2 SUMÁRIO OBJETIVO ... 3 INTRODUÇÃO ... 3 ALCENOS ... 3 FENÓIS ... 4
NATUREZADO GRUPO CARBONÍLICO ... 6
ÁCIDOS CARBOXÍLICOS ... 6
REAÇÕES GERAISDE COMPOSTOS CARBONÍLICOS ... 7
REAÇÕES GERAISDO ÁCIDO CARBOXÍLICOS. ... 7
AMINAS ... 8
PARTE EXPERIMETAL ... 9
MATERIAIS: ... 9
REAGENTES: ... 10
PROPRIEDADES FISICO-QUÍMICASE TOXICIDADEDOSREAGENTES ... 10
PROCEDIMENTOS EMPREGADOS ... 14
ÁCIDOSCARBOXÍLICOS ... 14
Teste com bicarbonato de sódio ... 14
FENÓIS: ... 14
Teste com hidróxido de sódio (NaOH a 10% em água) ... 14
Teste com cloreto férrico 5,0 % ... 15
ALCENOS ... 15
Teste de Bayer (KMnO4/H2O) ... 15
Teste com bromo (Br2/CCl4) ... 16
AMINAS ... 16
Solubilidade ... 16
Basicidade das aminas ... 17
Reação com do ácido nitroso (HNO2). Formação de sais de diazônio (diazotação) ... 17
Preparação de um corante azo ... 17
RESULTADOS E DISCUSSÃO ... 18
ÁCIDOSCARBOXÍLICOS ... 18
Teste com bicarbonato de sódio ... 18
FENÓIS: ... 18
Teste com hidróxido de sódio (NaOH a 10% em água) ... 18
Teste com cloreto férrico 5,0 % ... 19
ALCENOS ... 20
Teste de Bayer (KMnO4/H2O) ... 20
Teste com bromo (Br2/CCl4) ... 21
AMINAS ... 21
Solubilidade ... 21
Basicidade das aminas ... 22
Reação com do ácido nitroso (HNO2). Formação de sais de diazônio (diazotação) ... 22
Preparação de um corante azo ... 23
CONCLUSÃO ... 23
OBJETIVO
Esta prática teve como objetivo a identificação, diferenciação e confirmação dos outros quatro grupos funcionais importantes na química orgânica, que são os ácidos carboxílicos, fenóis, alcenos e aminas, através de reações químicas específicas para cada composto orgânico.
INTRODUÇÃO
As características estruturais que possibilitam a classificação dos compostos com base em sua reatividade são chamadas grupos funcionais. Um grupo funcional é um grupo de átomos dentro de uma molécula que apresenta um comportamento químico característico. Um determinado grupo funcional comporta-se quimicamente quase da mesma forma em todas as moléculas das quais fazem parte.
“A química de qualquer molécula orgânica, independentemente de seu de seu tamanho ou complexidade, é determinada pelos grupos funcionais que ela contém.”
Os grupos funcionais podem ser identificados a partir de certas reações, as quais podem ser usadas para fins de caracterização. Geralmente, testes qualitativos, de fácil execução, permitem caracterizar determinados grupos funcionais observando-se mudanças físicas provocadas por uma reação química. A partir da evidência experimental acumulada, deduz-se que grupo funcional (ou grupos funcionais), está (estão) presente(s) na amostra desconhecida.
Alcenos
Alceno, também conhecido como alqueno ou olefina, é um hidrocarboneto que contêm ligações duplas carbono-carbono. Nas ligações duplas, dois átomos de C partilham dois pares de elétron em vez de um - como acontece nas ligações simples. Quando há ligações duplas, são removidos dois átomos de H para que a regra dos elétrons de valência seja cumprida. A fórmula geral dos alcenos é, pois, CnH2n.
Nas ligações duplas, os átomos estão mais próximos. Isto significa que os átomos de C que participam na ligação dupla têm menos hipóteses de rotação que os átomos de C em ligações simples. Isto leva à criação de dois isómeros estruturais de alcenos: cis e trans.
Isómeros são moléculas que têm os mesmos átomos, mas diferente estrutura. Nos alcenos cis, os átomos de C das ligações dupla ficam do mesmo lado, enquanto que nos alcenos trans, eles ficam em lados opostos (Figura 01).
Fig. 01 – Função: Alceno cis e trans.
O que há de especial com os alcenos é o fato de conterem uma ou mais ligações duplas. Alcenos particularmente estáveis são os hidrocarbonetos aromáticos. Estas substâncias contêm um número especial de átomos de C. São cíclicos e contêm ligações duplas entre pares de carbono. A razão para esta grande estabilidade é a estrutura de ressonância que aqueles hidrocarbonetos contêm. Nestas estruturas, os elétrons são partilhados de um modo diferente.
Os alcenos ocorrem em abundância na natureza. O etileno é um hormônio de uma planta que induz o amadurecimento de fruta, e o β-caroteno, rico em vitamina A, encontrado no pigmento laranja da cenoura.
Fig. 02 – Exemplos de compostos derivados de fenóis.
Fenóis
Os fenóis são compostos que apresentam grupos hidroxila ligados ao anel aromático. Podem ser considerados como derivados da água da qual um dos átomos de hidrogênio é substituído por um grupo orgânico: H-O-H versus Ar-O-H.
As propriedades físicas dos fenóis são semelhantes dos alcoóis, porém com certas diferenças específicas. Os fenóis têm temperaturas de ebulição elevadas em relação aos hidrocarbonetos, este fato ocorre em decorrência da formação de ligações de hidrogênio no estado líquido, como ocorre na água. O átomo de hidrogênio –OH polarizado positivamente de uma molécula é atraído pelo par de elétrons isolado de um átomo de uma força intermolecular fraca que une as moléculas. Para que as moléculas passem de estado líquido para o estado gasoso, essas atrações intermoleculares devem ser rompidas, por isso a temperatura de ebulição é maior.
Os fenóis são milhões de vezes mais ácidos que os alcoóis, porque o ânion fenóxido é estabilizado por ressonância. A deslocalização da carga negativa sobre as posições orto e para do anel aromático do ânion fenóxido resulta em aumento de estabilidade em relação ao fenol não dissociado.
Fig. 04 – Exemplos de compostos derivados de fenóis.
Os fenóis ocorrem em abundância na natureza e também são usados como intermediários na síntese industrial de produtos que vão desde adesivos até anti-sépticos. O fenol é um desinfetante geral encontrado no alcatrão da hulha; o salicilato de metila é um aromatizante encontrado no óleo de um tipo de planta da América do Norte; e os urushiols são os constituintes alérgicos do veneno do carvalho e da hera. Observe que a palavra fenol é tanto o nome de um composto específico como o nome de uma classe de compostos.
Natureza do Grupo Carbonílico
A ligação dupla carbono-oxigênio de um grupo carbonila é semelhante em muitos aspectos à ligação dupla carbono-carbono de um alceno. O átomo de carbono do grupo carbonílico tem hibridização sp2 e forma três ligações σ. O quarto elétron de valência
permanece em um orbital p do átomo de carbono, formando uma ligação π pela sobreposição com um orbital p no átomo de oxigênio. O átomo de oxigênio também tem dois pares de elétrons não-ligantes, que ocupam os dois orbitais restantes.
O efeito mais importante da polaridade do grupo carbonila é sobre a reatividade química da ligação dupla C=O. Por causa do átomo de carbono do grupo carbonílico carregar uma carga parcial positiva, ele se comporta como um eletrófilo (ácido de Lewis) e reage com os nucleófilos. Pelo contrário, a átomo de oxigênio no grupo carbonila carrega uma carga parcial negativa e é, portanto, um nucleófilo (base de Lewis), reagindo com os eletrófilos.
Ácidos Carboxílicos
Os ácidos carboxílicos, RCOOH, ocupam um lugar central entre os compostos carbonílicos. Eles não são importantes apenas por si só, mas também porque são materiais de partida para preparar numerosos derivados acila, como os ésteres, as amidas e os cloretos de ácidos.
Fig. 06 – Função: Ácido carboxílico.
Um grande número de ácidos carboxílicos é encontrado na natureza. Por exemplo, a ácido acético, CH3COOH, é o principal componente orgânico do vinagre; o ácido butanóico,
CH3(CH2)2COOH, é responsável pelo odor de ranço de manteiga; e o ácido hexanóico (ácido
capróico), CH3(CH2)4COOH, é o responsável pelo aroma único de cabras e de meias sujas.
Outros exemplos são os ácidos cólicos, o maior componente da bile humana, e ácidos alifáticos de cadeia longa, como o ácido palmítico, CH3(CH2)14COOH, um precursor
Fig. 07 – Funções: Ácido Carboxílico do ácido cólico.
Reações Gerais de Compostos Carbonílicos.
A maioria das reações envolvendo os grupos carbonílicos ocorre por um dos quatro mecanismos gerais: adição nucleofílica, substituição nucleofílica em grupamento acila, substituição alfa, e condensação carbonílica. Esses mecanismos apresentam algumas variáveis, da mesma maneira que as reações de adição eletrofílica em alcenos e as reações de SN2,porém essas variações são muito mais fáceis de aprender quando as características
fundamentais dos mecanismos são compreendidas. Veja como esses quatro mecanismos se comportam e quais tipos de grupos carbonílicos sofrem reação por meio deles.
Reações Gerais do Ácido Carboxílicos.
Os ácidos carboxílicos geralmente apresentam quatro possibilidades para reagir.
Fig. 08 – Prováveis Reações com um Ácido carboxílico.
Perceba que o ácido pode sofrer um ataque nucleofílico, eletrofílico ou de uma base. No caso de um reagente nucleofílico (:Nu), o ácido reage preferencialmente através do carbono da dupla, que é muito polarizado e, portanto, tem uma carga parcial positiva, o que permite a entrada do nucleófilo. Se for um reagente eletrofílico (E), o ácido reage preferencialmente através do oxigênio da hidroxila, que coordena um de seus pares de elétrons livres para o eletrófilo. Finalmente, o reagente pode ser uma base, que então vai atuar capturando um próton do ácido, seja da hidroxila (que é liberado mais facilmente) ou,
dependendo da força dessa base e das condições da reação, do carbono a (carbono ligado ao grupo COOH).
As substituições nucleofílicas nos ácidos carboxílicos geralmente seguem o seguinte mecanismo:
Fig. 09 – Mecanismo de substituições nucleofílicas nos ácidos carboxílicos.
Aminas
As aminas são os derivados orgânicos da amônia, NH3, da mesma maneira que os
alcoóis e os éteres são os derivados orgânicos da H2O. Como a amônia, as aminas contêm um
átomo de nitrogênio com um par de elétrons isolado. A presença desse par de elétrons explica o comportamento básico e nucleofílico das aminas.
Podem ser alquil-substituídas (alquilaminas) ou aril-sustituídas (arilaminas). Embora muito da química dessas duas classes de aminas seja semelhante, também existem diferenças importantes. As aminas são classificadas como primária (NH2R), secundária (NHR2) ou
terciária (NR3), dependendo do número de substituintes orgânicos ligados ao átomo de
nitrogênio.
Fig. 10 – Classificação das aminas quanto ao número de radicais.
A ligação química em aminas é semelhante àquela na molécula de amônia. O átomo de nitrogênio tem hibridização sp3, com os três grupos substituintes ocupando três vértices do
C-N-C são próximos do valor tetraédrico de 109º. Uma das conseqüências da geometria tetraédrica é que uma amina com três substituintes diferentes no átomo de nitrogênio é quiral. Assim, essa amina não tem plano de simetria e, portanto, não se sobrepõe com sua imagem especular.
A química das aminas é dominada pelo par de elétrons isolados do átomo de nitrogênio. Por causa desse par de elétrons isolado, as aminas são básicas e nucleofílicas. Essas aminas reagem com os ácidos para formar sais ácido-base e também com os eletrófilos em muitas das reações polares. As aminas são bases mais fortes que os alcoóis, os éteres ou a água. Quando uma amina é dissolvida em água, é estabelecido um equilíbrio no qual a água se comporta como um ácido, transferindo um próton à amina.
Elas são largamente encontradas em plantas e animais e é parcialmente responsável pelo odor característico dos peixes. A nicotina, por exemplo, é encontrada no tabaco, enquanto a cocaína é um estimulante encontrado nos arbustos da planta da coca na América do Sul.
Fig. 11 – Exemplos de Aminas encontradas em dia-dia: nicotina e cocaína
PARTE EXPERIMETAL Materiais: • 01 Béquer de 400,0 mL; • 01 Béquer de 50,0 mL; • 01 Erlenmeyer 125,0 mL; • 12 Tubos de ensaio; • Bico de Bunsen;
• Pinça para tubo de ensaio; • Bastão de vidro;
• Vidro de relógio; • Pisseta; • Pipetas de 1,0 e 5,0 mL; • Pipetador; Reagentes: • Fenolftaleína; • Azul de Bromotimol;
• Solução de Permanganato de Potássio (0,01 M); • NaOH 1,0 M e de 10 %;
• NaHCO3 (5 %)
• Nitrito de Sódio;
• Cloreto Férrico (5 %) em etanol; • Anilina; • Ciclohexilamina; • H2SO4 (3,0 M); • HCl concentrado; • β - Naftol; • Ácido Benzóico; • Fenol; • Etanol;
• Solução de Bromo em tetracloreto de carbono (CCl4);
• Clorofórmio; • Ciclohexeno;
Propriedades Fisico-químicas e Toxicidade dos reagentes BICARBONATO DE SÓDIO
Toxicidade: Bicarbonato de Sódio com posologia, indicações, efeitos colaterais, interações e outras informações. Todas as informações contidas na bula de Bicarbonato de Sódio têm a intenção de informar e educar, não pretendendo, de forma alguma, substituir as orientações de um profissional médico ou servir como recomendação para qualquer tipo de tratamento. Decisões relacionadas a tratamento de pacientes com Bicarbonato de Sódio devem ser tomadas por profissionais autorizados, considerando as características de cada paciente.
PERMANGANATO DE POTÁSSIO
Toxicidade: Por inalação: causa irritação ao trato respiratório. Os sintomas podem incluir tosse e dificuldade para respirar. Altas concentrações podem causar edema pulmonar; Por ingestão: a ingestão de pó ou de altas concentrações causa distúrbios graves do sistema gastrointestinal com possíveis queimaduras e edema; pulso lento, choque com queda da pressão sangüínea. Pode ser fatal. A ingestão de concentrações de até 1% causa queimaduras da garganta, nâuseas, vômitos e dor abdominal. Concentrações de 2-3% causam anemia e inflamação da garganta com dificuldade para respirar. Concentrações de 4-5% podem causar danos renais; Curiosidade: O banho de permanganato de potássio ajuda a tratar a coceira e cicatrizar as bolhas comuns da catapora. Deve-se tomar um banho de imersão com 1 pacotinho de permanganato de potássio diluído em água fria, por no máximo 5 minutos todos os dias, até a pessoa ficar curada.
ÁCIDO CLORÍDRICO
Toxicidade: em casos de ingestão pode ser fatal e em contato com a pele pode causar queimaduras graves. Causa severa irritação dos olhos e pálpebras, podendo ate haver a perda total da visão. À pele é corrosivo, podendo causar queimaduras. A inalação acarreta irritação do aparelho respiratório, edema pulmonar, insuficiência respiratória, podendo levar até a morte. A ingestão provoca severas queimaduras nas membranas, mucosas da boca, esôfago e estômago, se ingerido.
