GABARITO DAS AUTOATIVIDADES. Química Orgânica I

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Química Orgânica I

2018 Profª. Clarice Fedosse Zornio

GABARITO DAS

AUTOATIVIDADES

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UNIDADE 1

TÓPICO 1

1 Sobre as razões que definem porque existe um número tão elevado de compostos orgânicos, julgue as seguintes asserções em verdadeiro ou falso:

a) (F) O carbono reage vigorosamente com quase todos os elementos químicos.

b) (F) O átomo de carbono tem uma valência variável.

c) (V) Os átomos de carbono podem unir-se formando cadeias.

d) (V) O átomo de carbono pode se ligar tanto a elementos químicos mais eletronegativos, quanto a menos eletronegativos.

2 Sabendo que a composição química dos seres vivos é feita por com- postos inorgânicos e orgânicos, classifique as substâncias abaixo em orgânicas ou inorgânicas:

a) Água (H₂O)

R.: substância inorgânica.

b) Ureia (CH₄NO₂) R.: substância orgânica.

c) Vitamina A (C₂₀H₃₀O) R.: substância orgânica.

d) Carbonato de cálcio (CaCO₃) R.: substância inorgânica.

3 Sobre os orbitais atômicos, julgue as afirmativas abaixo em verdadei- ra ou falsa:

a) (V) Os orbitais atômicos possuem a formas e energias diferentes que de- pendem dos seus números quânticos.

b) (V) Um orbital atômico expressa a região de maior probabilidade de se encontrar um determinado elétron em sua trajetória ao redor do núcleo.

c) (F) O orbital 3s possui menor energia que o orbital 1s.

d) (V) Os três orbitais p são degenerados porque possuem mesma energia.

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TÓPICO 2

1 Sobre as ligações covalente, determine se as afirmativas abaixo são verdadeiras ou falsas:

a) (V) Dizer que o carbono é tetravalente é uma forma de dizer que o carbono forma quatro ligações covalentes.

Dizer que o carbono é tetravalente significa dizer que o átomo de carbono possui quatro elétrons de valência, assim, a fim de obedecer à regra do octeto, o carbono precisa ganhar quatro elétrons e, para isso, ele faz quatro ligações químicas covalentes.

b) (F) A ligação covalente ocorre quando íons se ligam e, por isso, os compostos orgânicos são chamados de moléculas.

A ligação covalente ocorre por compartilhamento de elétrons entre dois átomos, assim, esses átomos não estão eletricamente carregado (não são íons). Molécula é o termo utilizado para indicar compostos cujas ligações químicas são covalentes.

c) (V) A hibridização sp³ explica porque as quatro ligações C–H do metano são iguais.

A hibridização sp³ do carbono surge da combinação entre um orbital s e três orbitais p, gerando os orbitais híbridos sp³ degenerados (de mesma energia). Assim, todas as ligações C–H do metano possuem a mesma energia (pois cada ligação C–H se forma devido à sobreposição 4 Escreva a configuração eletrônica do estado fundamental de cada um dos seguintes elementos químicos:

a) Flúor

R.: – Z=9, 1s²2s²2p⁵ (ou 1s²2s²2p_x²2p_y²2p_z¹) b) Fósforo

R.: – Z=15, 1s²2s²2p⁶3s²3p³ (ou 1s²2s²2p_x²2p_y²2p_z²3s²3p_x¹3p_y¹3p_z¹) c) Bromo

R.: – Z=35, 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s²4p⁵

(ou 1s²2s²2p_x²2p_y²2p_z²3s²3p_x²3p_y²3p_z²3d_xy²3d_yz²3d_xz²3d_x2-

y223d_z2²4s²4p_x²4p_y²4p_z¹) d) Iodo

R.: – Z=53, 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s²4p⁶4d¹⁰5s²5p⁵

(ou 1s²2s²2p_x²2p_y²2p_z²3s²3p_x²3p_y²3p_z²3d_xy²3d_yz²3d_xz²3d_x2-

y223d_z2²4s²4p_x²4p_y²4p_z²

4d_xy²4d_yz²4d_xz²4d_x2-y2²4d_z2²5s²5p_x²5p_y²5p_z¹)

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do orbital atômico 1s do hidrogênio e de um orbital sp³ do carbono), sendo, portanto, iguais.

d) (F) Um composto orgânico pode possuir apenas ligações p.

As ligações p só se formam se houver a formação de uma ligação s, pois ela é decorrente da superposição lateral dos orbitais p dos carbonos com hibridização sp² ou sp. Essa superposição lateral só pode ocorrer se houver a sobreposição frontal dos orbitais híbridos (que é justamente a formação da ligação s, pois os átomos precisam estar bem próximos para que seus orbitais p se superponham.

2 Abaixo é mostrada a representação de uma molécula orgânica, na qual os átomos de carbono da cadeia estão numerados de 1 a 7:

Dessa forma, sobre as ligações covalentes nessa molécula julgue as seguintes alternativas em verdadeira ou falsa:

a) (V) Existem três ligações p na estrutura.

A ligação p está presente apenas em ligações dupla e tripla. Como na estrutura temos uma ligação dupla (que apresenta uma ligação p) e uma ligação tripla (que apresenta duas ligações p), logo, ela possui três ligações duplas.

b) (F) O átomo de carbono 2 forma três ligações p e uma ligação s.

No carbono 2, temos uma ligação tripla (a qual é formada por duas ligações p e uma s) e uma simples (ligação s). Assim, temos duas ligações p e duas ligações s.

c) (V) O átomo de carbono 5 forma três ligações s e uma ligação p.

No carbono 5, temos uma ligação dupla (a qual é formada por uma ligação p e uma s) e duas ligações simples (que são ligações s). Assim, temos três ligações s e uma ligação p.

d) (V) O átomo de carbono uma forma quatro ligações s.

O carbono 1 possui quatro ligações simples (que são ligações s).

3 Que tipo de hibridização é esperada para cada átomo de carbono nas seguintes moléculas?

a) Propano

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R.: Todos os carbonos estão com hibridização sp³ b) 2-metilpropano

R.:

Carbono 1: sp² Carbono 2: sp² Carbono 3: sp³ Carbono 4: sp³ c) But-1-en-3-ino R.:

Carbono 1: sp Carbono 2: sp Carbono 3: sp² Carbono 4: sp²

4 Proponha estruturas para as moléculas que se adequem às descrições:

a) Contêm quatro carbonos, todos com hibridização sp². R.:

b) Contêm dois carbonos hibridizados sp² e dois carbonos hibridizados sp³. R.:

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TÓPICO 3

1 Use a convenção d⁺ e d^- para indicar a polaridade esperada para as ligações covalentes destacadas nas seguintes moléculas:

a) H₃C –F R.:

b) H₃C–NH₂ R.:

c) H₂N–H R.:

d) H₃C –MgBr R.:

2 Usando os valores relativos de eletronegatividade mostrados na tabela periódica da Figura 25, indique qual das ligações covalentes em destaque é mais polar para cada par de substâncias:

a) H₃C –Cl ou Cl-Cl R.:

( )

3 3,0 2,5 0,5

3,0 3,0 0

Cl C

Cl Cl

H C Cl E E

Cl Cl E E ligaçãoapolar

- ⇒ - = - =

Podemos classificar a polaridade das ligações na seguinte ordem (da menos polar a mais polar): Cl–Cl < H₃C –Cl

b) H₃C–Li ou Li–OH

R.: ₃ – 2,5 1,0 1,5

– 3,5 1,0 2,5

C Li

O Li

E E E E H C Li

Li OH

⇒ - = - =

Podemos classificar a polaridade das ligações na seguinte ordem (da menos polar a mais polar): H₃C –Li < Li–OH

c) H₃C –Cl ou H₃C–H R.: ₃

3

– 3,0 2,5 0,5

– 2,5 2,1 0,4

Cl C

C H

E E E E H C Cl

H C H

⇒ - = - =

Podemos classificar a polaridade das ligações na seguinte ordem (da menos polar a mais polar): H₃C –H < H₃C –Cl

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3 As moléculas mostradas abaixo possuem a mesma formula molecu- lar, porém possuem estruturas diferentes. Analisando essas estrutu- ras, indique qual possui um momento dipolo.

OH OH

OH

HO

R.: O momento de dipolo total da molécula é dado pela soma vetorial dos di- polos das ligações, e portanto depende da magnitude e da direção desses momentos de dipolo. Assim, moléculas simétricas, como a para-hidroquinona (molécula à direita) não possuem momento de dipolo, pois os momentos de dipolo das ligações individuais acabam por se anular quando somados. Já a orto-hidroquinona (molécula à esquerda) é uma molécula assimétrica, assim, os momentos de dipolo das ligações individuais que não são de mesma magnitude, não estão alinhados na mesma direção, o que faz com que a soma vetorial não seja nula. Assim, a orto-hidroquinona possui um momento de dipolo, enquanto que a para-hidroquinona não.

4 Converta as estruturas de traços em estruturas esqueléticas e dê a fórmula molecular para cada composto:

R.:

C

C C N

N C N C

N O

O

H₃C

CH₃

CH₃ H

Cafeína

C C C C C OH

OH C HO

O O

O OH

H

H Ácido cítrico

N N N

N

O

O C₈H₁₀N₄O₂

HO OH

O OH O

O OH

C₆H₈O₇

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5 Classifique as seguintes cadeias carbônicas:

NH O

Caprolactona

Cl S

Cl Gás mostarda

H₃C CH₂

CH₃ CH₃

OH Linalol

R.: Caprolactona: cadeia principal cíclica, heterogênea e saturada Gás mostarda: cadeia principal aberta, heterogênea e saturada Linalol: cadeia principal aberta, homogênea, insaturada e ramificada

6 Identifique os grupos funcionais presentes em cada uma das seguin- tes moléculas orgânicas:

HO N

OH H

Fenilefrina

H₃C O CH₃

O

Acetato de propila

HO OH

Etilenoglicol R.:

N OH H HO

Fenol

Álcool Amina

H₃C O CH3

O Éster

HO OH

Álcool Álcool

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UNIDADE 2

TÓPICO 1

1 Determine a nomenclatura sistemática para as seguintes moléculas:

a) b) c) d)

R.:

a) 1,3-dimetilciclopentano b) 2,2,6-trimetilheptano c) 1-etil-3-metilciclobutano d) 2,2,4-trimetilpentano

2 Determine a estrutura para as seguintes moléculas:

a) 3-etil-4,4-dimetilpentano R.:

b) 3,3-dietil-2,5-dimetilnonano R.:

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c) cis-1,2-dimetilciclobutano

R.: CH₃

CH₃

d) trans-1,2-dimetilciclobutano R.: CH₃

CH₃

3 Proponha a estrutura para dois isômeros com a fórmula molecular C₆H₁₄ e determine seus nomes sistemáticos.

R.:

Hexano 2-metilpentano

3-metilpentano 2,2-dimetilbutano 2,3-dimetilbutano

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4 Compare cada par de moléculas e determine qual tem maior ponto de ebulição:

a)

R.: O hexano tem maior ponto de ebulição que o 2,2-dimetilpropano.

b)

R.: O 2,3-dimetiloctano tem maior ponto de ebulição que o 2,3-dimetihexano.

TÓPICO 2

1 Classifique as reações como reação de adição, de eliminação, de substituição ou de rearranjo:

a. CHa) ₂CH₂Br H₂C CH₂ + HBr R.: Reação de eliminação.

b. CHb) ₃Br + KOH CH₃OH + KBr R.: Reação de substituição.

c. Hc) ₂C CH₂ + H₂ CH₃CH₃ R.: Reação de adição.

2 Qual é a estrutura esperada para o produto (ou produtos) nas seguin- tes reações?

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a) Desidratação do etanol:

^C H

H C

H OH

H

H Desidratação

Produto?

R.: H C C H

H H

+ H₂O

b) Reação entre o metano e o iodo (I₂) (seguindo uma reação de substi- tuição de halogenação):

C H H

H

Produtos?

H + I I

R.:

C I

H H

H

+ HI

3 A reação de neutralização com o hidróxido de sódio para a obtenção de detergentes (exemplo abaixo) pode ser classificada como?

R.: Reação de substituição.

4 Determine se as substâncias abaixo se comportam como nucleófilos ou eletrófilos:

a) ⁺NO₂

R.: Eletrófilo, pois é está carregado positivamente.

(13)

b) ^-C≡N

R.: Nucleófilo, pois está carregado negativamente.

c) CH₃S^-

R.: Nucleófilo, pois está carregado negativamente.

d) CH₃NH₂

R.: Pode se comportar como um eletrófilo ou um nucleófilo dependendo das condições do meio reacional; pode ser um eletrófilo devido aos hidrogênios ligados ao nitrogênio, um elemento químico muito eletronegativo; pode ser um nucleófilo devido ao par de elétrons isolados do átomo de nitrogênio.

5 Determine o sentido da seta curva nos reagentes para a formação dos produtos nas seguintes reações:

a) O H + H H O H

Água Hidróxido Hídron

a.

R.:

O H

⁺

H H O H

Água Hidróxido Hídron

a.

b) b.

H N + H

H

H Br N

H H

H H Br

Brometo de amônio Amônia Ácido

bromídrico

R.:

b.

H N +

H H

H Br N

H H

H H Br

Brometo de amônio Amônia Ácido

bromídrico

(14)

a) b) c) d)

R.: 2-etilbu-

teno R.: 4-etil-7-metil-2-octeno R.: 2-penteno R.: 3,4-dimetil-1,5 heptadieno

TÓPICO 3

a) 2,3-dimetil-1,3-ciclohexadieno R.:

b) 3,4-diisopropil-2,5-dimetil-3-hexeno R.:

c) 2-metil-1,5-hexadieno R.:

d) 1-isopropil-4-metilciclohexeno R.:

(15)

a) b) c) d)

R.: Z R.: Z R.: E R.: Z

3 Determine se a molécula tem configuração E ou Z:

(16)

UNIDADE 3

TÓPICO 1

1 Determine a nomenclatura a sistemática para as seguintes moléculas:

R.:

a) 2,5-dimetil-3-hexino b) 3-metil-1-octino c) 3,3-dimetil-1-butino 4) 3,6-dietil-2-metil-4-octino

a) 3,3-dimetil-4-octino b) 2,2,5,5-tetrametil-3-hexino c) 2 3-etil-5-metil-1,6,8-decatriino

(17)

3 Coloque os intermediários abaixo em ordem de estabilidade (do me- nos estável ao mais estável):

a)

3,3-dimetil-4-octino

b)

2,2,5,5-tetrametil-3hexino

3,4-dietil-5-metil-1,6,8-decatriino c)

a)

3,3-dimetil-4-octino

b)

2,2,5,5-tetrametil-3hexino

3,4-dietil-5-metil-1,6,8-decatriino c)

R.:

(18)

18

4 Preveja os produtos das seguintes reações (aproveite e dê os nomes sistemáticos dos regentes e dos produtos):

H₃C H2

C CH

HC CH₂

CH₃

3-hexeno

+ HBr

ácido bromídrico

H₃C H2

C CH₂

HC CH₂

CH₃

H₃C H2

C CH

H2

C CH₂

CH₃

Carbocátio secundário Carbocátio secundário

H₃C H2

C CH₂

CH CH₂

CH₃

H3C H2

C H

C H2

C CH2

CH₃ Br

Br 3-bromohexano 3-bromohexano

B) R.:

(19)

Química Orgânica I

H₃C C

H C

H₂

3-hexeno ácido

bromídrico

H₃C H₂ C

CH₂ HC

CH₂ CH3

H₃C H₂ C

CH H₂ C

CH₂ CH₃

Carbocátio secundário Carbocátio secundário

H₃C H₂ C

CH₂ CH

CH₂ CH₃

H₃C H2

C H

C H2

C CH₂

CH₃ Br

Br 3-bromohexano 3-bromohexano

Ambos os mecanismos originam o 3-bromohexano (único produto da reação)

TÓPICO 2

1 Qual das moléculas mostradas a seguir é quiral? Identifique os carbo- nos assimétricos.

R.:

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2 Identifique os carbonos assimétricos nas seguintes moléculas.

HO O

OH

OH Treose

F O F

Enflurano Cl

F

F F

R.:

3 Defina se os isômeros são um par de enantiômeros ou são diastereoi- sômeros:

C C

OH H₃C

CH₃ H Br

H

C C

CH₃ HO

H H₃C Br

H e

A)

(21)

a) enantiômeros b) diastereoisômeros

C C

CH₃ HO

CH₃ Br H

H

C C

CH₃ HO

H H₃C Br

H e

B)

TÓPICO 3

1 Identifique os contribuintes de ressonância e o híbrido de ressonân- cia para o tolueno:

R.:

Contribuintes de ressonância: e

Híbrido de ressonância:

(22)

22

R.:

a) Meta-cloroanilina

b) 1-cloro-3,5-dimetilbenzeno c) Orto-bromotolueno

d) Para-clorotolueno.

R.:

NH₂

A) B) Cl

C) D)

Cl

meta-cloroanilina ou 3-cloroanilina

H₃C

CH₃ 1-cloro-3,5-dimetilbenzeno Br

CH₃

Orto-bromotolueno ou

CH3

Cl

Para-clorotolueno ou

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Química Orgânica I

C) D)

meta-cloroanilina

ou 3-cloroanilina CH₃

1-cloro-3,5-dimetilbenzeno Br

CH₃

Orto-bromotolueno ou 1-bromo-2-metilbenzeno

CH₃

Cl

Para-clorotolueno ou 1-chloro-4-methylbenzene

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