chega-se portanto, a um instante onde as velocidades das duas reaes, a direta, V1 (formao de X e Y) e a inversa, V2 (regenerao de A e B) se igualam. Este o instante no qual a reao qumica atinge o equilbrio.

Aparentemente, no estado de equilbrio, o sistema est parado, isto , no ocorre mais nenhuma modificao observvel. No entanto, verifica-se que tanto a reao direta como a reao inversa continuam a ocorrer, mas com velocidades iguais. Este fato explica porque ao atingir o equilbrio, as concentraes das substncias permanecem constantes: cada transformao de molculas reagentes em produtos compensada por uma transformao de molculas de produtos em reagentes. Observe o grfico.


Basicamente um sistema em equilbrio caracterizado por:

I) ser fechado ou se comportar como tal;

II) apresentar reagentes e produtos, pois a reao no se processa totalmente;

III) apresentar propriedades macroscpicas, isto , aquelas que podem ser medidas (temperatura, presso, concentrao, etc.) constantes;

IV) apresentar os processos microscpicos, isto , as reaes diretas e inversas, ocorrendo simultaneamente e com a mesma velocidade. por isso que o equilbrio qumico chamado equilbrio dinmico.

Constante de Equilbrio (K)

Vimos que quando um sistema atinge um equilbrio, reagentes e produtos esto presentes no sistema. No entanto, a equao qumica que representa a reao no nos d nenhuma informao a respeito de quanto de cada substncia est presente no equilbrio. Esta informao pode ser obtida atravs da constante de equilbrio da reao.

Experimentalmente verifica-se que, num sistema de equilbrio, as concentraes das substncias so tais que guardam entre si uma relao genrica.

aA + bB xX + yY

A expresso da constante de equilbrio :

Os valores entre colchetes correspondem s concentraes molares das substncias presentes no equilbrio e os expoentes aos coeficientes estequiomtricos das substncias na equao qumica.

A expresso da constante de equilbrio para a reao de formao de amnia e para a reao de formao de gs carbnico.

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

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

Na expresso de Kc no devem ser includas substncias no estado slido. Isto porque a concentrao dessas substncias sempre constante e seu valor est incorporado ao valor de Kc.

A constante de equilbrio caracterstica de cada reao qumica e seu valor depende somente da temperatura.

Para qualquer reao qumica tem-se que quanto maior o valor de Kc , maior ser o rendimento ou a exteno da reao, isto , a concentrao dos produtos presentes no sistema ser maior do que a concentrao dos reagentes. Inversamente, quanto menor o valor de Kc menor

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o rendimento ou a exteno da reao, isto , haver maior concentrao de reagentes em relao a de produtos.

Como a concentrao molar de uma substncia dada em mol/litros, o valor numrico de Kc deveria ser acompanhado de unidades, no entanto, ele geralmente, expresso por nmero puro.

Deslocamento do Equilbrio Qumico

Vimos anteriormente que quando um sistema atinge o equilbrio, as concentraes das substncias permanecem constantes. No entanto, possvel atuar sobre o sistema de modo a alterar (aumentar ou diminuir) a concentrao das substncias. Alterar as concentraes de uma substncia presente no equilbrio significa deslocar o equilbrio qumico. Em 1884, o qumico francs Le Chatelier elaborou o seguinte princpio relacionado com o deslocamento de sistemas em equilbrio.

Princpio de Le Chatelier: Quando um sistema em equilbrio sofrer uma perturbao externa, o equilbrio se desloca, isto , as concentraes dos reagentes e produtos se alteram, no sentido de atenuar a perturbao imposta.

Entende-se por perturbao externa qualquer modificao nas condies de presso e temperatura do sistema ou a adio ou retirada de uma ou mais substncias presentes no equilbrio.

Influncia da concentrao

Considerando a reao em equilbrio: aA + bB xX + yY

Verifica-se que:

a) Se aps atingido o equilbrio, adicionarmos ao sistema mas A(ou B), o mesmo se comportar no sentido de consumir a substncia 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 concentraes de X e Y aumentam: dizemos que o equilbrio se deslocou no sentido de formao dos produtos (para a direita). alcanado um novo estado de equilbrio onde as concentraes das substncias permanecem constantes, mas so diferentes das concentraes do estado anterior. Graficamente temos:


0 t1: O sistema reage at atingir o equilbrio;t1 t2: O sistema est em equilbrio;t2 t3: Adio de reagentes ao sistema;t3 t4: O equilbrio se desloca: consumo do reagente adicionado e formao dos produtos;t4 ... : Novo estado de equilbrio alcanado.

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

c) Se aps atingirmos o equilbrio retirarmos do sistema algum reagente, A ou B, o sistema se comportar no sentido de repor a substncia retirada. Isso ocorre graas reao entre X e Y. Consequentemente a concentrao dos produtos diminui e a dos reagentes volta a aumentar. Neste caso o equilbrio se desloca no sentido de formao dos reagentes (para a esquerda).

d) Se aps atingido o equilbrio retirarmos do sistema algum produto X ou Y, o sistema tender a repor estas substncias atravs da reao entre A e B. O equilbrio, nesse caso, se desloca no sentido dos produtos (para a direita).

Influncia da Temperatura

Se a temperatura de um sistema em equilbrio alterada, o sistema tender a:

Absorver energia, no caso de aumento de temperatura. Libertar energia, no caso de diminuio de temperatura.

Assim um aumento de temperatura desloca o equilbrio no sentido reao endotrmica. J o a diminuio de temperatura desloca o equilbrio no sentido da reao exotrmica.

Influncia da Presso

Quando num sistema em equilbrio esto presentes gases, alteraes na presso sobre o sistema podem deslocar o equilbrio.

O aumento de presso sobre o sistema diminui seu volume. O equilbrio se desloca no sentido em que ocorre contrao de volume. Ao contrrio, a diminuio de presso ocasiona aumento do volume do sistema. O equilbrio, ento, se desloca no sentido em que ocorre expanso de volume. Haver contrao de volume quando o nmero de mols dos reagentes gasosos for maior do que o nmero de mols dos produtos gasosos; haver expanso de volume quando o nmero de mols dos produtos for maior que o nmero de mols dos reagentes. Quando o nmero de mols dos reagentes e produtos forem iguais no ocorrer expanso ou contrao de volume. Neste caso, alteraes no deslocam o equilbrio.

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

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No exemplo, um aumento da presso desloca o equilbrio qumico no sentido de formao de produtos. J uma diminuio da presso do sistema desloca o equilbrio qumico no sentido de formao de reagentes.

Produto Inico da gua

A gua uma substncia considerada um eletrlito fraco. Assim, 25C, em um litro de gua existem aproximadamente 55,5 mols de molculas de gua. Dessas molculas de gua cerca de 1.10-7mols esto ionizadas, produzindo na soluo aquosa cerca de 1.10-7mols de ons H+ (H3O

+) e 1.10-7mols de ons OH-. Em qualquer amostra de gua pura existem molculas de gua e ons H+ e OH-. A presena de ons H+ e OH- na gua ocorre em funo do processo de auto ionizao das molculas de gua, representado pela equao simplificada:

H2O H+ + OH-

Aplicando-se a expresso de lei de equilbrio qumico para esta sistema temos:

Mas, como a concentrao da gua ([H2O]) constante, aproximadamente 55,5 mol.L-1. Assim,

pode-se incorpor-la ao valor de Kc e obter uma nova constante. Esta constante chamada de Produto Inico da gua (Kw).

Kw = [H+] [OH-]

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

Portanto, em uma amostra de gua pura na temperatura de 25C, observa-se que a concentrao dos ons H+ e OH- de 1.10-7 mol.L-1.

Quando um cido adicionado gua, ons H+ so introduzidos no sistema e o equilbrio inico da gua 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 soluo bsica a [OH-] maior do que 10-7 mol.L-1, a de [H+] menor do que 10-7 mol.L-1, mas da mesma forma que nas solues cidas o produto [H+] [OH-] igual a Kw.

Potencial Hidrogeninico (pH)

O conhecimento da molaridade dos ons H+ ou OH- de uma soluo aquosa permite classific-la como cida ou bsica. No entanto, este procedimento tem o inconveniente de nos obrigar trabalhar com concentraes de ons muito pequenas, representadas por potncias de dez com expoente negativo.

Portanto, para facilitar o entendimento das condies de acidez e basicidade dos sistemas aquosos, Sorensen propem uma maneira mais simples de determinar essas caractersticas na soluo. Ele introduz o conceito pH (potencial hidrogeninico) que determina matematicamente a concentrao de ons H+ no sistema aquoso, assim, o pH um nmero puro que indica uma determinada concentrao de ons H+ em soluo. Matematicamente, o pH dado pelo cologaritmo da concentrao molar dos ons H+ na soluo aquosa conforme a expresso abaixo.


Em vista da definio de pH, temperatura padro de 25C, pode-se classificar os sistemas aquosos da seguinte maneira.

Meio Neutro: [H+] = [OH-] = 1.10-7 mol.L-1 assim o pH igual a 7 (pH = 7).

Meio cido: [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 atribuies de valores de pH aos sistemas aquosos pode-se construir uma escala de pH padro para a temperatura de 25C. Observe a escala a seguir.

Qumica Orgnica

A qumica orgnica uma parte da qumica moderna com grande importncia industrial e econmica. Ela envolve um nmero absurdamente grande de compostos qumicos com aplicaes nas mais diversas reas.

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Funes Orgnicas

As substncias orgnicas so classificadas em funes qumicas diferentes a partir dos grupos funcionais especficos. Os grupos funcionais diferenciam as funes qumicas e suas propriedades.

Na tabela a seguir observa-se as principais funes orgnicas.


Propriedades Fsicas dos Compostos Orgnicos

As propriedades fsicas das substncias dependem, fundamentalmente, dos seguintes fatores: polaridade das molculas, foras de atrao intermoleculares e massa molar. Por exemplo, em sries homlogas (compostos de mesma funo com diferena de CH2), quanto maior a massa molecular maior sero os pontos de fuso e ebulio. Para comparar compostos de funes diferentes, devemos levar em conta, por exemplo, as foras intermoleculares que ocorrem entre as molculas em cada funo. Devemos analisar cada fator separadamente como se os demais no tivessem influncia no resultado, ou a exeram de forma igual.

Pontos de Fuso e Ebulio

Considere as seguintes substncias e suas propriedades:

Observe que os pontos de fuso e ebulio crescem com o aumento da intensidade das foras de atrao intermoleculares. Nota-se que entre o lcool e o cido as interaes intermoleculares so atravs de pontes de hidrognio, sendo mais intensas no cido do que no lcool.

A comparao entre os pontos de fuso e ebulio ir depender do fator que estivermos comparando. Se compararmos compostos de mesma funo, o fator que incidir ser a massa molar das molculas em questo, porm, se forem de mesma funo, com iguais massas molares iguais, o fator decisivo ser o tipo de cadeia.

Dois compostos da funo lcool com massas molares diferentes apresentam as mesmas foras de interao intermoleculares (pontes de hidrognio), logo, aquele que apresentar maior massa molar apresentar maiores pontos de fuso e ebulio.

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Dois hidrocarbonetos alcanos, um de cadeia normal comparado a outro de cadeia ramificada, ter maiores pontos de fuso e ebulio o de cadeia normal por apresentar maior superfcie de contato e por maior intensidade em suas interaes intermoleculares.

Exemplo 1:

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

Exemplo 2:

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

Comparao entre pontos de fuso e ebulio

a) Para compostos orgnicos com massas molares iguais ou prximas a substncia polar tem ponto de ebulio maior que a substncia apolar;

Exemplo: PE do lcool > PE do hidrocarboneto entre substncias de igual polaridade a de maior fora intermolecular ter maiores PF e PE;

Exemplo: PE do cido carboxlico > PE do lcool > PE do aldedo.

b) Para compostos orgnicos com foras intermoleculares semelhantes

c) a substncia de massa molar maior ter maiores pontos de fuso e ebulio;

d) entre dois ismeros (mesma frmula molecular, igual massa molar), os de foras intermoleculares mais intensas tero pontos de fuso e ebulio maior, ou seja, aqueles que apresentam estruturas que proporcionem maiores intensidades de interaes intermoleculares tero suas propriedades maiores;

Exemplo 1: Cadeia normal > cadeia ramificada

Exemplo 2: cido carboxlico > lcool, pois a intensidade das pontes de hidrognio nos cidos maior que nos lcoois.

Solubilidade em gua

A solubilidade dos compostos orgnicos obedece a mesma regra geral da solubilidade das substncias, ou seja, substncias polares dissolvem substncias polares, as apolares dissolvem as apolares, e assim, so denominadas miscveis (solveis). Quando as polaridades so diferentes as substncias so denominadas imiscveis (insolveis).

Logo, os compostos orgnicos polares sero solveis em gua, enquanto as apolares sero insolveis em gua. Na prtica os compostos orgnicos que apresentam oxignio e halognios na sua estrutura tendem a serem molculas polares, principalmente os que apresentarem hidroxilas ou com o oxignio na extremidade da molcula.


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

Exemplo: Entre os lcoois com a hidroxila no carbono 1, quanto maior for a cadeia carbnica menor ser a solubilidade em gua (solubilidade em g/100 g de H2O).

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

Isomeria

Isomeria o fenmeno caracterizado pela ocorrncia de duas ou mais substncias diferentes que apresentam a mesma frmula molecular mas diferentes frmulas estruturais. Assim, ismeros so compostos de mesma frmula molecular e diferentes propriedades fsico-qumicas, uma vez que o arranjo de tomos diferente.

Exemplo:

Isomeria Espacial

Isomeria Espacial ou Estereoisomeria ocorre em compostos que apresentam diferena na posio relativa dos ligantes no espao, ou seja, apresentam geometrias moleculares diferentes. Assim, as estruturas no so superponveis, ou seja, no se sobrepem.

Isomeria ptica

Ocorre em compostos que apresentam assimetria na estrutura molecular. Essa assimetria ser identificada pela presena de pelo menos um Carbono Assimtrico. O Carbono Assimtrico ou Quiral um tomo de carbono que apresenta hibridizao sp3 com quatro ligantes diferentes entre si. A presena dos carbonos quirais gera uma diferena no posicionamento relativo dos ligantes, criando, assim, compostos que so um a imagem especular um do outro.

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Os dois ismeros pticos que desviam a luz polarizada do mesmo ngulo para lados opostos, sendo um a imagem especular do outro, so denominados enantimeros, enantiomorfos ou antpodas pticos (opostos opticamente).

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

A mistura racmica no desvia o plano da luz polarizada, sendo opticamente inativa, pois metade das molculas desvia para a direita e a outra metade desvia para a esquerda e a soma dos desvios nula.

A seguir so apresentadas como exemplo as estruturas dos ismeros do cido lticos.


Reaes Orgnicas

Reaes de Oxirreduo

As reaes de oxirreduo so as transformaes qumicas que ocorrem com transferncia de eltrons. Nos compostos orgnicos o tomo de carbono que sofrer as variaes de Nox provocadas por ao de agentes oxidantes ou redutores que geralmente so compostos inorgnicos.

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

A reduo ocorre com ao de agente redutor capaz de fornecer hidrognio nascente ([H]) ao meio reacional. Ex.: Zn(s) em meio cido.

O exemplo mais comum desse tipo de processo a Oxidao/Reduo dos lcoois.

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Reaes de Adio

So reaes onde ocorre adio de tomos ou ligantes por processos de sntese em molculas orgnicas. Geralmente, a adio de tomos ou ligantes acontece em molculas com algum tipo de insaturao j que a ligao pi () mais fraca do que a sigma (). Portanto comum a adio em estruturas que possuam ligaes do tipo dupla ou tripla entre Carbonos.

As principais reaes de adio so:

Reao de Adio de H2 (Hidrogenao Cataltica):

So reaes de adio de hidrognio gasoso em molculas orgnicas insaturadas com ao cataltica de substncias como o Niquel (Ni) e a Platina (Pt) metlicos.

Reao de Adio de Halognios (Halogenao):

So reaes de adio de gases de halognio seguindo o mesmo mecanismo da adio de H2. As reaes de halogenao so catalisadas pela Luz, sendo que as reaes com Br2 e Cl2 no acontecem no escuro. Os produtos so sempre haletos orgnicos vicinais.

Reao de Adio de Hidrcidos de Halognios:

So reaes de adio de hidrcidos de halognios (HF, HCl, HBr e HI) em molculas que apresentam ligao dupla entre carbonos.

Reao de Adio de gua (Hidratao):

So reaes de molculas de gua na estrutura de compostos orgnicos que apresentam insaturaes entre carbonos.


Reaes de Substituio

So reaes nas quais um dos tomos de hidrognio (H) ou um grupo de tomos da molcula orgnica substitudo por outro tomo ou grupo monovalente, ocorrendo principalmente em compostos saturados e aromticos.

A Substituio Eletroflica uma reao muito comum em compostos aromticos sendo, portanto, a mais cobrada em concursos.

Substituio Eletroflica

Essa reao, tpica dos compostos aromticos, e em sua primeira etapa um dos grupos do substrato substitudo por um reagente eletrfilo.

A primeira etapa, conhecida como adio eletroflica, consiste no ataque do substrato a um eletrfilo, formando um carboction. Em seguida, na segunda etapa chamada de eliminao, o carboction elimina um prton (desprotonao), neutralizando a estrutura. Veja um exemplo:

As principais reaes de substituio em compostos aromticos so conhecidas como Nitrao, Sulfonao, Halogenao, Alquilao e Acilao. Sendo que as duas ltimas tambm so chamadas de substituies de Friedel-Crafts em homenagem ao francs Charles Friedel e ao estadunidense James Crafts que descobriram esses processos em 1877.

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Exemplos de Reaes de Substituio Eletroflica

Influncia de um grupo j presente no Anel Aromtico

Grupos Ativantes (orto-para-dirigentes):

So grupos que facilitam a reao e orientam a entrada de um segundo grupo na posio orto ou para. Os grupos alquila, arila, ter, hidroxila e aminas so ativantes ou orto-para-dirigentes.


Grupos Desativantes (meta-dirigentes):

So grupos que dificultam a reao e orientam a entrada de um segundo grupo na posio meta. Os grupos como o nitro, a nitrila, a carboxila, o sulfnico e a carbonila so meta-dirigentes.

Bioqumica

A Bioqumica estuda os compostos e processos que ocorrem nos seres vivos, animais ou vegetais. Esses compostos dividem-se em trs classes muito comuns: os aminocidos, os lipdios e os glicdios.

Aminocidos

Aminocidos so compostos de funo mista amina ( NH2) e cido carboxlico ( COOH). De acordo com a posio do grupo amino, nos carbonos 2,3..., j que o carbono 1 sempre ser o da carboxila, os aminocidos so denominados , ...,aminocidos. Observe os exemplos abaixo.

Os aminocidos apresentam carter anftero. Assim, podem se comportar como cidos ( COOH) ou como bases ( NH2). Por conta do carter anftero pode ocorrer uma reao de neutralizao intramolecular, formando um sal interno denominado zwiterrion.

A formao do sal interno, zwiterrion, explica os altos ponto de fuso e ebulio. Os aminocidos so slidos a temperatura ambiente. E, a grande polarizao do sal interno, tambm explica a grande solubilidade dos aminocidos em gua.

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Protenas

As protenas so substncias essenciais aos seres vivos. So sintetizadas pelos organismos vivos por meio da reao de polimerizao por condensao de -aminocidos, so molculas assimtricas que geralmente desviam o plano da luz polarizada para a esquerda.

A ligao, formada atravs dos grupos amino e carboxila, denominada ligao ou ponte peptdica e mostra que as protenas apresentam a funo amida ( CON ). As protenas no so necessariamente polmeros filiformes (em fila), podem apresentar estruturas tridimensionais, motivadas, por exemplo, pelas pontes de hidrognio que os cidos, as aminas e as amidas podem estabelecer.

Quando esta estrutura desfeita pelo calor, por cidos ou por bases, diz-se que houve desnaturao. Por exemplo, a albumina do ovo, sofre desnaturao quando ele cozido ou frito. As protenas do leite, sofrem desnaturao com a adio de algumas gotas de limo.


Lipdios

Lipdios so substncias gordurosas encontradas em animais ou vegetais que por hidrlise produzem cidos graxos e lcoois, podendo fornecer, ainda, outras substncias.

Os lipdios podem ser classificados em simples e complexos. Na hidrlise dos lipdios simples, os cerdeos e os glicerdeos, so formados apenas cidos carboxlicos e lcoois, enquanto na dos complexos, os fosfatdeos e os cerobrosdeos, so formados, alm de cidos carboxlicos e lcoois, outros compostos, como cido fosfrico e aminocidos.

Para estudar lipdios simples, lembre-se de que cidos graxos so monocidos carboxlicos de cadeia normal com nmero par de tomos de carbono. Do ponto de vista qumico, os lipdios mais simples so steres de cidos graxos sendo divididos em:

a) Cerdios: so steres formados por reao de esterificao entre cidos graxos e lcoois superiores. So as conhecidas ceras, de origem animal ou vegetal. Usados na fabricao 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 carnaba)

b) Glicerdeos: so tristeres formados a partir da reao de esterificao entre cidos graxos com o propanotriol (glicerina).

Os glicerdeos formam as gorduras e leos que se diferenciam por:

I) gorduras: slidos a temperatura ambiente e predominantemente formada por cidos graxos saturados.

II) leos: lquidos a temperatura ambiente e predominantemente formados por cidos graxos insaturados.

Os glicerdeos sofrem reaes caractersticas que so descritas a seguir.

Hidrlise alcalina ( Reao de Saponificao)

Os glicerdeos so transformados em sal de cidos graxos (sabo) atravs da reao com bases fortes em soluo aquosa.

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Exemplo: Fabricao do Estearato de Sdio

O sabo funciona como uma ponte que interliga quimicamente a partculas de sujeira (apolar) e a molcula de gua (polar) que retira as partculas de sujeira da superfcie limpa.

Glicdios ou Hidratos de Carbono

So compostos de funo mista lcool e aldedo conhecidos como aldose, ou lcool e cetona chamados de cetose. Assim, so definidos como os compostos que, por hidrlise, originam esses polilcool-aldedos e polilcool-cetonas e apresentam frmula geral Cx(H2O)y.

Os principais glicdios so:

a) Glicose: apresentando frmula molecular C6H12O6, a glicose um exemplo de monossacardeo. Ela encontrada na uva e outras frutas, e tambm, circulando em nosso corpo, sendo o principal combustvel para a mquina bioqumica. Sua frmula estrutural plana :


b) Frutose: encontrada em vrias frutas, apresenta frmula molecular C6H12O6. Apresenta a seguinte frmula estrutural plana.

c) Sacarose: o acar de cana ou acar comum; encontrada na cana-de-acar e na beterraba, a sacarose um dissacardeo capaz de originar a glicose e a frutose por hidrlise.

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

e) Glicognio: espcie de amido animal, um polmero da glicose existente no fgado e nos msculos; funciona como reserva alimentar, transformando-se em glicose conforme a necessidade do organismo.

f) Celulose: polissacardeo formado pela condensao de milhares de molculas de glicose; encontrada nos vegetais e no digerida pelos seres humanos. A celulose constitui cerca de 50% da estrutura de uma rvore e 98% no algodo sendo aplicada na fabricao do papel.

igp-rs · mesma proporção de íons na + e cl-. embora um composto iônico ... quantidade de...

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