FORMULÁRIO DE QUÍMICA INORGÂNICA
1. Estrutura Atômica ... 2 2. Números Quânticos ... 4 3. Tabela Periódica ... 5 4. Ligações Químicas ... 5 5. Funções Inorgânicas ... 6 6. Teorias Ácido-Base ... 10 7. Conceitos Fundamentais ... 10 8. Estequiometria ... 10 9. Soluções ... 11 10. Propriedades Coligativas ... 11 11. Termoquímica ... 12 12. Cinética Química ... 13 13. Equilíbrio Químico ... 13 14. Equilíbrio Iônico ... 14 15. Eletroquímica ... 16 Pilha ... 16Tabela dos Potenciais-Padrão de Oxidação ... 17
Eletrólise ... 17
16. Radioatividade ... 22
AUTOR: PEDRO CESAR G. FIORETT
O que é um modelo atômico?
Os modelos atômicos são teorias baseadas em fatos e evidências experimentais para explicar como é o átomo. Muitos cientistas desenvolveram modelos que posteriormente foram evoluindo até chegar ao modelo atual.
Modelo de Dalton
•
A matéria é constituída de pequenas partículas indivisíveis e maciças denominadas átomos que não podem ser criados nem destruídos.•
Em reações químicas os átomos simplesmente se rearranjam, não são criados nem destruídos.•
Átomos de um mesmo elemento químico apresentam as mesmas propriedades.Modelo de Thomson
O átomo era esférico e maciço com estrutura não uniforme formado por um fluido de carga positiva no qual estavam dispersos os elétrons, o que garantiria a neutralidade do átomo. Seu modelo ficou conhecido como “pudim de passas”.
Esfera positiva Elétron Representação do modelo atômico de Thomson. Modelo de Rutherford
Rutherford realizou um experimento no qual bombardeou uma finíssima lâmina de ouro com partículas alfa emitidas pelo elemento radioativo polônio.
Po Bloco de Pb Partículas (positivas) Lâmina de Au Anteparo com ZnS Observou:
•
A maior parte das partículas alfa atravessou a lâmina de ouro sem sofrer desvio.•
Poucas partículas alfa sofreram desvios de trajetória.Concluiu:
•
A maior parte do átomo deveria ser constituída de espaços vazios.Segundo Rutherford, o átomo não é maciço. É constituído de um região central pequena, densa e com carga positiva, o núcleo, rodeado por uma região praticamente sem massa, a eletrosfera. O átomo seria semelhante ao sistema solar.
Núcleo
Próton, partícula com carga elétrica positiva
Nêutron, partícula eletricamente neutra.
Elétron, partícula com carga elétrica negativa.
Modelo de Böhr ou Modelo de Rutherford-Böhr
Böhr, baseado no modelo de Rutherford, propôs um modelo atômico mais completo que apresenta as seguintes características.
•
Os elétrons movimentam-se em trajetórias circulares* chamadas níveis ou camadas.•
Em cada órbita circular ou camada o elétron apresenta energia constante.•
Quando um elétron absorve energia, ele salta para uma órbita mais afastada do núcleo e quando retorna libera uma quantidade de energia na forma de onda eletromagnética.* Posteriormente Sommerfeld concluiu que apenas uma órbita é circular, as demais são elípticas.
Núcleo prótons (p) nêutrons (n)
Átomo
Eletrosfera - elétrons (e)
- Massa atômica: é calculada pela média ponderada dos números de massa dos isótopos.
Obs.: Água pesada é a água rica em óxido de deutério. Sua fórmula é
2H2O1 ou D2O
e e 1234567 1234567 1234567 1234567 1234567 1234567 núcleo E E + Absorve energia Irradia energia Número atômico : Z Número de massa : A Número de nêutrons : nIsótopos Isóbaros Isótonos
Prótio Deutério Trítio
A = Z + n (n = 20) 1 2 3 1H 1H 1H Y , X 4020 40 19 X; Y 40 20 35 15 A Z
X
2. NÚMEROS QUÂNTICOS
Símbolo Nº Quântico Valores n Principal Nível de energia 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7
Secundário Subnível de energia 0, 1, 2, 3 m Magnético Orbital Localização do Orbitals Magnético de Spin Giro do Elétron - ½ e + ½ -3, -2, -1, 0, +1, +2, +3 Signi?cado
Orbital: Região no espaço onde há probabilidade máxima de se encontrar o elétron.
1s2s2p3s3p4s3d4p5s4d5p6s4f5d6p7s5f6d7p
Obs1.: Princípio da exclusão de Pauli: no mesmo orbital pode haver no máximo 2 elétrons de spins contrários. Obs2.: Elétron diferenciador subnível mais energético.
Obs3.: Elétron mais externo ou elétron de valência nível mais externo. Obs4.: Elétron desemparelhado sozinho dentro de um orbital. Obs5.: Nem sempre o mais externo é o mais energético.
5s E = 5
4s n = 4 e = 2 E = n + E = 6 n Símbolo Nº máximo de elétrons
1 K 2 2 L 8 3 M 18 4 N 32 5 O 32 6 P 18 7 Q 8
Símbolo Nº Máx. de elétrons Nº de Orbitais
0 s 2 1 1 p 6 3 2 d 10 5 3 f 14 7
Significado Regra de Hund 3p3 4d7 ex.:4d
6 nº de elétrons nível subnível 3. TABELA PERIÓDICA
- Propriedades Periódicas em ordem crescente.
Obs.: Em caso de íons isoeletrônicos (mesmo nº de elétrons), quanto maior a carga nuclear (Z), menor o raio do íon.
4. LIGAÇÕES QUÍMICAS Iônica, Eletrovalente ou Heteropolar (transferência de e– ) e– metal + ametal (cátion) (ânion)
Propriedades dos Compostos Exemplo
P.F. e P.E. elevados Agregado Iônico
Sólido na temperatura ambiente Conduz eletricidade fundido ou aquoso
Covalente ou Molecular (compartilhamento de e– ) ametal + ametal H + ametal P.F. e P.E. baixos Polares e Apolares Não conduz eletricidade puro
H 2O (polar) O2 (apolar) Metálica (cátions imersos em nuvem de elétrons) metal + metal P.F. e P.E. elevados
Bons condutores de eletricidade e calor Brilho metálico
Cu, Zn, Latão (Cu + Zn)
Dipolo Permanente Moléculas Polares ‘‘Média’’ atração
Elevados P.F. e P.E.
HCl
H + F, O, N H
2O, NH3
Ligações de Hidrogênio
Moléculas Apolares Dipolos instantâneos, molécula apolar
Fraca atração - baixo P.F. e P.E. O2, CO2
Hibridação de Orbitais Ângulo entre híbridos Estrutura geométrica Exemplos
sp3 109º28' Tetraédrica CH 4 sp2 120º Trigonal plana C2H4, BF3 sp 180º Linear C 2H2, CO2 Dipolo-Induzido Forte atração 2 Ca Cl +2
–1
Afinidade EletrônicaEnergia liberada ao se adicionar um elétron.
Eletronegatividade
Tendência de um átomo em receber elétrons.
Potencial de Ionização
Energia necessária para retirar um elétron.
Raio atômico
Metade da distância entre o núcleo de dois átomos.
Obs.: Ligações sigma () e pi()
frontal e mais forte, paralela
As ligações não são necessariamente nesta ordem.
Geometria molecular
H2O (angular): (polar)
NH3 (piramidal): (polar)
CO2 (linear): (apolar)
Obs.: Íon hidrônio (H3O+)
H2O + H+ H 3O + Íon amônio
NH4 NH3 + H+ NH 4 + 5. FUNÇÕES INORGÂNICAS5.1. Óxido: composto binário oxigenado onde o oxigênio é o elemento mais eletronegativo.
Óxido ácido + óxido básico Sal Ex: N2O5 + CaO Ca(NO3)2
deve-se adicionar H2O ao anidrido.
Ex: ZnO + 2 HCl ZnCl
2 + H2O
ZnO + 2 NaOH Na2ZnO2 + H2O
comporta-se como anidrido, logo, deve-se adicionar HO. Ex: CO2 + H2O H2CO3
CO2 + 2 KOH K2CO3 + H2O deve-se adicionar H2O ao anidrido.
BF3 (trigonal plana): (apolar)
CH4 (tetraédrica): (apolar)
Ex: CaO + H2O Ca(OH)2 CaO + 2 HF CaF2+ H2O Óxido anfótero Sal + H2O Ácido Sal + HO Base Óxido básico Sal + H2O Base (hidróxido) Ácido H2O Óxido ácido ou anidrido Sal + H2O Ácido (oxiácido) H2O Base O C O N H H H H 105º H O
Obs.: Principais metais que formam anfóteros: Zn, Al, Sn e Pb
Óxido salino X3O4
Óxidos neutros ou inertes CO, N2O (óxido nitroso) e NO (óxido nítrico)
Peróxido: Nº de oxidação do O = -1
Superóxido: Nº de oxidação do O = -1/2
Obs.: Obtenção do ácido sulfúrico (processo de contato)
S + O2 SO2 SO2 + ½ O2 SO3 SO3 + H2O H2SO4
5.2. Ácidos
- Oxiácidos: ácidos que contêm oxigênio. Ex.: H2SO4 - Hidrácidos: ácidos que não contêm oxigênio. Ex.: HCl
Ácido + Base Sal + H2O
Ácido + Metal (+ ativo) Sal + H2
Escala de atividade dos metais
Alc - Alct - Al - Zn - Fe - Ni - Sn - Pb - H - Bi - Cu - Hg - Ag - Au - Pt
Ácido1 + Halogênio2 Ácido2 + Halogênio1
F2 > Cl2 > Br2 > I2 Reatividade dos Halogênios
Obs1.: H3PO4 (ácido fosfórico) ... 3 H ácidos H3PO3 (ácido fosforoso) ... 2 H ácidos H3PO2 (ácido hipofosforoso) ... 1 H ácido
Obs.: Decomposição do peróxido de Hidrogênio (H2O2)
H2O2 H2O + ½ O2 Peróxido Sal + H2O2 Base + H2O2 O H2 ácido LUZ Superóxido Sal + H2O2 + O2 Base + H2O2 + O2 O H2 ácido + ativos - ativos
Obs2.: Ácidos fortes: Oxiácidos Diferença entre O e H (ácido) é maior ou igual a 2. Hidrácidos HI, HBr e HCl
Ácidos fracos: Oxiácidos Diferença entre O e H (ácido) é menor que 2. Hidrácidos HF, H2S e ácidos com C
Obs3.: Teoria de Arrhenius
HCl + H2O H3O+ + Cl–
5.3. Bases ou hidróxidos
Metal + OH– Me(OH)
x onde x = nº de oxidação do metal
Principais números de oxidação:
Metal alcalino ou metal alcalinoterroso + H2O base + H2
NH3 + H2O NH4OH (hidróxido de amônio)
Obs1.: Bases fortes: Hidróxidos alcalinos e alcalinoterrosos exceto Be e Mg.
Bases fracas: todas as demais.
Obs2.: Teoria de Arrhenius
NaOH Na+ + OH–
Obs3.: Indicadores:
* Pode ser rosa O H2
Indicador Meio ácido Meio básico
Tornasol Vermelho Azul
Fenolftaleína Incolor Vermelho
Tornassol n. o. x. metais alcalinos e Ag + 1 metais alcalinoterrosos, Zn e Cd + 2 Al e Bi + 3 F - 1 Fe, Co, Ni +2 e +3 Cu, Hg +1 e +2 Sn, Pb +2 e +4 Au +1 e +3 * *
5.4. Sais
Metal + Radical do ácido sal Obs.: nomenclatura dos sais
- Calcinação:
Carbonatos óxido metálico + CO2
Ex.: CaCO3 ¾¾ CaO + CO2
Bicarbonato ¾¾ carbonato + CO2 + H2O
Alcalino ¾¾ alcalino
Ex.: 2 NaHCO3 ¾¾ Na2CO3 + CO2 + H2O (fermento)
Clorato ¾¾ cloreto + O2
Ex.: 2 KClO3 ¾¾ 2 KCl + 3 O2
- Reações de dupla-troca
Ácido1+ Sal2 Ácido2 + Sal1 Hidróxido1 + Sal2 Hidróxido2 + Sal1 Sal1 + Sal2 Sal3 + Sal4
* Regra de Berthollet
Formar uma substância menos solúvel ou mais fraca ou mais volátil. Principais sulfato de bário BaSO4
Precipitados: carbonato de cálcio CaCO3 carbonato de bário BaCO3
cloretos, brometos e AgClAgBr, AgI, iodetos de prata PbCl2, PbBr2, PbI2. e chumbo II
Ex.: 2 HCl + CaCO3 CaCl2 + CO2 + H2O
Hidrólise Quebra do sal pela água.
sal + H2O ácido + base
sal ácido base forte
NaHCO3 + H2O NaOH + CO2 + H2O Sal de solução básica (pH > 7)
Ácido Sal OSO ITO ICO ATO ÍDRICO ETO ¾¾
6. TEORIAS ÁCIDO-BASE
A) Arrhenius: ácido + H2O H3O+ + ânion
base + H2O OH– + cátion
B) Brönsted-Lowry: ácido H+
H+ = próton
base H+
C) Lewis: ácido par de e–
base par de e–
Principais (Lewis):
Ácidos: íons + , BF3 e AlCl3 Bases: íons - , H2O e NH3
7. CONCEITOS FUNDAMENTAIS
Átomo padrão C12 = isótopo 12 do carbono
C12 = 1 u.m.a. (unidade de massa atômica)
Massa molar é a massa em gramas cujo valor coincide com a massa atômica e com a massa molecular e se refere a 1 mol de átomos ou de moléculas.
1 mol de qualquer gás ou vapor = 6,02 . 1023 moléculas = 22,4 L
CNTP T = 0ºC ou 273 K e P = 1 atm ou 760 mmHg. 8. ESTADO GASOSO A) Equação de Clapeyron P . V = n . R . T n = Mol m R = 0,082 atm L K.M ol B) Densidade: V m d
C) Princípio de Avogadro (gases): - Volumes iguais
- Mesmas condições de temperatura e pressão - Mesmo número de moléculas ou mols RECEBE DOA DOA RECEBE
9. SOLUÇÕES
- Misturas Homogêneas ou Solução
Solução = soluto + solvente
- não saturada Solução - saturada
- supersaturada
- Coeficiente de solubilidade (solubilidade)
Quantidade máxima de soluto dissolvido em uma determinada quantidade de solvente (em geral 100 g de H2O) a uma dada temperatura.
ex.: A 0ºC 35,7 g de NaCl saturam 100 g de água.
Unidades de Concentração: Concentração EM SOLUTO GERAL SOLUÇÃO A) Concentração comum ) L / g ( V m C 1
B) Concentração em quantidade de matéria (molaridade)
) L / mol ( V n M 1 1 1 1 m n Mol = Diluição de Soluções C1V1 = C2V2 M1V1 = M2V2 V2 = V1 + V H 2O
- Mistura de Soluções de mesmo Soluto
CfVf = C1V1 + C2V2 + ... MfVf = M1V1 + M2V2 + ...
Vf = V1 + V2 + ...
10. PROPRIEDADES COLIGATIVAS
A adição de um soluto a um solvente provoca: Pressão de vapor
Ponto de ebulição Ponto de congelação Pressão osmótica
= MRTi (fórmula da pressão osmótica)
m1... massa do soluto V ... volume da solução n1... nº de mols do soluto Mol1... massa molar do soluto11. TERMOQUÍMICA
- Calor associado às reações químicas.
Reações
Exotérmicas liberam calor Endotérmicas absorvem calor
- Reação Exotérmica - Reação Endotérmica A B H < 0 A B H > 0
H < 0 H > 0
Obs.: “O calor de formação de uma substância simples em seu estado de agregação mais comum é igual a zero”. Ex.: O hidrogênio é um gás nas condições ambientes (T = 25ºC e p = 1 atm). Logo, o estado gasoso é o estado de
agregação mais comum do elemento hidrogênio e então: HfH2(g) = 0
- Tipos de Calores de Reação ou Entalpia
A) Entalpia de Combustão Hcombustão < 0
Calor liberado na combustão completa de 1 mol de uma substância no estado padrão. B) Entalpia de Formação
HF > 0 ou HF < 0
Calor liberado ou absorvido na formação de 1 mol de uma substância por síntese direta a partir das substâncias no estado padrão.
n1A + n2B n’ C + n” D H = . . .
A fórmula a aplicar será:
H = n’ Hf(C) + n” Hf(D) - n1 Hf(A) - n2 Hf(B) (
II
)onde:
Hf(A)... entalpia de formação de A
Hf(B)... entalpia de formação de B Hf(C)... entalpia de formação de C Hf(D)... entalpia de formação de D C) Entalpia de Ligação Ligação Rompida: H > 0 Ligação Formada: H < 0
Calor liberado ou absorvido na formação ou no rompimento de 1 mol de ligações de uma substância.
- Lei de Hess
H da reação depende apenas dos estados inicial e final da reação. Consequências:
1ª) As equações termoquímicas podem ser somadas algebricamente. 2ª) Invertendo-se a equação termoquímica, muda-se o sinal do H.
3ª) Multiplicando-se ou dividindo-se a equação por um certo número de zero o H fica multiplicado ou dividido por este mesmo valor.
12. CINÉTICA QUÍMICA
Velocidade média = [ ]tempo
- Lei da ação das massas
aA + bB cC + dD V = K[A]a . [B]b
Obs.: Reações que ocorrem em etapas: V = Vetapa lenta
- Catálise: - Catalisador aumenta a velocidade da reação sem ser consumido. - Diminui a energia de ativação; não altera a H da reação.
ex.: Reação exotérmica com Catalisador.
13. EQUILÍBRIO QUÍMICO
- Sistemas Homogêneos reversíveis. aA + bB cC + dD
Equilíbrio químico: v1 = v2
v1 Velocidade da reação direta. v2 Velocidade da reação inversa.
H Variação da entalpia da reação. H1 Energia de ativação sem catalisador.
H2 Energia de ativação com catalisador.
H3 Abaixamento da energia de ativação.
C.A. Complexo ativado.
v2 v1
- Constante de Equilíbrio
Kp = Kc(RT)n onde R = 0,082 n = np - nR T Kelvin
n variação do número de mols gasosos Sistemas Heterogêneos só os gases são considerados.
- Graficamente
- Deslocamento do Equilíbrio Químico
Princípio de Le Chatelier
A) Aumento de pressão desloca menor volume (menor número de mols). B) Aumento de temperatura desloca reação endotérmica.
C) Aumento da concentração deslocareação que consome.
14. EQUILÍBRIO IÔNICO
Moléculas íons
- Constante de Equilíbrio Iônico (Ki)
HA H+ + A–
Quanto maior Ki e , mais forte o eletrólito.
- Equilíbrio Iônico da Água
H2O H+ + OH– K w = [H +] . [OH–] = 10–14 (mol/L)2 Produto iônico da H2O a 25 ºC c d C D p a b A B p . p K p . p = b a d c c ] B [ . ] A [ ] D [ . ] C [ K Equilíbrio _ i [H ] . [A ] K [HA] + = 2 i M K (aq.)
Potencial hidrogeniônico e Potencial hidroxiliônico pH = - log [H+] pH = log ] H [ 1 pH + pOH = 14
pOH = - log [OH–] pOH = log 1
[OH ]
-- Escala de pH a 25 ºC
- Solução Tampão
Ácido
ou fracos + sal corrrespondente Base
pH = pKa + log
onde Ka e Kb são as constantes de ionização do ácido e da base correspondentes. pOH = pKb + log
- Hidrólise Salina
A) Ácido e Base Fortes Solução neutra pH = 7. B) Ácido e Base Fracos Depende do Ka e do Kb. C) Ácido Forte e Base Fraca Solução ácida pH < 7. D) Ácido Fraco e Base Forte Solução básica pH > 7.
Solução Neutra [H+] = [OH-] = 10- 7 pH = pOH = 7
Solução Ácida [H+] > 10- 7 pH < 7 Solução Básica [H+] < 10- 7 pH > 7 14 7 Básico Neutro Ácido 0 [SAL] [BASE] ] ÁCIDO [ ] SAL [
- Produto de solubilidade (Kps)
Soluções saturadas. Eletrólitos pouco solúveis.
Ex.: Ca3(PO4)2 3Ca+2 + 2 3 4 PO Kps = [Ca+2]3 .
32 4 PO 15. ELETROQUÍMICAReações de Redox Energia elétrica
A) Pilha
Reações de Redox Corrente elétrica
- Pilha de Daniell
- Cálculo de E0 ou d.d.p das pilhas de concentração 1 mol/
a 25 ºC E0 = E0 redução cátodo + E 0 oxidação ânodo - Equação de Nernst
E = E0 - . log Q
Kps > produto dos íons insaturada Kps = produto dos íons saturada
Oxidação Redução Oxidou Nox aumentou perdeu e– Ag. redutor
Nº de e– perdidos = Nº de e– ganhos Reduziu Nox diminuiu ganhou e– Ag. oxidante
ELETRÓLISE PILHA PRODUZ Eletrodo de Zn Ânodo (-) Oxidação Semirreação Zn0 - 2 e– Zn+2
Lâmina fica corroída Aumenta a concentração de Zn+2 Eletrodo de Cu Cátodo (+) Redução Semirreação Cu+2 + 2 e– Cu0 Lâmina fica aumentada Diminui a concentração de Cu+2 Reação total: Zn + Cu+2 Cu + Zn+2 E0 = + 1,10 V Esquema: Zn / Zn+2 // Cu+2 / Cu0 Solução ZnSO4 1 mol/ 25 ºC, 1 atm Solução CuSO4 1 mol/ 25 ºC, 1 atm 0,059 n n nº de e– transferidos na reação Q Kc da reação
E0 = potencial padrão (1 mol/)
B) Eletrólise
Corrente elétrica reações de Redox
1) Ígnea (substância no estado fundido): metal (cátodo / redução)
não metal (ânodo / oxidação) 2) Solução aquosa
Tabelas para prioridade de descarga
Cátions Ânions Alc+ I– Alc.-Terr.+2 Br– Al+3 Cl– H Zn+2 ânions orgânicos Fe+2 R-COO -Ni+2 Sn+2 OH -Pb+2 ânions SO4 -2 Bi+3 oxigenados NO3 -Cu+2 PO 4 -3 Hg+2 etc Ag+ Au+3 F -Pt+2
Cátodo Íon + de maior potencial de redução Ânodo Íon – de maior potencial de oxidação Íons restantes ficam na solução aquosa
Lei de Faraday 1 Mol e– = 96500 C = 1F (Faraday) Q = i . t Q ... carga elétrica (C) i ... corrente (A) t ... tempo (s)
RS|
T|
potencial de oxidação crescente
potencial de redução crescente
16. RADIOATIVIDADE
Emissão de partículas e radiações por núcleos instáveis.
Radiação Representação Carga Massa Características
Alfa + 2 4 2 prótons e 2 nêutrons
Beta – 1 0 Gerada pela decomposição de um nêutron
Gama 0 0 Ondas eletromagnéticas
1ª Lei
2ª Lei
Meia-vida (T)
- Tempo para desintegrar a metade da massa radioativa.
Resumo das partículas:
Fissão Nuclear
Núcleo Partícula Núcleos
+ + nêutrons + energia
Grande Acelerada Menores
ex.: Fissão artificial do U235 em reatores. Fusão Nuclear
Síntese de Núcleos Núcleo maior (mais estável) + energia
ex.: 21
H
,
21H
42He
energia
(liberação de energia do sol)
A 4 A 4 Zx 2 Z 2y A 0 A Zx 1 Z 1 y D , e , n , p , , , 2 1 0 1 1 0 1 1 0 0 0 1 4 2 4 2 01 0 0 T t 0 2 m m m0.... massa inicial m .... massa final t .... tempo T .... meia-vida
FORMULÁRIO DE QUÍMICA ORGÂNICA
1. Propriedades do Carbono ... 20 2. Cadeias Carbônicas ... 20 3. Hidrocarbonetos ... 21 4. Funções Químicas ... 22 5. Isomeria ... 246. Reações da Química Orgânica ... 26
Reações de Adição ... 26 Reações de Substituição ... 28 Reações de Eliminação ... 31 Reações de Oxidação ... 32 Reações de Redução ... 33 Tabela Periódica ... 35
CH3 CH3 CH CH3 CH3 CH3 CH2 CH3 CH2 CH2 CH3 CH2 CH2 CH2 CH2 CH CH3 CH3 CH3 C CH3 CH3 CH2 CH2 CH2 CH2 CH3 CH3 CH CH2 CH3 CH2 CH3 C CH3 CH2 CH3 CH CH2 CH3 Radical Nome metil etil propil isopropil butil sec-butil terc-butil isobutil pentil isopentil neopentil - Principais Radicais
Nomenclatura: 3. HIDROCARBONETOS Nº. de carbonos P refixo 1 MET 2 ET 3 PROP 4 BUT 5 PE NT 6 HEX 7 HEPT 8 OCT 9 NON 10 DEC 11 UNDEC 12 DODEC 20 EICOS H2C CH CH2 CH3 HC CH CH2 C HC CH3 H2C C CH2 H2C C CH CH3 H2C CH H2C CH CH3 H2C CH CH CH CH3 H3C CH2 CH2 CH3 CH2 CH2 H2C H2C Característica Fórmula
geral Exemplos Nomes
Alcanos Cadeia Aberta Saturada CnH2n+2 ...+ ANO Butano Alcenos 1 Dupla CnH2n ...+ ENO But-1-eno Alcinos 1 Tripla CnH2n-2 ...+ INO Etino (Acetileno) But-1-ino Alcadienos 2 Duplas CnH2n-2 ...+ ADIENO Propadieno Buta-1,2-dieno Penta-1,3-dieno Ciclanos ou Cicloalcanos Cadeia Fechada
Saturada CnH2n CICLO...+ ANO Ciclobutano
Ciclenos ou Cicloalquenos
1 Dupla CnH2n-2 CICLO...+ ENO Ciclobuteno
Aromáticos ou Um ou mais núcleos ...+ BENZENO radical Metilbenzeno (Tolueno) Nomenclatura oficial prefixo prefixo prefixo prefixo prefixo prefixo
4. FUNÇÕES QUÍMICAS X C X C X C X (C)n X C X C R CH2 OH R CH OH R’ R C R” R’ OH R C O OH C C OH R C O Cl C O OH C O Cl R C O O R C O C O OM R C O O C O C O OM R’ C O O R C O O R H3C C CH3 CH3 OH CH Br CH3 CH3 CH Cl Cl CH3 I CH2 I H2C CH2 CH2 CH2 OH H3C CH OH CH3 CH3 OH H2C CH OH C O OH H3C C O Cl H CH3 O O C CH2 CH3 O C CH2 H3C C O ONa CH3 O O C CH3 CH2 F CH F H3C CH2
Funções Grupo Funcional Fórmula Geral
Nomenclatura Exemplo Exemplo Usual H a l e t o s O r g. Derivados Monohalogenados - X (X=F, Cl, Br, I) R - X ou Ar - X -...+... nome do nome do h alo gê nio hc de origem ... + ... Haleto + nome do radical monovalente 2-Bromopropano brometo de isopropila Derivados di-halogenados 2 Halogênios no mesmo C -...+... haleto nome do radical divalente 1,1-Dicloroetano Derivados di-halogenados (vicinais) -Derivados di-halogenados (isolados) - 1,4-Diiodobutano A l c o ó i s Primários - OH ligado a carbono saturado CnH2n+2O ... +OL nome do hc 1 Álcool+...+ICO radical 2 ...+ Carbinol radical (is)
etanol, álcool etílico metilcarbinol Secundários propan-2-ol álcool isopropílico dimetilcarbinol Terciários metilpropan-2-ol álcool terc-butílico trimetilcarbinol Fenóis -OH em C de
Núcleo Benzênico Ar-OH
-Hidróxi +... nome do hc
Deriva de nomes próprios (fenol, naftol, ...)
Hidroxibenzeno fenol
Enóis -OH ligado a C
com dupla -... + OL nome do hc Etenol álcool vinílico Ácidos Carboxílicos Carboxila CnH2nO2 Ácido +...+ ÓICO nome do hc Ácido + ... fonte de origem Ácido etanóico ácido acético
Cloretos de Ácidos - Cloreto + ... ILA
nome do hc Cloreto + ... nome comum do ácido Cloreto de metanoíla cloreto de formila Anidridos de Ácidos -Anidrido + ... nome do ácido Anidrido +... nome comum do ácido Anidrido propanóico anidrido propiônico Sais de Ácidos M = Metal -... -ICO+ATO+nome nome do do ácido metal ...-ICO+ATO+nome nome do comum metal do ácido Etanoato de sódio acetato de sódio Ésteres CnH2nO2 ... -ICO+ATO+nome nome do do ácido radical ...-ICO+ATO+nome nome do comum radical do ácido Propanoato de metila propionato de metila 2 Halogênios em C não vizinhos 2 Halogênios em carbonos vizinhos
R C O H C O H C O C O R R’ H 3C CH2 O C CH2 CH3 O CH3 CH2 CH3 O R O R’ N H H R H3C NH2 N H N R’ R N H R’ R N R” H N CH3 H3C N CH3 H3C CH2 CH2 CH3 NH2 C O NH2 R C O NH2 C O NH2 H3C CN R CN H CN 3C NC R SO3H R SO3H NC H3C NC H3C CH2 SO3H NO2 R NO2 NO2 H3C C O H Funções Grupo
Funcional Fórmula Geral
Nomenclatura Exemplo Exemplo Usual Aldeídos Carbonila primária CnH2nO ... + AL nome do hc 1 Aldeído+... nome do ácido 2 ...-ICO+Aldeído nome comum do ácido Etanal aldeído acético acetaldeído Cetonas Carbonila secundária CnH2nO ... + ONA nome do hc Radical Maior+Radical Menor + Cetona Pentan-2-ona cetona metílica e propílica Éteres CnH2n+2O ...+... nome do nome radical do hc alcoxi (menor) (maior) Éter +...+ICO nome dos radicais Metoxietano éter etílico e metílico
A m i n a s Primárias Amino — ...+ AMINA nome do(s) radical(is) ...+ AMINA nome do hc — Metilamina Secundárias — Dimetilamina Terciárias — Dietilmetilamina A m i d a s — ...+ AMIDA nome do hc — Etanamida acetamida Nitrilas (ciano) — ...+ NITRILO nome do hc 1 ...HC+Nitrila nome vulgar do ácido 2 Cianeto+de+... nome do radical Etanonitrila acetonitrila cianeto de metila Isonitrilas (carbilaminas) (isociano) — ...+Carbilamina nome do radical Isocianeto+de+... nome do radical Metilcarbilamina isocianeto de metila Ácidos sulfônicos — Ácido+...sulfônico
nome do hc — Ácido etanosulfônico
Nitrocompostos
Nitro + ...
5. ISOMERIA
- de cadeia - de posição
Plana - de compensação ou metameria
- de função - tautomeria - Isomeria
(compostos diferentes com a mesma
fórmula molecular) Espacial ou - geométrica
Estereoisomeria - óptica
I - Isomeria Plana
Tipo Características Exemplo
De cadeia Mesma função
Diferem pelo tipo de cadeia
De posição
Mesma função
Mesmo tipo de cadeia
Diferem na posição do grupo funcional, da ramificação ou da insaturação
Compensação ou Metameria
Mesma função
Diferem pela posição do heteroátomo
H2C CH CH2 CH3 H3C CH CH CH3 CH2 H3C CH2 OH H3C CH CH3 OH O CH3 CH2 CH2 CH3 O CH2 CH2 CH3 CH3 CH2 CH3 CH2 CH2 CH3 CH3 CH CH3 CH3 CH2 C5H12 C3H8O H3C CH CH2 CH3 CH2 CH3 H3C CH2 CH2 CH3 CH CH3 C6H14 C4H8 C4H10O
II - Isomeria espacial C C R2 R1 R4 R3 R2 R1 R4 R3 R1 R2 R3 R4 ou e R1 C* R2 R3 R4 R1 R2 R3 R4 C C H3C CH3 H H C C H3C CH3 H H C4H8 cis trans CH3 C* H Cl CH3 C* H OH 2 C* diferentes 2n = 22 = 4 isômeros ativos 4 isômeros d1 d2
1
22n-1 = 21 = 2 misturas racêmicas (oticamente inativas)
2 isômeros d1
1d2
2n = nº de carbonos assimétricos diferentes C R2 R1 C C R4 R3 R3 R4 R1 R2
Tipo Características Exemplo
Geométrica
Óptica
•
Compostos com assimetria dita molecular•
Carbono assimétrico (quiral)De função ou Funcional Funções diferentes Principais casos Álcool e éter Aldeído e cetona Ácido e éster Tautomeria
Equilíbrio dinâmico entre:
e CH3 CH2 OH O CH3 CH3 C2H6O Aldeído ¬¾¾ Enol Cetona ¬¾¾ Enol CH2 C H OH CH2 C CH3 OH aldo-enólica C2H4O C3H6O ceto-enólica H2C CH3 O C H C H O H2C H
6. REAÇÕES DA QUÍMICA ORGÂNICA
1) Rupturas ou cisões das ligações
a) Heterolíticas
b) Homolíticas
2) Classificação dos reagentes
3) Principais Tipos de Reações
3.1. Reações de Adição
3.1.1. Adição a alcenos
Mecanismo: adição eletrofílica
a) Hidrogenação (reação de Sabatier-Sanderens)
b) Halogenação
c) Adição de Hidrácidos
Obs.: Regra de Markovnikov: O radical mais eletronegativo irá se adicionar ao carbono menos hidrogenado.
íon carbocátion H3C Cl H3C+ + x Cl -íon carbânion H3C MgCl H3C-x + + MgCl radicais livres H3C CH3 H3C
+
x CH3
Eletrofílicos1 - São deficientes em elétrons 2 - Aceitam um par de elétrons 3 - São ácidos de Lewis 4 - São usualmente cátions Ex.: H+, Br+, CH
3 +
Nucleofílicos
1 - São ricos em elétrons 2 - Doam um par de elétrons 3 - São bases de Lewis 4 - Frequentemente são ânions Ex.: Br – , R–NH2 H2C CH CH3 + H2 H2C CH CH3 H H H2C CH CH3 + Br2 H2C CH CH3 Br Br r o d a s i l a t a c T P,
Exceção:
Efeito Kharasch (anti-Markovnikov)
d) Adição de Água (hidratação)
3.1.2. Adição a alcinos
Mecanismo: adição eletrofílica
a) Hidrogenação
b) Halogenação
c) Adição de Hidrácidos
d) Adição de Água (hidratação)
H2C CH CH3 + +HBr– H2C CH CH3 Br H H2C CH CH3 + +HBr– H2C CH CH3 H Br peróxido H2C CH CH3 + H2O H2C CH CH3 OH H H H+OH– C CH3 HC HC C H H H H CH3 2 H2 + CAT C CH3 HC HC C Br Br Br Br CH3 2 Br2 + C CH3 HC HC C H Cl H Cl CH3 2 H+Cl– + peróxido C CH3 HC HC C Br H Br H CH3 2 +HBr– + C H3C CH + H2O H3C C CH OH H tautomeria H3C CH3 O C
3.1.3. Adição a compostos carbonilados (aldeídos ou cetonas)
Mecanismo: adição nucleofílica
a) Adição de HCN
b) Adição de compostos de Grignard
3.2. Reações de Substituição
3.2.1. Reações das quais participam derivados halogenados
Mecanismo: Substituição Nucleofílica
a) Derivado halogenado + KOH em meio aquoso álcool
b) Derivado halogenado + KCN
c) Síntese de Williamson
d) Reação de derivado halogenado com óxido de prata + HCN -+ + C -O H H3C H3C C CN OH H + + C -O H H3C H3C C CH3 OMgCl H H3C MgCl MgOHCl + H3C C CH3 OH H + -H2O + KCl H3C CH2 Cl + KOH H3C CH2 OH Potassa aquosa + – + KBr H3C CH2 Br + K+ –CN H3C CH2 CN NaCl H3C CH2 Cl + NaO + – CH2 CH3 H3C CH2 O CH2 CH3 + + – H3C CH2 Cl + Ag2O H3C CH2 O CH2 CH3 2 seco 2 AgCl + H3C CH2 Cl + + H3C CH2 OH + – 2 Ag2O 2 AgCl 2 AgOH HO 2 + H3C C CH3 OMgBr CH3 H3C MgBr H3C C CH3 + MgOHBr OH CH3 + -H3C CH3 -O + C H2O HOH HOH – + 2 2 H O
¾¾
e) Reação de amonólise
f) Síntese de Wurtz
3.2.2. Reações envolvendo ácidos carboxílicos e seus derivados
Mecanismo: Substituição Nucleofílica
a) Esterificação
Ácido Carboxílico + Álcool Éster + H2O (Equação Fundamental da Química Orgânica)
b) Hidrólise c) Amonólise d) Saponificação H3C CH2 Br + H3C CH2 NH2 + + – NH3 HBr H+ –NH2 H3C CH2 Cl + 6 Na H3C CH2 CH3 3 6 NaCl + H3C Cl 3 H3C CH3 H3C CH2 CH2 CH3 H3C C OH O CH3 H3C C O O + – + HO– CH3 + + H 2O H2O H3C C NH2 O + – + 2 + NH4OH H+ –OH H H3C C OH O O O C H3C O C H3C + – H2O + H+ –OH 2 H3C C OH O anidrido CH3 H3C C O O + NH3 H+ –NH2 H3C C NH2 O HO CH3 + + 3 NaOH C ONa O 3 C17H35 + Estearato de sódio (sabão) Glicerina OH CH CH2 OH OH CH2 C O O C17H35 C O O C17H35 C O O C17H35 CH2 CH CH (base) + – + –
3.2.3. Halogenação de alcanos
Mecanismo: Substituição via radicais livres
Reatividade dos hidrogênios: H terciário > H secundário > H primário
3.2.4. Reações envolvendo o benzeno e seus derivados
Mecanismo: Substituição eletrofílica
a) Alquilação de Friedel-Crafts
b) Halogenação
Obs.:
c) Nitração
d) Sulfonação
3.2.5. Influência de um radical já presente no anel
+ Cl2 calorouluz + HCl ultravioleta H3C CH3 H3C CH2 Cl CH3 H CH3 Br H3C
C
CH2
CH3 + Br2 H3C
C
CH2
CH3+ HBr + H HCl + Cl2 FeCl3 Cl H3C+ Cl– + H+ – AlCl3 + HCl CH3 Cl + Cl luz Cl Cl Cl+ + FeCl 4 -Cl Cl FeCl3 + + H2O Ácido benzenosulfônico H2SO4 SO3H H OH SO3H – + H2SO4 +HNO3 + H2O NO2 H – + OH NO2 H2SO4 + + HCl (meta) Cl2 AlCl3 NO2 Cl NO 2 3 CH + (orto) AlCl3 CH3 Cl (para) CH3 Cl 2Cl2 2 + + 2HCl (cisão homolítica) (cisão heterolítica) reagente eletrofílico Regra Geral:
Orto-para dirigente ou orientador orto-para.
Ex.:
CH3,
OH,
NH2,
Cl,
OCH3. Meta dirigente ou orientador meta.Ex.:
NO2,
COOH,
SO3H.Mecanismo: substituição via radicais livres
3.3. Reações de Eliminação
3.3.1. Desidratação de álcoois
Regra de Saytzeff: Na desidratação de um álcool, elimina-se preferencialmente o hidrogênio do carbono menos
hidrogenado adjacente ao carbono do grupo OH.
Obs.: Os álcoois podem sofrer dois tipos de desidratação.
Desidratação Intermolecular Desidratação Intramolecular 3.3.2. Desalogenação b aB A b aB A H2O + H H2C CH2 OH H2C CH2 H2SO4conc. H2O + H2SO4conc. H3C C OH CH3 CH2 CH3 H3C C CH CH3 CH3 C 170º SO H2 4 C 140º SO H2 4 H3C CH2 OH H3C CH2 OH O H3C CH2 CH2 CH3+H2O H H2C CH2 OH H2O + H2C CH2 Cl CH CH2 Cl H3C +Zn H3C CH CH2 + ZnCl2 + + HCl sem catalisador Cl2 CH2Cl CH3 calor (u.v) luz
3.3.3. Desidro - Halogenação
Obs.: Derivado monohalogenado + KOH ¾¾H O2 álcool
Derivado monohalogenado + KOH ¾¾álcool alceno
3.3.4. Desidratação de ácidos
3.3.5. Processo de Dumas
3.4. Reações de Oxidação
3.4.1. Oxidação de Álcoois
Agente oxidante: KMnO4 ou K2Cr2O7
Obs.: potassa alcoólica H2O + KCl KOH + H CH CH2 Cl H3C álcool H3C CH CH2+ C O O C O H3C H3C C O OH C O OH H3C H3C H2O + 5 2O P + NaOH + CH2 C ONa H3C CaO Na2CO3 CH3 CH3 O + [O] H2O +
O Álcool 1º Álcool 2º H2O + [O] + OH CH H3C CH3 H3C CH3 O C [O] + não reage H3C C OH CH3 CH3 Álcool 3º H3C CH2 OH C O H H3C C O OH H3C + [O]
O H3C OH O H HC O OH HC
O CO2 +H2O + –3.4.2. Oxidação de Alcenos
a) oxidação branda (teste de Baeyer)
Obs.: A reação de Baeyer é capaz de distinguir um alceno de um ciclano.
- se o teste der positivo: alceno - se o teste der negativo: ciclano
b) ozonólise
Obs.: Se o carbono da dupla for primário ou secundário produz aldeído.
Se o carbono da dupla for terciário produz cetona.
c) oxidação energética
Obs.: Carbono na ligação dupla: - Primário produz CO2 e H2O;
- Secundário produz ácido carboxílico; - Terciário produz cetona.
3.5. Reações de Redução 3.5.1. Redução de aldeídos 3.5.2. Redução de cetonas diálcool frio a e básico meio KMnO4(diluído) CH CH3 H3C C CH3 C CH H3C CH3 OH OH CH3 O3 + H 2O2 + + H2O CH CH3 H3C C CH3 H3C CH3 O C C O H H3C + CH CH3 H3C C CH3 C O OH H3C quente a e ácido meio
KMnO4( concentrado)
+ CH CH3 H2C C O OH H3C H2O + CO2 H3C CH3 O C H KMnO4(concentrado)
2 [H] + C O H H3C OH H3C CH2 2 [H] + OH CH H3C CH3 H3C CH3 O C
4) Propriedades
4.1. Acidez e Basicidade A. Efeito indutivo
Efeito indutivo é a tendência de um átomo ou grupo de átomos de atrair ou repelir elétrons. Radicais eletroatraentes (eletronegativos).
Radicais eletrorrepelentes (eletropositivos).
B. Aplicação do efeito indutivo
1) Acidez
Aumenta com a presença de radicais eletronegativos e diminui com a presença de radicais eletropositivos. 2) Basicidade
Aumenta com a presença de radicais eletropositivos e diminui com a presença de radicais eletronegativos.
C. Acidez
Compostos com caráter ácido: - Ácidos carboxílicos caráter
- Fenóis ácido
decrescente
D. Basicidade
Compostos com caráter básico: - Aminas caráter
- Amidas básico
decrescente (aumento na cadeia carbônica)
Obs.: Basicidade das aminas
Secundária > Primária > Terciária > NH3 > Aromática
4.2. Temperatura de ebulição dos alcanos
Em isômeros de cadeia, à medida que aumenta a quantidade de ramificações, a temperatura de ebulição diminui, pois há uma diminuição da superfície de contato.
4.3. Interações intermoleculares
Hidrocarboneto dipolo - induzido Aldeído e Cetona dipolo - dipolo
Álcool, Amina e Ácido Carboxílico ligações de hidrogênio
4.4. Solubilidade dos alcoóis
5. Séries Orgânicas
Homóloga mesma função que diferem pela quantidade de CH2.
Isóloga mesma quantidade de átomos de carbono diferindo pela quantidade de H2.
Heteróloga mesma quantidade de átomos de carbono e funções diferentes.
6. Polímeros
6.1. Adição
Formados por sucessivas adições de monômeros. Durante a polimerização ocorre a queda da .
6.2. Condensação