GRUPO DE ESTUDO

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GRUPO DE ESTUDO - 2012

QUÍMICA I PROFESSOR SOUZA 13/08/2012

ISOMERIA

Isomeria é a propriedade em que compostos diferentes apresentam fórmulas moleculares iguais mais diferentes fórmulas estruturais diferentes.

Isomeria Plana ou Constitucional

Isomeria onde os isômeros apresentam fórmulas estruturais planas diferentes.

Isomeria de Cadeia ou Núcleo - Os compostos apresentam mesma função química e diferem na cadeia carbônica. Ex:

Isomeria de posição - Os compostos pertencem a uma mesma função orgânica e diferem quanto à posição de um grupamento químico, radical ou insaturação na cadeia principal. Ex:

Isomeria de Compensação ou Metameria - Isomeria em compostos que apresentem cadeia heterogênea. A diferença entre os isômeros está na posição ocupada pelo heteroátomo. Ex:

Isomeria de Função – Isomeria onde os compostos apresentam diferentes funções químicas. Ex:

Álcool – Éter

Aldeído – Cetona

Ácido carboxílico - Éster

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Isomeria de Função dinâmica ou Tautomeria – Isomeria onde os compostos de funções químicas diferentes encontram-se em equilíbrio dinâmico. Ex:

ISOMERIA ESPACIAL OU ESTEREOISOMERIA Isomeria em que os isômeros apresentam diferenças nas fórmulas estruturais espaciais.

ISOMERIA GEOMÉTRICA ( Cis –Trans )

1- Em compostos de cadeia alifática Condição:

Ocorre em compostos de cadeia aberta com dupla ligação entre carbonos e com ligantes diferentes nos carbonos da dupla ligação.

2- Em compostos de cadeia cíclica

Condição: Em compostos de cadeia fechada, desde que apresentem dois carbonos do ciclo com ligantes diferentes.

Observação: No sistema E-Z tem maior prioridade o ligante cujo átomo imediatamente ligado ao carbono da dupla tiver maior número atômico.

Z = zusammen que significa juntos e E = entgegen que significa opostos

ISOMERIA ÓPTICA

Isomeria óptica acontece em compostos que, apesar de possuírem a mesma fórmula molecular, desviam de forma diferente o plano de propagação da luz polarizada.

Condições:

I- Presença de carbono assimétrico ou quiral (C*) - Carbono que apresenta as quatro valências ligadas a quatro ligantes ou grupamentos diferentes.

II- Assimetria molecular.

Vejamos: Ácido láctico

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Considerações:

Luz Natural - Apresenta ondas eletromagnéticas em infinitos planos de vibração.

Luz Polarizada - É a luz que apresenta ondas eletromagnéticas vibrando num único plano.

Substâncias Opticamente Ativas- São as substâncias que desviam o plano de vibração da luz polarizada.

Substâncias Opticamente Inativas - São as que não desviam o plano de vibração de luz polarizada.

Substâncias Dextrogiras(d) - São as substâncias que desviam o plano da luz polarizada para a direita.

Substâncias Levógiras(l) - São as substâncias que desviam o plano da luz polarizada para a esquerda.

Enantiomorfos - são isômeros cujas moléculas se comportam como objeto e imagem (antípodas ópticos). A mistura de dois enantiomorfos em proporções equimolares ou equimoleculares é chamada de racêmico.

Diastereoisômeros - estereoisômeros em que um não é a imagem especular do outro. Um ou ambos podem ser opticamente ativos.

Isômeros ópticos de carbonos assimétricos diferentes

Segundo Le Bel e Van’t Hoff

SOA = 2

ⁿ

, sendo n o número de carbonos quirais.

SOI = 2

^n-1

, isômeros racêmicos.

SOA = 2

ⁿ

= 2

²

= 4 isômeros ativos (d

₁

l

₁

e d

₂

l

₂

) SOI = 2

^n-1

= 2

^2-1

= 2 racêmicos (r

1

,r

2

)

Isômeros ópticos de carbonos assimétricos iguais

Neste caso teremos quatro isômeros:

I - Ácido tartárico dextrogiro.

II - Ácido tartárico levogiro.

III - Ácido mesotartárico ou ácido tartárico inativo por compensação interna.

IV - Ácido tartárico racêmico ou ácido tartárico inativo por compensação externa.

Isometria Óptica compostos Cíclicos

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EXERCÍCIOS

01) A fórmula C

4

H

8

O pode representar dois isômeros funcionais como:

a) metoxipropano e 1-butanol.

b) butanona e butanal.

c) 1-butanol e 2-butanol.

d) 2-butanol e butanona.

e) etoxietano e butanal.

02) Dados os compostos (I, II, III e IV),

(I) CH₃ C

Cl

H C OH

CH₃

CH₂ CH₃

(II) CH₃ C

Cl

H C H

CH3

CH₂ O CH₃

(III) CH₃ C

Cl

H C H

CH₃ CH OH

CH₃

(IV) CH3 C

Cl

CH3

C OH

CH3

assinale a alternativa CORRETA, em relação a esses compostos.

a) II e IV apresentam tautomeria e II e III são isômeros de cadeia.

b) I e II são isômeros de função e I e IV são isômeros de cadeia.

c) I e III são isômeros de cadeia e II e IV são isômeros de compensação.

d) II e III são isômeros de posição e III e IV são isômeros de cadeia.

e) I e III são enantiômeros e III e IV são isômeros de função.

03) Considere os pares de compostos abaixo.

• Propanal e prop-1-en-1-ol

• Etóxi-etano e metóxi-propano

• 1-hidróxi-2-etil-benzeno e 1-hidróxi-3-etilbenzeno

• 1-hidróxi-2-n-propil-benzeno e 3-fenil-propan-1-ol

• Cicloexano e metilciclopentano

Nesses compostos, encontramos, respectivamente, as isomerias

a) de função, tautomeria, de compensação, de posição e de cadeia.

b) de função, de compensação, de posição, de cadeia e tautomeria.

c) tautomeria, de compensação, de posição, de cadeia e de função.

d) de função, de posição, de compensação, tautomeria e de cadeia.

e) tautomeria, de compensação, de posição, de função e de cadeia.

04) Dadas as fórmulas abaixo, assinale o que for correto.

A) CH3 C O

CH CH3

CH₃

B) H C O

CH₂ CH CH₃

CH CH₃

CH₃

C) H C OH

CH CH CH₃

CH CH₃

CH₃

D) CH2 C OH

CH CH₃

CH₃

E) CH₃ C OH

C CH₃

CH CH₃

CH₃

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01. A é isômero funcional de B.

02. A possui dois isômeros ópticos.

04. B e C são tautômeros.

08. A tem como tautômeros D e E, sendo E mais estável que D.

16. O composto A recebe o nome oficial de 2,3- dimetilpentanona-4.

05) A margarina é obtida através do processo de hidrogenação de óleos vegetais. Durante o processo de hidrogenação parcial dos óleos, átomos de hidrogênio são adicionados às duplas ligações dos triglicerídeos, formando, além dos compostos saturados, ácidos graxos praticamente ausentes no óleo original. Dois isômeros que se formam estão representados nas estruturas I e II. A ingestão do isômero representado na estrutura II pode aumentar o risco de doenças coronárias.

Além disso, várias pesquisas demonstram também o efeito carcinógeno desse ácido graxo.

H₃C (CH₂)₇ (CH₂)₇ O OH I

H3C (CH2)7

(CH₂)₇ O OH

II

Considerando as estruturas I e II, pode-se afirmar corretamente que a isomeria entre elas é:

a) Isomeria geométrica.

b) Isomeria de posição.

c) Isomeria de compensação ou metameria.

d) Isomeria de cadeia.

e) Isomeria ótica.

06) A asparagina é um aminoácido que pode ser fabricado pelo organismo. Este composto apresenta isomeria óptica

C O

HO

CH NH2

CH2 C O NH₂ Asparagina

A quantidade de misturas racêmicas possíveis é a) 1 b) 2 c) 3 d) 4 e) 5 07) A talidomida foi desenvolvida na Alemanha em 1954, com o objetivo de reduzir a ansiedade e a tensão e evitar náuseas, principalmente durante a gravidez. Os testes realizados naquela época foram insuficientes para detectar alguns efeitos que se revelaram desastrosos: milhares de mortes intra-uterinas e o nascimento de bebês com deficiências em todo o mundo. Foi descoberto mais tarde que, enquanto um enantiômero da talidomida tem os efeitos desejados descritos acima, o outro enantiômero causa anomalias nos fetos. Hoje, essa mesma droga está sendo utilizada na sua forma racêmica no tratamento de outras doenças, como, por exemplo, a AIDS.

Sobre este assunto, assinale o que for correto.

01. Enantiômeros são isômeros espaciais (estereoisômeros), sendo um a imagem especular do outro.

02. Um dos enantiômeros desvia o plano de luz polarizada no sentido anti-horário.

04. Enantiômeros são substâncias que apresentam as mesmas propriedades físicas e químicas.

08. A mistura racêmica apresenta os dois enantiômeros em proporções iguais.

16. Sendo isômeros, os enantiômeros apresentam a mesma fórmula molecular.

08) A diferença nas estruturas químicas dos ácidos fumárico e maleico está no arranjo espacial.

Essas substâncias apresentam propriedades químicas e biológicas distintas.

C C H

HOOC

COOH H ácido fumárico

mol / kJ 545 . 5 H^o_f

C C H HOOC

H COOH ácido maleico

mol / kJ 525 . 5 H^o_f

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Analise as seguintes afirmações:

I. Os ácidos fumárico e maleico são isômeros geométricos.

II. O ácido maleico apresenta maior solubilidade em água.

III. A conversão do ácido maleico em ácido fumárico é uma reação exotérmica.

As afirmativas corretas são:

a) I, II e III.

b) I e II, apenas.

c) I e III, apenas.

d) II e III, apenas.

e) III, apenas.

09) Um composto apresenta isomeria ótica quando tem em sua estrutura um átomo de carbono assimétrico (quiral).

Dado conjunto de estruturas, I. CH

3

CH

2

CHOHCH

3

II. CH

3

CHClCH

3

III. CH

3

CH

2

CHOHCHO IV. C

6

H

5

CH

2

OH

V. CH

3

CHBrCH

2

Br é correto afirmar que:

a) apenas I apresenta isomeria ótica.

b) II e IV apresentam isomeria ótica.

c) II e III apresentam isomeria ótica.

d) I, II e III apresentam isomeria ótica.

e) I, III e V apresentam isomeria ótica.

10) A partir das estruturas dos compostos de I a IV abaixo, assinale a afirmativa correta.

C C

OH I

CH₃ CH₂ H

H CH₂

C C CH₃ CH₂ OH

H H

CH2

C H O

C CH₂OH H

OH

C HOCH

O

OH CH2 2

II

III IV

a) I e II não possuem isômero geométrico.

b) I e II são isômeros de função.

c) II e III possuem tautômeros.

d) III possui um isômero ótico.

e) III e IV são isômeros de cadeia.

11) Considere os compostos orgânicos abaixo e assinale o que for correto.

I. H

3

C–COOH II. H

3

COCH

3

III. HCOOCH

3

IV. H

2

CO

V. H

3

C–CH

2

OH

01. Os compostos I, III e IV apresentam a mesma fórmula mínima.

02. Quando em sistemas isolados, os compostos I, II e V estabelecem pontes de hidrogênio.

04. Em condições adequadas, os compostos I e V reagem entre si.

08. Os compostos II e V são isômeros de posição.

16. Nenhum dos compostos em questão apresenta isomeria óptica.

12) Assinale o que for correto.

01. A mistura racêmica é formada por 50% de dextrógiro e 50% de levógiro; portanto não desvia a luz polarizada.

02. O 1,2-diclorobenzeno e o 1,4-diclorobenzeno possuem isomeria de posição.

04. O composto 3-metil-2-pentanol pertence à função álcool e apresenta 4 isômeros ópticos ativos.

08. O composto 1,2-dimetilciclopropano não apresenta isomeria cis-trans.

16. Os compostos metóxi-propano e etóxi-etano apresentam isomeria de compensação ou

metameria.

13) A asparagina ou ácido aspartâmico (fórmula abaixo) é um aminoácido não essencial que apresenta isomeria óptica.

C HO

O

NH₂

NH2 O

A respeito deste composto, assinale a(s) proposição(ões) CORRETA(S).

01. Apresenta dois carbonos quirais.

02. Possui os seguintes grupos funcionais:

álcool e cetona.

04. Sua fórmula molecular é C

4

H

8

N

2

O

3

.

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08. A molécula possui dois átomos de carbono com hibridização sp

²

e dois com hibridização sp

³

. 16. O número de oxidação do átomo de carbono do grupo funcional amida é +3.

14) Os aminoácidos são compostos orgânicos que, por condensação, originam as proteínas, biopolímeros essenciais aos processos vitais das células. O aminoácido (+) lisina (estrutura abaixo) apresenta, em solução aquosa, uma rotação óptica específica

([ ]²⁰_D)

de + 13,5

^o

(c 2, H

2

O).

C HO2C

NH2

(CH2)4-NH2

H

Com base na análise estrutural, é correto afirmar que a molécula da (+) lisina tem:

a) um plano de simetria.

b) uma configuração S e não pode ser dextrogira.

c) um único carbono assimétrico com configuração R.

d) um único carbono assimétrico com configuração S.

e) uma configuração R e não pode ser levogira.

15) Dados os compostos a seguir, assinale o que for correto.

I) CH₃CH₂CH₂ C C CH CH₂ CH₃

C CH₃

CH₃

C C CH₃

II)

CH₃CH₂ C CH₃

C

CH₂CH(CH₃)₂

CH₂CH₃

III)

COOH

COOH OH H

OH H

IV)

CH₂CH₃ COOCH₃

V)

CH₃CH₂ C (CH₃)₂CH

C

CH₂CH₃ CH₂CH₃

01. De acordo com a nomenclatura oficial, o nome do composto I pode ser escrito como 3–etil–

4,4–dimetil–3–propil–1,5–heptadiino.

02. O composto III, que é conhecido como ácido tartárico, apresenta 2 carbonos assimétricos e, portanto, possui apenas 2 isômeros racêmicos e 2 isômeros oticamente ativos.

04. O composto II é o trans–3,6–dimetil–4–etil–

3–hepteno.

08. O composto IV possui 7 carbonos sp

²

e 3 carbonos sp

³

.

16. O composto V não apresenta isômeros geométricos, mas é um isômero de cadeia do composto II.

16) Assinale a alternativa correta.

a) Uma molécula assimétrica é aquela que apresenta plano de simetria.

b) A isomeria óptica ocorre com moléculas simétricas.

c) Carbono assimétrico é o carbono ligado a quaisquer átomos ou grupos atômicos.

d) O composto 3-cloro-butanol-2 apresenta isomeria óptica.

e) Ao se analisar com um polarímetro uma mistura racêmica, isto é, com igual número de moléculas dextrógiras e levógiras, o aparelho registrará desvios no plano da luz polarizada.