QUÍMICA PRÉ-VESTIBULAR LIVRO DO PROFESSOR Esse material é parte integrante do Aulas Particulares on-line do IESDE BRASIL S/A, mais informações www.aulasparticularesiesde.com.br © 2006-2008 – IESDE Brasil S.A. É proibida a reprodução, mesmo parcial, por qualquer processo, sem autorização por escrito dos autores e do detentor dos direitos autorais. I229 IESDE Brasil S.A. / Pré-vestibular / IESDE Brasil S.A. — Curitiba : IESDE Brasil S.A., 2008. [Livro do Professor] 832 p. ISBN: 978-85-387-0577-2 1. Pré-vestibular. 2. Educação. 3. Estudo e Ensino. I. Título. CDD 370.71 Disciplinas Autores Língua Portuguesa Literatura Matemática Física Química Biologia História Geografia Francis Madeira da S. Sales Márcio F. Santiago Calixto Rita de Fátima Bezerra Fábio D’Ávila Danton Pedro dos Santos Feres Fares Haroldo Costa Silva Filho Jayme Andrade Neto Renato Caldas Madeira Rodrigo Piracicaba Costa Cleber Ribeiro Marco Antonio Noronha Vitor M. Saquette Edson Costa P. da Cruz Fernanda Barbosa Fernando Pimentel Hélio Apostolo Rogério Fernandes Jefferson dos Santos da Silva Marcelo Piccinini Rafael F. de Menezes Rogério de Sousa Gonçalves Vanessa Silva Duarte A. R. Vieira Enilson F. Venâncio Felipe Silveira de Souza Fernando Mousquer Produção Projeto e Desenvolvimento Pedagógico Esse material é parte integrante do Aulas Particulares on-line do IESDE BRASIL S/A, mais informações www.aulasparticularesiesde.com.br Esse material é parte integrante do Aulas Particulares on-line do IESDE BRASIL S/A, mais informações www.aulasparticularesiesde.com.br Esse material é parte integrante do Aulas Particulares on-line do IESDE BRASIL S/A, mais informações www.aulasparticularesiesde.com.br Polímeros sintéticos e biomoléculas Polietileno O polietileno, polímero que possui um baixo custo, é um alcano de elevada massa molecular obtida pela polimerização do etileno. Graças aos polímeros, hoje temos os plásticos e descartáveis. Houve uma evolução nos produtos, assim como um barateamento dos mesmos. Vamos estudar esses produtos que evolucionaram o nosso dia-a-dia. Moléculas pequenas, sob certas condições, podem associar-se produzindo moléculas maiores. O processo de associação chama-se polimerização. A essas moléculas maiores, ou macromoléculas, damos o nome de polímeros, e às moléculas menores que formam o polímero chamamos de monômeros. Hoje observamos tipos de polímeros diferentes: polímeros de adição, de rearranjo e de condensação Polímeros de adição São aqueles formados pela sucessiva adição de monômeros. Em geral são usados como monômeros, compostos insaturados (dupla ligação), ocorrendo na reação quebra da dupla (ligação) e formação de novas ligações signo. `` Exemplos: n CH2 = CH2 ( —- CH2 - CH2 -)n H H pressão n C=C cat D H H etileno H H C C H H n polietileno H H H H H H H H H H H H H H H H C C C C C C C C C C C C C C C C H H H H H H C H H H H H H H H H A ligação p abre e, como não entra nada na molécula, as moléculas se associam. Nessa reação de adição, temos que a produção de radicais livres (R) reagem com o etileno, e assim sucessivamente. R + H H C C H H R H H C C H H Eventualmente, duas dessas cadeias se unem, originando o polímero. Dependendo das condições de pressão (P), temperatura (T) e do catalisador, os polímeros podem apresentar cadeia reta ou ramificada, o que determinará propriedades diferentes. 3 CH = CH EM_V_QUI_039 Polietileno de cadeia reta Vamos ver alguns dos mais importantes polímeros de adição usados em nosso cotidiano. R O H H H H H H H H C C C C C C C C H H H H H H H H Esse material é parte integrante do Aulas Particulares on-line do IESDE BRASIL S/A, mais informações www.aulasparticularesiesde.com.br O R 1 Essas cadeias lineares agrupam-se paralelamente, o que possibilita uma grande interação intermolecular, originando um material rígido de alta densidade, utilizado na fabricação de garrafas, brinquedos e outros objetos. Sua sigla técnica é PEAD ou HDPE. Polietileno de cadeia ramificada R O H H H H H H C C C C C C H H H CH2 CH2 H CH3 CH3 O R As ramificações das cadeias dificultam as interações, originando um material macio e flexível, conhecido por polietileno de baixa densidade. Sua sigla é PEBD ou LDPE. É utilizado para produzir sacos plásticos, revestimento de fios e embalagens maleáveis. Os dois tipos de polietileno apresentam estruturas, propriedades e uso distintos, mas a representação de ambos é feita da mesma maneira: H H C C H H n n F C=C 50 atm peróxido (catalisador) F tetraflúor etileno F C C F F n n politetraflúor etileno (PTFE) H H C=C H CN H H C C H CN n poliacrilonitrilo cianeto de vinila Trata-se de um polímero com a função química nitrilo (a). Material transparente conhecido como acrílico, que pode ser usado em lustres, por exemplo. Poliestireno (PS) n H H C C H P vinil benzeno ou estireno H H C C H poliestireno n EM_V_QUI_039 Os alcanos são chamados de parafinas, devido à baixa reatividade. A presença de átomos de flúor, substituindo os átomos de hidrogênio, dá ao teflon uma estabilidade extrema, pois a ligação flúor carbono é muito forte. Esse produto é praticamente inerte: não reage quimicamente. Aplicações de teflon: revestimento interno de frigideiras e isolantes de modo geral. Logo, é um produto inerte, não-combustível e bastante resistente. 2 Polipropileno (PP) Poliacrilonitrila F F A temperatura de obtenção do PVC é de 50ºC a 80ºC, usando-se catalisador peróxido. Trata-se de um material duro, rígido e insolúvel, usado em tubos e conexões. Quando o cloreto de vinila é misturado a ésteres, dá um PVC flexível, transparente, semelhante à borracha. Chama-se então de vinil plastificado, próprio para cortinas, couro artificial e mangueira, tubos, capas de chuva. Os preservativos masculinos, por exemplo, são feitos com polipropileno, assim como cordas, tapetes e fibras para roupas. Teflon (PTFE) F Policloreto de vinila (PVC) Esse material é parte integrante do Aulas Particulares on-line do IESDE BRASIL S/A, mais informações www.aulasparticularesiesde.com.br Quando o poliestireno estiver fundido e for esfriado, passando corrente de ar, produz uma espuma sólida, chamada isopor. A mistura do vinil benzeno (estireno) com butadieno -1,3 na polimerização dá produtos de grande utilidade, tais como: •• 75% de butadieno-1,3 com 25% de estireno: borracha sintética. •• 20% de butadieno-1,3 com 80% de estireno: sola de sapato. •• 73% de butadieno-1,3 com 27% de acrilonitrilo: pratos plásticos. painéis transparentes, lanternas de carro, painéis de propaganda, semáforos etc. Sua sigla é PMMA. Borracha O 2-metilbutadieno –1,3, conhecido como isopren, é o monômero da borracha natural e da guta percha. Como vai haver uma adição 1,4, o composto resultante mantém uma dupla ligação, ocasionando o isômero cis – borracha natural – ou o isômero trans-guta percha – que é menos flexível por se cristalizar mais rapidamente. Poliacetato de vinila (PVA) É o produto obtido pela polimerização do acetato de vinila. monômero n H H H H H C C polímero P,T O CH3 C catalisador C C H O O n O C acetato de vinila CH3 poliacetato de vinila (PVA) Grande parte do PVA produzido atualmente é utilizado para a produção de tintas, adesivos e goma de mascar. Considerando apenas os átomos de carbono representados por • e suas ligações, temos a borracha natural ou cis-polisopreno. Polimeta-acrilato de metila (plexiglass) É o produto da polimerização do meta-acrilato de metila. monômero n H H C C polímero H C P,T O OCH3 CH 3 C C H C O OCH3 n meta-acrilato de metila EM_V_QUI_039 catalisador H polimeta-acrilato de metila (plexiglass) Na produção desse polímero faz-se com que a reação ocorra até que se forme uma massa pastosa, a qual é derramada em um molde ou entre duas lâminas verticais de vidro, onde ocorre o fim da polimerização. As peças obtidas são incolores, apresentando grande transparência, por isso esse polímero é utilizado para produzir lentes de contato, Chamamos látex quando as partículas do polímero ainda não estão totalmente condensadas e dispersas na água. A borracha é separada da água pela coagulação em meio ácido. A vulcanização da borracha é a conversão do polímero de líquido visco elástico numa estrutura de retículo tridimensional, por meio do enxofre. A resistência mecânica vem pelo negro-de-fumo, ou, simplesmente, fuligem. As matérias-primas mais comuns para a produção de borrachas sintéticas são: Esse material é parte integrante do Aulas Particulares on-line do IESDE BRASIL S/A, mais informações www.aulasparticularesiesde.com.br 3 CH CH CH 2 H2C 1,3-butadieno (eritreno) C CH CH 2 Cl 2-cloro-1,3-butadieno (cloropreno) Suas polimerizações podem ser representadas por: n H H C C H H C C H H H P,T C C catalisador H H eritreno C C H H H H C C H Cl C (Superinteressante, no 2, p. 68, abr. 1991.) n polieritreno H n H C H P,T C catalisador H H H C Cl C C H H n policloropreno cloropreno As borrachas sintéticas, quando comparadas às naturais, são mais resistentes a variações de temperatura e ao ataque de produtos químicos, sendo utilizadas para a produção de mangueiras, correias e artigos para vedação. Existem outros tipos de borrachas sintéticas formadas pela adição de dois tipos diferentes de manômetros. Essas borrachas são classificadas como copolímeros. Mania nacional O sabão é conhecido há pelo menos 2 600 anos, quando os fenícios se banhavam com uma pasta fabricada a partir da fervura da banha de cabra com cinzas de madeira. Mas não foi em todos os períodos da história que esse produto de higiene esteve em voga. Muito apreciado nas termas de Roma, o sabão desapareceu do mapa depois da queda do Império Romano em 476. Só por volta do século IX, ele ressurgiu na cidade de Savona, na Itália – eis a origem de seu nome. Na época, era consumido pelos nobres. O uso do sabão se difundiu pela população apenas dez séculos mais tarde. Então, o químico alemão Justus von Liebig (1803-1873) declarou que o grau de civilização de um país podia ser indicado pela quantidade de sabão consumida. Se isso é certo, o brasileiro pode ser considerado o povo mais civilizado consumindo 12 sabonetes per capita. Essa média só é menor do que os 13 sabonetes per capita dos americanos e dos australianos. Mas deve-se levar em considera- 4 ção que menos da metade dos brasileiros usa sabonetes, isto é, no Brasil os consumidores de sabonete devem usar cerca de 24 unidades do produto por ano. Isso é seis vezes mais do que a média francesa – aliás, a mais baixa entre os países do Primeiro Mundo. Polímeros de condensação Em geral, são formados pela junção de monômeros diferentes, com eliminação de pequenas moléculas (parte dos monômeros iniciais), em geral a água é uma das mais frequentes moléculas eliminadas. Veremos agora os principais polímeros de condensação usados em nosso dia-a-dia. Baquelite ou polifenol Monômeros: fenol e metanol (ou aldeído fórmico). A baquelita é usada como isolante elétrico: tomadas, plugues, cabos de panelas e no revestimento de móveis como laminados (fórmica). Náilon (poliamidas) náilon - 66 A invenção do náilon veio suprir as deficiências das fibras naturais, que são caras e pouco duráveis, como a seda, ou grossas, como a lã. Esse material é parte integrante do Aulas Particulares on-line do IESDE BRASIL S/A, mais informações www.aulasparticularesiesde.com.br EM_V_QUI_039 H2C O C No náilon encontramos a função química amida ; por isso, ele é conhecido por poliamida. N H dois grupos funcionais em quantidades iguais, podese usar um diácido e um diálcool na reação. Um dos tipos de poliéster mais comuns é o dracon, obtido pela reação entre ácido ftálico e o etileno glicol (etanodiol): Em geral, essa reação ocorre entre um diácido e uma diamina. Em Biologia, a ligação amídica é denominada ligação peptídica, pois é encontrada nas proteínas. Seu grupo funcional pode ser representado por: Cada grupo carboxila O C N ligação amídica ou peptídica H A reação de condensação para a obtenção do náilon é feita a quente (270ºC) em uma aparelhagem sob alta pressão (10 atm). O polímero fundido passa pelos finos orifícios, produzindo fios que, a seguir, sofrem resfriamento por uma corrente de ar. A estrutura do polímero resultante é semelhante à estrutura da seda, porém o náilon é mais resistente à tração e ao atrito. Uma poliamida de última geração é o kevlar, um polímero de altíssima resistência e baixa densidade, utilizada para produzir coletes à prova de balas, chassis de carros de corrida, bicicletas e peças de aviões. Ele é obtido pela reação entre o ácido tereftálico e a para-benzeno-diamina. Sua estrutura pode ser representada por: amida O O C C N N H kevlar H EM_V_QUI_039 Poliéster Como o próprio nome diz, esse polímero é caracterizado por vários grupos de ésteres, que são produtos da reação entre ácidos carboxílicos e álcoois, com a eliminação de água. Como a formação desse tipo de polímero exige que cada monômero apresente os O C do ácido reage OH com um grupo hidroxila OH do álcool, originando um grupo éster com a eliminação de uma molécula de água. Como cada molécula do ácido apresenta duas carboxilas e cada molécula do álcool possui duas hidroxilas, cada um desses monômeros reagirá duas vezes. Esse processo se repete muitas vezes e origina, no mínimo, 500 grupos ésteres. É chamado poliéster porque contém a função química éster O R . C O R Ele gera as embalagens de refrigerante (PET) e o tecido chamado “tergal”, assim como é usado na produção de válvulas e vasos cardíacos. Silicones Nos silicones é encontrado, como elemento característico, o silício (Si), que apresenta propriedades semelhantes às do carbono, por estar na mesma família periódica. Uma das variedades de silicone é obtida pela condensação do dimetilsiloxana, cuja estrutura pode ser representada por: CH3 HO Si OH CH3 Esse material é parte integrante do Aulas Particulares on-line do IESDE BRASIL S/A, mais informações www.aulasparticularesiesde.com.br 5 •• espuma rígida – peças automotivas, saltos de sapato e fibras. Sua polimerização pode ser representada por: CH3 CH3 H3C Si OH OH + HO Si HO CH3 CH3 CH3 Si OH CH3 O Si HO CH3 + H2O A estrutura do polímero pode ser representada por: CH3 CH3 Si CH3 CH3 Si CH3 CH3 Si O O CH3 CH3 Si O O n Os vários tipos de silicones podem originar óleos e borrachas, sendo que a sua utilização engloba desde vedação de janelas, próteses cirúrgicas, e impermeabilizantes até brinquedos. Lexan Trata-se de um polímero muito importante, pelas características que apresenta: é semelhante ao vidro e resistente a impactos. Geralmente, é comercializado com os nomes de lexan, Makrolon ou Duralon, e pode ser usado para substituir o vidro em janelas de prédios, residências e carros, na fabricação de placas transparentes resistentes a choques e também na produção dos escudos ainti-impacto usados por policiais. Quimicamente, esse polímero é denominado policarbonato (PC). Sua obtenção é representada pela seguinte equação: Polímeros de rearranjo Nessa polimerização, observaremos um rearranjo na estrutura dos monômeros e veremos o mais comum de todos que é a poliuretana. Poliuretano Reconhecendo alguns polímeros Formada a partir da reação entre o di-isocionato e o etanodrol (etileno glicol) Fazendo, cuidadosamente, uma queima, é possível reconhecer alguns polímeros sem a necessidade tóxico de análises químicas complexas: •• poliestireno: cheiro doce e fumaça preta. •• náilon: cheiro de cabelo queimado. •• polietileno e polipropileno: cheiro de parafina (vela). O O C O O N N H H C O CH2 CH2 O C O N N H H C O CH2 CH2 n As poliuretanas podem ser rígidas, flexíveis ou, ainda, na forma de espumas, dependendo das condições em que ocorre a reação. Na produção de espuma, por exemplo, a um dos reagentes é misturado o gás freon, que, durante a reação, tende a se desprender, provocando a expansão do polímero. Seu uso pode ocorrer em várias áreas, dependendo das características: •• espuma – colchões, estofados, forração, isolante térmico e acústico. 6 •• poliacetato de vinila (PVA): libera formol, de cheiro característico, irritante e tóxico. •• polietileno tereftalato (PET): cheiro adocicado. O reconhecimento pelo cheiro, no entanto, pode ser perigoso. Por isso, só deve ser feito com muito cuidado, em laboratório, por pessoas que estejam familiarizadas com práticas experimentais. Observando os símbolos das embalagens ou objetos produzidos de polímeros, também podemos identificar o polímero. Além disso, pode-se saber se ele é reciclável. Veja, a seguir, os símbolos internacionais utilizados na reciclagem: Esse material é parte integrante do Aulas Particulares on-line do IESDE BRASIL S/A, mais informações www.aulasparticularesiesde.com.br EM_V_QUI_039 Podemos representar de uma forma mais simples: PET PP Polietileno tereflalato Polipropileno PEAD PS Polietileno de baixa densidade Poliestireno V Outros Principais exemplos de ácidos graxos Cloreto de polivinila PEBD Polietileno de baixa densidade Este módulo dará a você uma visão geral das moléculas orgânicas que estão presentes no nosso cotidiano, ou por nosso uso direto ou por fazer parte do nosso organismo. Com isto, tentar dar um conhecimento mais apurado de como funciona esta máquina fantástica chamada corpo humano. Veja alguns exemplos típicos: •• A criança representa três importantes grupos de moléculas presentes nos organismos vivos: lipídios, carboidratos e proteínas. •• A espuma do banho destaca os sabões e os detergentes. •• Os brinquedos representam os plásticos, importantes materiais que, como veremos, tem muitas aplicações. Os óleos podem se transformar em gordura, com uma hidrogenação. Saturando a cadeia do óleo, este se transforma em gordura. É o processo de fabricação das margarinas. A manteiga é uma gordura natural, sujeita à oxidação, a que chamamos rancificação. A margarina contém estabilizadores que a protegem da oxidação (rancificação). Os óleos e as gorduras são, junto com o colesterol, as substâncias que congestionam as coronárias, provocando enfartes cardíacos. Reação de saponificação Éster + base → Sal + álcool Biomoléculas (Bioquímica) Vamos começar, mais precisamente, com algumas noções de Bioquímica, vendo as principais reações necessárias à formação de biomoléculas. Ácidos graxos EM_V_QUI_039 Quando um ácido graxo – ácido de longa cadeia carbônica – reage com a glicerina – propanotriol-1, 2, 3 –, produz um triglicerídeo ou triéster. Se este for, predominantemente, saturado, será uma gordura animal ou vegetal. Se for, predominantemente, insaturado, será um óleo. `` H3C Exemplo: C O O C CH3 H2 etanoato de etila (acetato de etila) + NaOH H3C C etanoato de sódio (acetato de sódio) O – + O Na + H3C C OH H2 etanol álcool etílico Se o sal for de grande cadeia carbônica, será chamado de sabão. Daí o nome da reação: saponificação. É importante observar a produção de álcool – glicerina no caso de produção de sabão. Esse material é parte integrante do Aulas Particulares on-line do IESDE BRASIL S/A, mais informações www.aulasparticularesiesde.com.br 7 Em certas regiões, produz-se sabão caseiro, aquecendo, em soda cáustica, as gorduras de animais. O sabão feito com soda cáustica – hidróxido de sódio (NaOH) – torna-se duro. Com hidróxido de potássio (KOH) torna-se mais mole. Os detergentes são de outra origem. Como vimos, os ácidos sulfônicos conservam o caráter ácido e podem reagir com base, dando sal. Se o sal for de longa cadeia, será feito detergente: H25C12 SO3H + NaOH H25C12 SO3Na + H2O para-dodecil benzeno sulfonato de sódio Biomoléculas Lipídios O termo lipídio, atualmente, se refere não só a óleos e gorduras, mas a uma grande classe de compostos orgânicos, que variam em sua composição química e são caracterizados pela solubilidade em solventes não-polares e insolubilidade em água. Podemos dizer que são ésteres naturais (ésteres simples, ceras, triglicerídeos). Ésteres simples São ésteres de pequena cadeia. Exemplos: acetato de etila é a essência da maçã; acetato de isooctila é o suco da laranja. Os lipídios apresentam várias funções no corpo humano: •• Fonte de energia – cada grama de lipídio libera 9kcal em sua metabolização; mais que o dobro dos carboidratos. •• Reserva energética – maior parte da energia estocada no organismo está em forma de lipídios armazenados em células denominadas adipócitos. •• Componente estrutural das membranas celulares – os lipídios participam da complexa estrutura que envolve todas as células do organismo. •• Hormônios – alguns tipos de lipídios são precursores de importantes mensageiros químicos, os hormônios. •• Vitaminas – as vitaminas lipossolúveis (A, D, E e K) têm sua regulação pelos lipídios. •• Proteção contra choques – os lipídios envolvem órgãos importantes criando uma camada de amortecimento contra choques. •• Isolante térmico – os lipídios subcutâneos funcionam como isolantes térmicos que auxiliam a manutenção da temperatura corporal. Ceras São ésteres de ácidos graxos (longa cadeia) com álcool superior (longa cadeia). O envolvimento das frutas – a casca é de cera natural. Lembre-se de que a cera de assoalho é polietileno artificial. Alguns exemplos gerais de lipídios Triglicérides 8 EM_V_QUI_039 Ésteres de ácidos graxos e glicerina. Gorduras naturais são triglicerídeos (T.G.) saturados. Óleos vegetais e animais são T.G. com a maioria dos radicais insaturados. São os mais abundantes do corpo humano. Esse material é parte integrante do Aulas Particulares on-line do IESDE BRASIL S/A, mais informações www.aulasparticularesiesde.com.br H H2C C C OH OH O 2, 3-diidroxipropanal ou aldeído glicérico a)Os triacialgliceróis podem ser óleos ou gorduras. b)Na temperatura ambiente, os óleos são líquidos e as gorduras, sólidas. Nos óleos, predominam triacilgliceróis de ácidos insaturados e nas gorduras, ácidos saturados. Quanto mais insaturado o glicerídeo, mais baixa sua temperatura de fusão (TF). c) Índice de iodo. As ligações duplas presentes nos triacilgliceróis reagem com o iodo (l) por adição: C + C I2 (violeta) I I C C (incolor) Os químicos definiram que índice de iodo é a massa de iodo, em gramas, necessária para reagir com 100g de lipídio. Quanto maior o índice de iodo, mais insaturado é o lipídio. As gorduras apresentam baixo índice de iodo e os óleos, alto. Carboidratos ou açúcares ou glicídios Chamamos de glicídios, glucídios ou glúcides os compostos sintetizados pelos organismos vivos pertencentes à função mista poliol (poliálcool) e aldeído ou poliol e cetona, bem como os compostos que, por hidrólise, produzem esses compostos de função mista. Veja: H2C H C H C H C OH OH OH OH C O função mista: álcool e aldeído H C C CH2 OH OH OH O OH H2C H H C função mista: álcool e cetona Esses compostos receberam também as denominações: açúcar (porque a maioria possui sabor doce) e hidrato de carbono (porque a maioria possui a fórmula Cn(H2O)x). Assim: EM_V_QUI_039 C6H12O6 C6(H2O)6 e sabor doce (glicose e frutose) C12H22O11 C12(H2O)11 e sabor doce (sacarose) Os representantes mais simples são o aldeído glicérico e a didroxiacetona: C CH2 OH O OH H2C H 1, 3-diidroxipropanona ou diidroxiacetona Classificação geral de glicídios Os glicídios podem ser classificados segundo critérios que se baseiam na ocorrência ou não de hidrólise. Assim, eles podem ser divididos em monossacarídeos, oligossacarídeos e polissacarídeos, ou em oses e osídeos. a) Monossacarídeos: não sofrem hidrólise; por exemplo, glicose, frutose, manose e galactose (isômeros de fórmula molecular C6H12O6). b) Oligossacarídeos: sofrem hidrólise e cada molécula produz um número pequeno de moléculas de monossacarídeos. Veja: 1C12H22O11 + H2O sacarose (oligossacarídeo) 1C18H32O16 + 2H2O rafinose (oligossacarídeo) 1C6H12O6 + 1C6H12O6 glicose frutose duas moléculas de monossacarídeos 1C6H12O6 + 1C6H12O6 + 1C6H12O6 glicose frutose galactose três moléculas de monossacarídeos Note que a sacarose é um dissacarídeo, pois produz duas moléculas de monossacarídeos, enquanto a rafinose é um trissacarídeo, pois produz três moléculas de monossacarídeos. c) Polissacarídeos: sofrem hidrólise e cada molécula produz um número elevado de moléculas de monossacarídeos. (C6H10O5)n + nH2O amido (polissacarídeo) nC6H12O66 glicose (C6H10O5)n + nH2O celulose (polissacarídeo) nC6H12O66 glicose d) Oses: não sofrem hidrólise e se subdividem em aldoses (poliol e aldeídos) e cetoses (poliol e cetona). H2C H C H C H C C OH OH OH OH O H H C H C C CH2 OH OH OH O OH H2C cetose aldose e) Osídeos: sofrem hidrólise originando oses; se a hidrólise fornece somente oses, temos um holosídeo; se fornece oses e outros compostos, temos um heterosídeo. C12H22O11 + H2O sacarose (holosídeo) C6H12O6 + C6H12O6 frutose glicose (ose) (ose) nC6H12O6 (C6H10O5)n + nH2O amido glicose (ose) S/A, (holosídeo) Esse material é parte integrante do Aulas Particulares on-line do IESDE BRASIL mais informações www.aulasparticularesiesde.com.br (C20H27O11N + 2H2O amidalina (heterosídeo) 2C6H12O6 + HCN + C7H6O cianidreto benzaldeído glicose (ose) outros compostos 9 C12H22O11 + H2O sacarose (holosídeo) C6H12O6 + C6H12O6 frutose glicose (ose) (ose) 2C6H12O6 + HCN + C7H6O cianidreto benzaldeído glicose (ose) outros compostos (C20H27O11N + 2H2O amidalina (heterosídeo) Vamos ver os principais exemplos: Amido O amido é encontrado nas massas, nos farináceos, na batata inglesa. A ptialina é uma enzima existente na saliva. Por hidrólise, na presença de ácido, origina como produto final a glicose: H C OH H C C H OH H C H2C H C + nC6H12O6 + nH2O glicose O O OH n amido Quimicamente, podemos dizer que o amido é formado pela condensação de moléculas de a-glicose com eliminação de água: 4 OH H C OH H 3 C C H C OH H 2 OH H C 5 O H 2C 6 OH C 1 -glicose OH OH H OH H C C C C H OH H OH H C H2C O OH H H C C O H OH H C H2C O OH OH H H H C C O H OH C C H OH H C H2C O H C O H OH Como vimos, o amido ocorre na natureza sob a forma de grãos; o grão é formado por 80% de amilopectina (polissacarídeo), que constitui a parte externa, e 20% de amilose (polissacarídeo), que constitui a parte interna. 10 (C6H10O5)n + nH2O glicogênio Os grupos — OH dos carbonos 1 e 2 estão em posição cis . H O amido é muito utilizado na alimentação, na fabricação de glicose e álcool etílico, na preparação de cola, goma, pó facial (cosmético) etc. Celulose A celulose é um polissacarídeo de fórmula (C6H10O5)n e constitui a substância mais difundida no reino vegetal. Ocorrem dois tipos de celulose: a inulina (celulose de reserva) e a comum (celulose de sustentação do vegetal), que contribui com um terço para a formação da madeira. A celulose comum é acompanhada de uma substância de grande resistência à tração chamada lignina (polissacarídeo). A celulose comum hidrolisa-se em meio ácido, originando glicose, enquanto a inulina produz frutose. Glicose Sólido construído por cristais incolores solúveis em água e de sabor doce, encontra-se na forma livre no mel de abelhas, nos frutos de muitas plantas, como a uva e o figo, no sangue (na porcentagem de 0,1%) etc. Em casos patológicos (diabete), passa a ocorrer no sangue em percentagens maiores, sendo eliminada pela urina, na qual é pesquisada com o reativo de Fehling (a glicose reduz os reativos de Fehling e de Tollens). Glicogênio É um polissacarídeo, de fórmula (C6H10O5)n, formado pela condensação de moléculas de glicose. Os animais armazenam glicogênio nos músculos e no fígado e, quando há necessidade de energia extra, esse glicogênio é transformado em glicose pelo organismo. nC6H12O6 glicose Frutose Substância que se cristaliza, com dificuldade, em forma de agulhas incolores solúveis em água e de sabor doce, encontrada na forma livre no mel de abelhas e em todos os frutos doces, e na forma condensada em alguns oligossacarídeos e polissacarídeos. A frutose apresenta fórmula molecular C6H12O6 e recebe também o nome de levuluse, por ocorrer somente na forma levogira. Sacarose Sólido formado por cristais incolores solúveis em água e de sabor doce, encontra-se em numerosas plantas, principalmente na beterraba e na cana de açúcar. Constitui o açúcar comum, que na Europa é extraído da beterraba. Nas regiões de clima tropical, como o Brasil, é extraído da cana-de-açúcar. Esse material é parte integrante do Aulas Particulares on-line do IESDE BRASIL S/A, mais informações www.aulasparticularesiesde.com.br EM_V_QUI_039 nC6H12O6 glicose (ose) (C6H10O5)n + nH2O amido (holosídeo) H C OH OH H OH H C C C C H OH H OH C H C H2C H2C OH H O O C H OH H OH O H OH H C C C C H OH H OH H2C OH H C H C Classificação de aminoácidos frutose (C6H12O6) OH H2C C H2C OH OH glicose (C6H12O6) C H C O O O H C H2C OH OH sacarose (C12H22O11) Aminoácidos e proteínas Aminoácidos Como já vimos, cada composto pertence a uma determinada função. Entretanto, existem compostos que pertencem simultaneamente a duas ou mais funções, ou seja, são de função mista. Veja: Alguns exemplos dos mais comuns aminoácidos do organismo: Os aminoácidos se classificam em essenciais e não-essenciais. Os essenciais, ou indispensáveis, são aqueles que o organismo humano não consegue sintetizar. Desse modo, eles devem ser, obrigatoriamente, ingeridos com alimentos, pois, caso contrário, ocorre a desnutrição. Assim, a alimentação deve ser o mais variada possível, para que o organismo se satisfaça com o maior número desses aminoácidos. Dentre os aminoácidos essenciais, podemos criar: leucina, valina, isoleucina, lisina, triptofano, fenilalanina, metionina e treonina. As principais fontes desses aminoácidos são a carne, o leite e o ovo. Os aminoácidos não-essenciais, ou dispensáveis, são aqueles que o organismo humano consegue sintetizar a partir dos alimentos ingeridos. Com relação aos a-aminoácidos, podemos dizer que são todos compostos sólidos incolores, sendo a maioria de sabor adocicado, alguns insípidos e outros amargos. Com exceção da glicina, que é solúvel em água, os demais apresentam solubilidade variável. Proteínas Formada por uma polimerização de aminoácidos (condensação), apresentando cadeias muito longas, como mostra o exemplo abaixo: H n H3C H C N C H O OH H + H3C H C N C H H O N C C H CH3 O OH H O N C C H CH3 + nH2O n EM_V_QUI_039 proteína Esse material é parte integrante do Aulas Particulares on-line do IESDE BRASIL S/A, mais informações www.aulasparticularesiesde.com.br 11 O A ligação C N é conhecida como peptídica. H As proteínas são polipeptídios. Apresentam a função amida. Concluindo, podemos dizer que: As proteínas, também chamadas prótides, são compostos orgânicos de estrutura complexa e massa molecular elevada (entre 15 000 e 20 000 000), e são sintetizadas pelos organismos vivos com a condensação de um número grande de moléculas de a-aminoácidos, por meio de ligações denominadas ligações peptídicas. Essa estrutura foi esclarecida pelo cientista Emil Fischer. Ácidos nucleicos DNA: ácido desoxirribonucleico RNA: ácido ribonucleico São ácidos responsáveis pela reprodução das células e pelos códigos genéticos. Os constituintes desses ácidos são: a)Açúcar: indicado por S na ilustração. HO CH2 HO CH2 OH O OH OH OH D-ribose OH O H desóxi-D-ribose ou D-ribose sem 1 oxigênio b)Ácido fosfórico: indicado por P na ilustração: P O As proteínas são substâncias sólidas, incolores, insolúveis em solventes orgânicos; algumas são solúveis ou em soluções aquosas diluídas em sais, em soluções aquosas de ácidos, ou em soluções aquosas de bases, produzindo sempre coloides. Elas são essenciais à estrutura, ao funcionamento e à reprodução de todas as células vivas e, juntamente com os glicídios e lipídios, constituem a alimentação básica dos animais. No organismo humano, durante a digestão, elas se hidrolisam cataliticamente no estômago sob a ação da pepsina (suco gástrico) e da tripsina (suco pancreático) e no intestino (duodeno) sob a ação da erepsina. São muitas as fontes de proteínas, e o número desses polipeptídios existentes na natureza é praticamente infinito, embora o número de aaminoácidos seja de apenas cerca de 25. 12 H H O H c) Bases nitrogenadas: A, G, C e T. N H C N N C H C C N N N N C N H O H C C C C C Guanina C O N N H N N H H Adenina H C C N H C N C H O H H H H O N C N C C C H H H N H H Citosina Timina Onde se encontra Insulina Pâncreas Pepsina Suco gástrico Hemoglobina Sangue dos vertebrados Albumina Ovo, leite, sangue Caseína Leite Queratina Chifre, unha e casco de animais Amandina Amêndoas Hemocianina Sangue de invertebrados Clorofila Vegetais verdes Os ácidos nucleicos (RNA) contêm D-ribose e controlam a produção de proteínas no interior das células. Os ácidos desoxirribonucleicos (DNA) contêm a desóxi-D-ribose e encerram a informação genética e hereditária dos seres vivos. Formam uma macromolécula (polímero) helicoidal, em que as bases nitrogenadas se encarregam de criar “pontes de hidrogênio”, ligando-as numa “hélice dupla”. Esse material é parte integrante do Aulas Particulares on-line do IESDE BRASIL S/A, mais informações www.aulasparticularesiesde.com.br EM_V_QUI_039 Proteína O O Sabões (uma molécula complementar) Os sabões não são produzidos, diretamente, da reação de neutralização de um ácido graxo, e sim da hidrólise alcalina de um triacilglicerol. Logo, são sais solúveis de ácidos graxos: persar na água (polar), com a agitação a porção de gordura é fragmentada em muitos pedacinhos, que se separam do pano e se dispersam na espuma formada. Ovos especiais Ovos enriquecidos com pufa ômega 3 (ácido graxo poli-insaturado) e vitaminas D e E representam uma alternativa contra o chamado colesterol ruim (LDL). O veterinário Edgar Ishikawa, de Londrina (PR), explica que esse ovo não altera os níveis de colesterol do consumidor, mas aumenta a fração de KDL-2, o colesterol bom para o organismo humano, ajudando no combate às doenças coronárias. O óleo de pufa foi obtido a partir de fontes de ácidos graxos poli-insaturados, como canola, linhaça, girassol, algas marinhas e peixes. Outra vantagem do ovo vitaminado é a presença das vitaminas D e E. A vitamina D previne a osteoporose e o raquitismo, agindo no metabolismo do cálcio no organismo humano. A vitamina E age como atioxidante natural e inibidor dos radicais livres, prevenindo o envelhecimento precoce. O sabão e a remoção de sujeiras. O sabão é um sal solúvel de ácido graxo. O ânion desse sal é constituído por uma cadeia carbônica muito longa, em cuja ponta está o grupo – COO–. Consideremos um sabão constituído por estearato de sódio. (SARDELLA, Antônio. Química. Ática, vol. único.) – + COO] Na parte polar (B) C17H35 — (parte apolar) (A) EM_V_QUI_039 (A) apolar (B) polar Vamos representar o ânion do sabão por um alfinete cuja cabeça é o grupo – COO– e cuja haste é a cadeia carbônica do ácido graxo. Quando dissolvemos o sabão na superfície da solução, a parte polar do ânion fica dentro da água, porque a água também é polar. Em contrapartida, a parte apolar do ânion não tem finalidade pela água e, por isso, fica fora da água. Essa disposição dos ânions na superfície da água provoca a diminuição da tensão superficial dela, possibilitando a formação da espuma, que remove a sujeira. Veja agora como o sabão remove a gordura. Suponhamos que haja uma mancha de gordura (apolar) impregnada num pedaço de pano. A água (polar) não consegue remover a gordura (apolar) do pano porque não a dissolve. Adicionando-se o sabão à água, a “haste dos alfinetes” (ânions do sabão) penetra na gordura, enquanto a cabeça fica na água; portanto, fora da gordura. Como as cabeças dos alfinetes (polares) tendem a se dis- 1. (Vunesp) Reações de desidratação de álcoois, oxidação de aldeídos e polimerização de cloreto de vinila dão origem, respectivamente, a: a) alcenos, ácidos carboxílicos e PVC. b) alcanos, fenóis e poliamidas. c) alcinos, aminas e dióis. d) éteres, cetonas e baquelite. e) ácidos carboxílicos, álcoois e proteínas. `` Solução: A Inicialmente, vamos verificar qual é o produto de cada reação mencionada. a) A desidratação de álcool pode ser de dois tipos: Intermolecular R OH R OH álcool álcool R O R + H 2O éter éter Esse material é parte integrante do Aulas Particulares on-line do IESDE BRASIL S/A, mais informações www.aulasparticularesiesde.com.br 13 Intramolecular H OH C C C b)n C C + H2O álcool CH3 alceno O R C aldeído [O] R C H ácido c) n P,T CH OH d)n catalisador cloreto de vinila H C C C H H CH2 CH ) n H2C CH3 P,T CH ( catalisador CH2 CH ) n Polipropileno, usado em parachoques de automóveis. O c) A polimerização do cloreto de vinila é uma polimerização por adição, dando origem ao policloreto de vinila (PVC): C ( catalisador Policloreto de vinila, usado em tubos. b)A oxidação de um aldeído origina ácido carboxílico: H2C CH2 alceno álcool n H2C C P,T H2C P,T CH ( catalisador CH2 CH ) n CF2 CF2 ) n Poliestireno, usado no isopor. e)n F2 C P,T CF2 ( catalisador Politetrafluoretileno, usado em frigideiras. f) n n H2C P,T CH policloreto de vinila PVC ( catalisador O CH2 CH ) n CH3 C O C O CH3 O Poliacetato de vinila, usado em tintas. 3. O que são os polímeros de condensação? 2. O esquema abaixo mostra uma reação genérica de polimerização por adição: C P,T C C catalisador C n Com base na representação, equacione as polimerizações das seguintes substâncias e indique o nome do polímero e uma aplicação (uso): a) b) c) d) e) f) H H H H H H H H F F H H C C C C C C H H C C C C C C F F propileno `` H2C O O O CH2 estireno O a) Éster. b)Ao ácido carboxílico e ao álcool. tetrafluoretileno C CH3 acetato de vinila 5. (UFPI) As poliamidas são polímeros de condensação e são materiais sintéticos na fabricação de membranas de dessalinizadores de água. Abaixo está a representação parcial de uma poliamida: H CH2 CH2 O C C Solução: Solução: a) n P,T catalisador ( CH2 CH2 ) n Polietileno, usado em garrafas plásticas. 14 C C b) A quais funções pertencem os monômeros que devem ser utilizados para produzi-la? O `` O a) Indique o grupo funcional característico dessa fibra. H O 4. Uma das fibras mais comuns na indústria têxtil é o poliéster. Um fragmento dessa fibra pode ser representado por: cloreto de vinila CH3 C São aqueles formados, em geral, pela reação entre dois monômeros diferentes, com a eliminação de moléculas pequenas, por exemplo, de H2O. etileno H H H Solução: C O (CH2)4 C O N H H (CH2)6 N C (CH2)4 O Esse material é parte integrante do Aulas Particulares on-line do IESDE BRASIL S/A, mais informações www.aulasparticularesiesde.com.br C O N H (CH2)6 N EM_V_QUI_039 n `` a) Entre as alternativas, marque aquela que apresenta os reagentes necessários para a obtenção da poliamida representada. b) Éster e etilenoglicol. 7. Classificar os compostos abaixo como pertencentes à série D ou à série L. `` Solução: c) Ácido dicarboxílico e etilenoglicol. H d) Éster e amina primária. H H H e) Cloreto de ácido e éster. f) Ácido dicarboxílico e diamina primária. `` O H C OH H C OH C OH H C OH C OH HO C H H2C OH C C H2C aldopentose série D (?) Solução: E O OH aldopentose série L (?) Observação: quando as oses diferem somente na posição de um grupo OH, são chamadas “oses epímeras”. Em função da repetição dos grupos funcionais presentes, temos que ter uma diamina e um ácido dicarboxílico. 8. (FCC) Na saponificação (com KOH) de gorduras animais, obtêm-se glicerol e: a) ácidos carboxílicos de elevada massa molecular. b) ácidos carboxílicos de pequena massa molecular. c) álcoois de grande cadeia carbônica. 6. (Fuvest) Uma indústria utiliza etileno e benzeno como matérias-primas e sintetiza estireno (fenileteno) como produto, segundo a rota esquematizada a seguir: catalis III. etilbenzeno AC e) pois este tipo de reação produz sais (neutralização). `` I. etileno + HC cloroetano. II. cloroetano + benzeno d) álcoois de pequena cadeia carbônica. 3 Solução: E Esse tipo de reação produz sais (neutralização). etilbenzeno + HC . estireno + H2. a) Escreva as equações químicas que representam duas das transformações acima usando fórmulas estruturais. b) No fluxograma abaixo, qual a matéria-prima X mais provável da indústria A e qual pode ser o produto Y da indústria C? 9. Porque os detergentes limpam melhor que os sabões. `` `` Solução: a) H I. H2C CH2 + HC II. H3C CH2 C + H3C CH2 III. H3C CH2 + HC CH2 H2C EM_V_QUI_039 H2C C CH + H2 b)X: petróleo; Y: poliestireno. Solução: Vários fatores afetam o poder de limpeza de um sabão. Um exemplo marcante é a água dura. Essa água é rica em íons Ca2 e Mg2+, que formam sais insolúveis em água com o sabão. Ora, se a grande característica do sabão é sua capacidade de “conciliar” substâncias diferentes – gordura e água – por se dissolver em ambas, a partir do momento em que se torna insolúvel em água, como acontece na água dura, ele perde sua função. Os detergentes foram desenvolvidos para tentar solucionar esse problema. Rigorosamente, detergente é qualquer substância que diminui a tensão superficial de um líquido, possibilitando sua emulsificação e a formação de espuma. Embora, por definição, o sabão seja um detergente, a indústria não usa esse termo para se referir ao sabão. Esse material é parte integrante do Aulas Particulares on-line do IESDE BRASIL S/A, mais informações www.aulasparticularesiesde.com.br 15 É que os detergentes vendidos no comércio são sais orgânicos de ácidos com cadeia longa, mas não de ácidos graxos (constituintes de óleos e gorduras). Os detergentes são sais de ácidos sulfônicos: 5. Descreva as reações de polimerização a partir dos seguintes monômeros: R — SO –3Na+ P.T b) HC = CH - CH2 = CH2 → cat A explicação da ação desses detergentes na limpeza é igual à dos sabões. Um dos detergentes mais usados é o paradodecilbenzenos-sulfonato de sódio: dodecil parte apolar (A) O CH3 6. O teflon é um(a): a) poliamida. SO3] –Na+ (C17H35 —) benzeno P.T → cat a) b) poliéster. sulfonato c) polímero de condensação. parte polar (B) d) polialeto. e) n.d.a. 7. O nome oficial para teflon é: a) poliamida. 1. O que são polímeros? E onde são mais utilizados? b) politetrafluoretileno. 2. A espécie abaixo que pode ser obtida a partir de polímero é: c) poliestireno. a) água. d) polivinil cloreto. e) polipropileno. b) sabão. 8. O etanol, o poliestireno e o detergente são obtidos, respectivamente, a partir das reações de: c) tubos. d) detergente. a) polimerização, esterificação e fermentação. e) perfume. b) esterificação, fermentação e polimerização. 3. O polímero que é obtido a partir do cloreto de vinila trata-se do: a) poliestireno. c) fermentação, polimerização e saponificação. d) saponificação, polimerização e fermentação. e) fermentação, saponificação e polimerização. b) detergente. 9. Relacione cada monômero ao polímero correspondente: c) PVC. F l F l a) C = C d) polipropileno. l F e) polietileno. 4. O nome do polímero que tem como monômero a acrilonitrila será: a) poliéster. l ( ) PVC F b) CH2 = CH CN ( ) poliestireno l CH – CH3 ( ) teflon c) CH2 = CH d) CH = CH2 ( ) poliacrilonitrila e) CH2 = CH ( ) polipropileno b) poliamida. c) poliacrilonitrila. l C� d) PVC. 10. A poliacrilonitrila, possui ampla utilização na indústria: a) alimentícia. b) bélica. 16 Esse material é parte integrante do Aulas Particulares on-line do IESDE BRASIL S/A, mais informações www.aulasparticularesiesde.com.br EM_V_QUI_039 e) poliestireno. c) de tubos e encanamentos. d) PVC. d) de revestimentos. e) poliestireno. 17. O náilon pode ser classificado como um(a): e) têxtil. 11. O que é um polímero de condensação? Dê um exemplo. a) polialeto. 12. O Kevlar é formado a partir de uma reação de: b) poliamida. a) desidratação. c) poliéster. b) saponificação. d) poliéter. c) esterificação. e) n.d.a. 18. Descreva os monômeros que originam o polímero abaixo: 13. Sabendo que o náilon é um polímero que durante a sua síntese elimina água, este pode ser classificado como um polímero de: b) eliminação. O HO d) condensação. O O C C NH (CH2)3 NH O C + HO - (CH2)4 - OH → OH (CH2)2 O O O O C C O O C b) OH O O 14. Os monômeros que deram origem o dacron-polímero utilizado em fitas magnéticas foram: C O C – (CH2)3– C O e) transformação. O C a) c) substituição. C a) 19. Descreva a reação de polimerização a partir dos seguintes monômeros: a) adição. a) O O O e) polimerização. O d) adição nucleofílica. C O + NH2 - (CH2)3 - NH2 → OH 20. Associe a primeira coluna com a segunda. b) etanoato de etila e ácido benzoico. (1) CH c) etanoato de etila e fenol. d) 1,2-etanodiol e 1,4-benzenodioico. e) 1,2-etanodiol e ácido benzoico. CH O O ll ll (2) ( C - (CH2)5 - C f) etanoato de etila e 1,4-benzenodioico. 15. O baquelite é um polímero obtido a partir do fenol e do formaldeído e possui a fórmula estrutural representada abaixo: O OH + H2O O CH2 O a) CH2 OH b) Qual(is) a(s) função(ões) química(s) presente(s) no baquelite? EM_V_QUI_039 16. Um exemplo de poliéster muito utilizado na indústria têxtil é o: ( ) Polímero de condensação ( ) Náilon O - CH4)2 - 0 ) (3) Poliamida ( ) Monômero do poliacetileno 21. As margarinas são produzidas industrialmente pela hidrogenação catalítica parcial de triglicerídeos (lipídios) poli-insaturados. As matérias-primas que fornecem o hidrogênio e os triglicerídeos usados no processo são, respectivamente: a) gás metano e óleo vegetal. b) água e melaço de cana. c) petróleo e gordura animal. a) dracon. d) gás metano e gordura animal. b) polipropileno. e) calcário e óleo vegetal. c) teflon. Esse material é parte integrante do Aulas Particulares on-line do IESDE BRASIL S/A, mais informações www.aulasparticularesiesde.com.br 17 II) II) 22. (Unirio) O óleo de milho contém aproximadamente 59% de triglicerídeos poli-insaturados, enquanto a margarina contém em torno de 18% desses triglicerídeos. A preparação de margarina a partir do óleo de milho é uma reação de adição efetuada com: O O NaBr CH3 CH ll 2 Brll + NaOH → Produto + III) HO − C − C − OH + 2 NaOH → Produto + 2 H2O O O ll ll III) HO − C − C − OH + 2 NaOH → Produto + 2 H2O III. IV) IV. H3C(CH2)11OSO3H + NaOH → Produto + 2 H2O As reações que apresentam como produto uma molécula anfifílica são: IV) H3C(CH 2)11OSO3H + NaOH → Produto + 2 H2O a) I e III a) H2 b) H2O c) HI b) I e IV d) I2 c) II e IV e) O2 d) I, II e IV I. deve sofrer hidrogenação. II. p ode ser esterificado, em reação com um ácido carboxílico. e) I, II e III 25. Os ésteres, assim como as cetonas, são responsáveis pelo sabor e fragrância de muitas frutas, flores e aromatizantes artificiais. O odor e o sabor do acetato de isopentila são semelhantes aos da banana. O III. deve sofrer saponificação, em presença de soda cáustica. Dessas previsões: a) apenas a I é correta. b) apenas a II é correta. c) apenas a I e a II são corretas. d) apenas a II e a III são corretas. e) a I, a II e a III são corretas. 24. (PUC-Rio) Apesar de conhecido há muito tempo, somente neste século foi elucidado o modo como o sabão atua na remoção da gordura. O sabão é formado por moléculas com uma longa cadeia apolar (lipofílica) e uma extremidade iônica (hidrofílica). Desse modo, temos uma molécula anfifílica, ou seja, uma molécula que apresenta afinidade com gorduras e com a água, permitindo que a água com sabão remova a gordura. A seguir são apresentadas quatro reações: O I. I) ll H2C − O − C − (CH2)16 CH3 l HC − O − C ll l O H2C − O − C ll O H2C − OH l − (CH2)16 CH3 + 3 NaOH → Produto + HC − OH l H2C − OH − (CH2)16 CH3 II) II. CH3 CH2 Br + NaOH → Produto + NaBr O O ll ll III) HO − C − C − OH + 2 NaOH → Produto + 2 H2O CH3– C O CH2 CH2 CH3 CH3 Quando esse composto orgânico reage com hidróxido de sódio, numa reação de saponificação, os compostos obtidos são: a) O // CH3 C \ O Na e CH3 CHCH2 CH2 OH l CH3 b) O // CH3 C \ OH e CH3 CHCH2 CH2 ONa l CH3 c) O // CH3 C \ ONa e CH3 CHCH2 CH2 ONa l CH3 d) O // CH3 C \ OH e CH3 CHCH2 CH2 OH l CH3 26. Os organismos vivos sintetizam, por meio de reações de biossíntese, muitos dos compostos de que necessitam. Em uma dessas reações, o beta-caroteno (presente em tomates, cenouras etc.) sofre quebra por oxidação para produzir duas moléculas de um aldeído chamado retinal. Posteriormente, duas outras reações ocorrem: conversão do retinal em vitamina A1 e isomerização do retinal em neoretinal, representadas no diagrama abaixo: Esse material é parte integrante do Aulas Particulares on-line do IESDE BRASIL S/A, mais informações www.aulasparticularesiesde.com.br IV) H3C(CH2)11OSO3H + NaOH → Produto + 2 H2O CH EM_V_QUI_039 23. O mestranol é um composto muito utilizado como anticoncepcional, sobre o aspecto químico é correto afirmar que: 18 CH3 CH2 Br + NaOH → Produto + NaBr CH3 H l l C C / \\ / \\ / \\ O C R C l l H H H l C H l C H / \\ / R C l H C / \\ / C CH3 l C / \\ H O isomeria � retinol cetinol ↓ H l C CH1 l CH2OH C / \\ / \\ / R C C l l H H vitamina A CH3 \ O grupo R corresponde a: -CH = C(CH3)-CH = CH — /\ CH3 CH3 Considerando o diagrama, pode-se afirmar que a reação de formação da vitamina A1 e o tipo de isomeria entre retinal e neoretinal são, respectivamente, a) reação de redução e isomeria funcional. CH3(CH2)16COOH NaOH CH3(CH2)16SO2O–Na+ I II Já o composto representado pela estrutura III também reage com hidróxido de sódio, produzindo o detergente IV: CH3(CH2)16SO2OH NaOH CH3(CH2)16SO2O–Na+ III IV Considerando-se essas reações, é incorreto afirmar que: a) o detergente e o sabão interagem com água por meio de seus grupos iônicos. b) o detergente e o sabão interagem com as gorduras por meio de suas cadeias carbônicas. c) os compostos I e III são ácidos. d) os compostos II e IV são os únicos produtos dessas reações. 29. As substâncias abaixo, que são utilizadas como anestésicos, possuem os mesmo grupos funcionais em suas estruturas. b) reação de hidrólise e isomeria geométrica. O c) reação de redução e isomeria geométrica. d) reação de hidrólise e isomeria funcional. 27. O retinol ou vitamina A, cuja estrutura é mostrada abaixo, l desempenha um importante papel no nosso organismo, l pois favorece a visão, o crescimento, e participa ativa/ \ do mente / metabolismo de diversos hormônios. \ / H2C \/ CH2 CH2 l CH2 l CH2OH b) ácido sulfúrico concentrado (H2SO4). c) solução aquosa de hidróxido de sódio (NaOH). EM_V_QUI_039 d) solução de bromo (Br2) em tetracloreto de carbono (CC 4). 28. (CEFET) Nesta representação, o composto I reage com hidróxido de sódio, produzindo o sabão II: O H3C N—H2C—H2C—O H3C II O CH3 H3C N—C—H2C—H2C—O CH3 Dentre os reagentes químicos abaixo, aquele que não reage com o retinol é: a) solução aquosa de permanganato de potássio (KMnO4). O I H3C CH3 III Analise as estruturas I, II e III e assinale a alternativa que indica corretamente o mesmo produto, que seria obtido na reação de hidrólise ácida (H2O/H+) de I, II e III. a) fenol. b) ácido benzoico. c) benzeno. d) benzoato de sódio. e) 2-(dimetil-amino)etanol. Esse material é parte integrante do Aulas Particulares on-line do IESDE BRASIL S/A, mais informações www.aulasparticularesiesde.com.br 19 30. (UFRRJ) observe as estruturas abaixo: OH NH2 N CH2CH3 N CH3 O O C H (CH2)4 Procaina Tylenol H C O C CH2CH3 ll O Os grupos funcionais presentes nas moléculas de Tylenol (droga analgésica) e procaína (anestésico local) são: a) amida, fenol, amina e éster. OH (CH2)4 I O C OCH3 C II O OCH3 c) álcool, amina, haleto e éster. d) hidrólise de A e oxidação de B. d) amida, fenol, amina e ácido carboxílico. e) redução de A e oxidação de B. (CH2)4 C O OH 3. (Unirio) O esquema abaixo representa o teflon, um importante polímero utilizado em revestimento de panelas, cujo monômero do qual é constituído é o tetrafluoroeteno (CF2 = CF2). 1. Considere a seguinte sequência de reações: F F F F −C−C−C−C− CaO (s) + 3 C → X + CO F X + 2 H2O Y + HCN → Y + Ca (OH)2 → H2C = CH nH2C = HC → CH2 − CH CN CN [ OH b) redução de A e hidrólise de B. c) oxidação de A e redução de B. O Nas etapas I e II ocorrem, respectivamente, a) oxidação de A e hidrólise de B. b) álcool, amida, amina e éter. e) éster, amina, amida e álcool. ] Com respeito a estas reações, são feitas as afirmações: I. X é CaC2 II. Y é H2C = CH2 III. O produto final é o polímero polivinilacetileno. São corretas as afirmações: a) I, apenas. b) II, apenas. F F F Com relação ao monômero e ao polímero ilustrados, julgue os itens a seguir. a) O teflon é um polímero de adição. b) O teflon apresenta cadeia heterogênea. c) O tetrafluoroeteno é uma molécula polar. d) Uma das características do teflon é sua solubilidade em água. 4. Sintetise os copolímeros abaixo a partir dos seguintes monômeros: a) CH3 P.T → l XCH3 - C = CH + y CH3 - CH = CH - CH - CH2 cat l l CH3 CN c) I e III, apenas. d) II e III, apenas. e) I, II e III. P.T b) x CH3 - CH = C - CH3 + y CH3 - CH2 - CH = CH - CH = CH2 → cat O 5. São polímeros vinílicos: a) polietileno, poliestireno, polimetacrilato de metila. b) náilon-6, poliuretana, polifenol formaldeído. EM_V_QUI_039 2. O ácido adípico, empregado na fabricação do náilon, pode ser preparado por um processo químico, cujas duas últimas etapas estão representadas abaixo: 20 O Esse material é parte integrante do Aulas Particulares on-line do IESDE BRASIL S/A, mais informações www.aulasparticularesiesde.com.br c) poliamida, polimetacrilato de metila, poliestireno. d) náilon-6, polifenol formaldeído, poliestireno. e) poliéster, náilon-6,6, polietileno. 6. Pode-se afirmar que: I. O PVC é um polímero de condensação. II. O poliestireno é obtido a partir do estireno. III. O poliacrilato de metila é um poliéster. a) I é a falsa. b) I e II, são as falsas. c) III, é a falsa. d) II, é a verdadeira. e) todas são falsas. 7. Polímeros podem ser definidos como: a) produtos da reação de hidrólise de ésteres. b) espécies químicas geradas a partir de sais. c) espécies químicas geradas a partir de carbonatos. d) espécies químicas geradas a partir de hidretos. e) espécies químicas geradas a partir de unidades químicas denominadas monômeros. 11. A indústria farmacêutica apresentou importante inovação, a partir da década de 1960, com a introdução de medicamentos encapsulados em finas camadas de polímeros sólidos, solúveis em água. Dependendo da composição e espessura do polímero, a cápsula contendo o medicamento é dissolvida no organismo de acordo com as suas necessidades. Assinale a alternativa correta. a) Polímeros apolares seriam mais adequados na composição das cápsulas. b) Polímeros cujas forças intermoleculares diferem radicalmente das forças intermoleculares da água são muito solúveis neste solvente. c) A solubilidade dos polímeros em líquidos independe da variação da temperatura. d) A solubilidade dos sólidos que experimentam dissoluções exotérmicas, geralmente, diminui com o aumento da temperatura. e) Sólidos muito solúveis em água, geralmente, não dissociam ou ionizam nem tampouco interagem por pontes de hidrogênio. 12. Um polímero de massa molecular igual a 62325 é representado pela fórmula estrutural: [ 8. Acetato de etila, carbonato de cálcio e poliestireno, respectivamente trata-se de: a) um éster, um sal e um hidreto. b) um sal, um éster e um polímero. c) um éster, um sal e um polímero. d) um polímero, um éster e um sal. e) um hidreto, um éster e um sal. 9. Marque a opção que contém apenas polímeros sintéticos. ] n Determine. O monômero desse polímero e o valor de n são respectivamente: 13. O Kevlar é um polímero utilizado em peças de avião e é sintetizado a partir do 1,4 benzenodioico e do 1,4 diaminabenzeno. d) polipropileno, poliestireno, glicose. Escreva a equação de polimerização que origina o Kevlar. Utilize fórmulas estruturais. 14. (UFF – adap.) O náilon 66 é obtido a partir do ácido hexanodioico e da 1,6 hexadiamina. Com base nesses dados qual a fórmula estrutural da unidade de repetição do náilon 66? e) glicose, polipropileno, poliamida. 15. A função química presente no náilon é: a) polipropileno, glicose, poliéster. b) poliestireno, polietileno, poliamida. c) polietileno, glicose, poliéster. 10. Escreva as reações de polimerização a partir dos monômeros abaixo: a) EM_V_QUI_039 H H H H H H l l l l l l —C—C—C—C—C—C— l l l O C� O C� O C� b) P.T → cat P.T → cat a) fenol. b) ácido benzoico. c) álcool. d) álcool aromático. e) amida. Esse material é parte integrante do Aulas Particulares on-line do IESDE BRASIL S/A, mais informações www.aulasparticularesiesde.com.br 21 A B O // C \ OH O O NH2 b) náilon. c) PVC. d) teflon. e) polietileno. C 17. A partir dos monômeros abaixo sintetise um poliéster: O \\ NH2 C— CH2 / HO a) borracha. O // CH2—C HO —(CH2)4— OH \ OH 18. O polietileno, PVC e o náilon, respectivamente, podem ser classificados como polímeros de: 23. (UFRJ) Um dos maiores problemas ambientais da atualidade é o do lixo urbano e, em especial, do lixo plástico. Dentre os plásticos encontrados no lixo podemos citar o polietileno (sacos e garrafas) e o politerreftalato de etileno, conhecido como PET (garrafas de refrigerantes). A síntese do polietileno se dá pela reação de polimerização do eteno, segundo a equação: nH2C=CH2 → —CH2—CH2— n monômero catalisador a) copolímero, adição, condensação. Já o PET é um poliéster formado por unidades condensadas de dois monômeros, um diálcool e um diácido, conforme a estrutura a seguir: b) adição, adição, condensação. c) adição, adição, adição. d) condensação, copolímeros, adição. O ll —C e) adição, condensação, copolímeros. 19. Das substâncias abaixo a única que não pode ser classificada como polímero de condensação é o: a) kevlar. b) poliéster. c) PVC. d) dacron. e) náilon. 20. Escreva a reação de polimerização a partir dos monômeros indicados: . a) 1,4-diaminobenzeno e hexanodioico HO b) 1,3-pentanodiol e 1,4-benzenodioico. OH 21. O tergal, tecido fabricado a partir da mistura de um poliéster ao algodão. O poliéster pode ser classificado como: a) adição nucleofílica. Um dos processos de reciclagem das garrafas de PET é a decomposição do polímero em seus monômeros por intermédio de uma reação de hidrólise. Com base na estrutura do PET, escreva as fórmulas estruturais dos seus monômeros. 24. Existem diversos tipos de náilon de acordo com a finalidade de uso. Comercialmente, estas poliamidas lineares são nomeadas em função do número de carbonos na cadeia do monômero. Assim, se dois monômeros são utilizados, o primeiro dígito no nome da poliamida indica o número de carbonos na diamina e o segundo, o número de carbonos no ácido dicarboxílico. O náilon 6,6, por exemplo, é obtido a partir do 1,6 diaminohexano e do ácido hexanodioico. O ll C n / HO OH b) substituição nucleofílica. c) polímeros vinílicos. O ll OH d) polímerosnde/Ccondensação./ + HO e) polímeros acrílicos. OH C ll O n H2N 22. Polímeros que têm grande resistência à tração mecânica e, em consequência, se prestam à fabricação de fios. Um bom exemplo desse tipo de polímeros é o(a): 22 O ll C—O—CH2—CH2—O— NH2 → [ NH OH / + n H2N C ll O O l ll O NH NH2 → NH [ O l ll O ] ll O n A partir destas considerações, dê as estruturas dos monômeros para a obtenção do náilon 6,10. Esse material é parte integrante do Aulas Particulares on-line do IESDE BRASIL S/A, mais informações www.aulasparticularesiesde.com.br NH EM_V_QUI_039 H2N O HO - (CH2)4 - OH O \\ NH2 C / HO O 16. Escreva todos os possíveis copolímeros com eliminação de H2O, que podem ser obtidos a partir dos seguintes monômeros: 25. (UFRRJ) O álcool alílico rincoferol é o feromônio de agregação da praga “broca do olho do coqueiro” (Rhynchophorus palmarum) vetor da doença “anel vermelho”, letal para a planta, sendo responsável por enormes prejuízos neste tipo de cultura. A nomenclatura segundo a IUPAC do rincoferol representado abaixo é: OH l H3C—CH=CH—CH—CH2—CH(CH3)2 Rincoferol a) 6,6-dimetil-2-hexen-4-ol. b) 2-metil-5-hepten-4-ol. a) amina e uma carbonila cetônica. b) amida e uma hidroxila fenólica. c) amina e dois carbonos assimétricos. d) amida e duas ligações olefínicas de geometria trans. e) amida e um anel aromático dissubstituído. Considere os dados abaixo para responder às questões de números 15 e 16. No esquema a seguir estão representadas, na forma de linhas pontilhadas, determinadas interações intermoleculares entre as bases nitrogenadas presentes na molécula de DNA – timina, adenina, citosina e guanina. c) 6-metil-2-hepten-4-ol. d) 2,6-dimetil-5-hexen-4-ol. e) 6-metil-3-hepten-4-ol. 26. A cefalexina é um antibiótico alternativo às penicilinas, contém os grupos funcionais amido, ácido carboxílico, sulfeto e amina primário. Determine R, X, Y e Z. Z H —CH—C—N X R O N CH3 O Y 28. As interações representadas entre a timina e a adenina, e entre a citosina e a guanina, são do tipo: a) iônica. b) metálica. a) R = OH, X = O, Y = NH2 e Z = S c) dipolo-dipolo. b) R = NH2 , X = S, Y = OH e Z = O d) ligação de hidrogênio. 29. A base nitrogenada que apresenta átomo de carbono com hibridação do tipo sp3 é: c) R = OH, X = S, Y = NH2 e Z = O d) R = NH2 , X = O, Y = OH e Z = S a) timina. e) R = SH, X = O, Y = NH2 e Z = O 27. A piperina é um dos principais constituintes químicos da pimenta-do-reino (Piper nigrum), que é amplamente utilizada como condimento na culinária brasileira. Com base na estrutura da piperina, mostrada a seguir, é correto afirmar que a molécula possui uma função: EM_V_QUI_039 O O O N Piperina b) adenina. c) citosina. d) guanina. 30. (Cesgranrio) São dadas as fórmulas dos seguintes aminoácidos: O // H2N—CH2—C glicina (GLI) \ OH O // analina (ALA) Esse material é parte integrante do Aulas Particulares on-line do IESDE BRASIL H2N—CH—(CH 2)—C S/A, \ mais informações www.aulasparticularesiesde.com.br OH 23 O // H2N—CH2—C glicina (GLI) \ OH O // H2N—CH—(CH2)—C analina (ALA) \ OH Escreva a fórmula estrutural de um fragmento de proteína GLI − ALA − GLI 31. Complete as duas ligações peptídicas possíveis entre os dois aminoácidos indicados a seguir: CH2—CH—COOH CH2—CH—COOH → + l l l NH2 SH NH2 32. Considerando que a massa molecular da alanina é 89, pergunta-se qual a massa molecular do peptídio penta-alanina. sejam ingeridas, regularmente, quantidades suficientes dessa vitamina. Nessa perspectiva, considere que determinado medicamento líquido, cujo princípio ativo é o ácido ascórbico, apresente em sua composição 200mg de vitamina C por mL de medicamento, e que 4 gotas desse medicamento – quantidade recomendada para crianças recém-nascidas – tenham sido dissolvidas em 2mL de água fervida e filtrada. Considerando, ainda, a fórmula estrutural da vitamina C, Mostrada abaixo, e sabendo que M(C) = 12,0g/mol, M(O) = 16,0g/mol, M(H) = 1,0g/mol e que 1 gota equivale a 0,05 mL, calcule, em mols/L, a concentração de vitamina C na solução resultante (medicamento + água). Multiplique o valor calculado por 102 e despreze a parte fracionária de seu resultado, caso exista. HO OH 33. (PUC) O aminoácido mais simples que apresenta isomeria ótica é o: a) ácido-3-amino-2-hidroxipropiônico. b) ácido-2-aminopropiônico. c) ácido-2-amido-3-metóxipropiônico. d) ácido-2-amido-butanoico. H O O vitamina C (ácido ascórbico) CHOH CH2OH e) ácido-2-amido-pentanoico. 34. O consumo de óleos ricos em triglicerídeos, como os de milho, girassol e canola, vem sendo recomendado, pois seriam menos prejudiciais à saúde do que os saturados. Uma forma de se identificar a presença de insaturações é a determinação de seu índice de iodo. Este índice é definido como a massa, em gramas, de iodo molecular consumida na reação de adição às duplas ligações entre átomos de carbono presentes em 100g de triglicerídeos. O triglicerídeo representado a seguir possui massa molar de 800g x mol–1. O ll H2C—O—C—(CH2)7—CH=CH—(CH2)5—CH3 O ll HC—O—C—(CH2)7—CH=CH—(CH2)5—CH3 24 Admitindo que a reação apresente 100% de rendimento, calcule o índice de iodo estimado para este triglicerídeo. 35. O ácido ascórbico é uma importante vitamina hidrossolúvel que, devido às suas características, não é armazenada pelo organismo. Por isso, é fundamental que Esse material é parte integrante do Aulas Particulares on-line do IESDE BRASIL S/A, mais informações www.aulasparticularesiesde.com.br EM_V_QUI_039 O ll H2C—O—C—(CH2)7—CH=CH—(CH2)5—CH3 8. C 9. e, d, a, b, c ____________ nome do monômero . Nomenclatura: 10. E São muito utilizados na fabricação de plásticos. 2. C 11. São polímeros que em sua formação eliminam substâncias mais simples como, H2O, NH3, HC . 3. C Ex.: Poliamidas 12. E 4. C 13. D 5. 14. C b) 6. D 7. B → → (CH - CH2)n 15. Fenol. (CH - CH = CH - CH2)n 17. B Hidroxila ligada ao anel aromático caracteriza fenol. 16. A 18. O ll C / OH O a) EM_V_QUI_039 poli 1. São espécies químicas formadas a partir da repetição de uma unidade denominada monômero. O ll C + NH2 - (CH2)3 - NH2 \ OH Esse material é parte integrante do Aulas Particulares on-line do IESDE BRASIL S/A, mais informações www.aulasparticularesiesde.com.br 25 6. D 19. E 8. C 9. B O O O ll ll b) — /C— (CH2)3 - C\ — NH NH - (CH2)3 n Glicose não é um polímero sintético. 10. a) − (CH − CH = CH − CH ) − 2 | CH3 20. (2), (3), (1) — CH ≡ CH → [ CH = CH ] n poliacetileno Náilon são poliésteres. Poliamidas geram água como produto de síntese e por isso são polímeros de condensação. 21. A b) − (CH − CH) − | | CH3 CH3 11. D C� 22. A 23. C 12. O 24. B MM = 138,5g/mol 27. C 13. NH2 28. D 29. B 14. 30. A O ll NH2 + C / OH O ll → C —NH \ OH O ll NH — C O 26. C O 25. A O 138,5 x 3 = 415,5g 62 325 Então n = = 150 415,5 O a) 7. O O ll ll C — (CH2)3 - C / \ —O O - (CH2)4 — n O ll C— O O O ll ll → ll C —(CH2)— C + NH2 –(CH2)6 – NH2 C — (CH2)4 - C / \ — — OH NH—(CH2)6—NH— 16. A + B → [ —O—NH O 15. E NH—O—(CH2)4— ]n A + C → [ —(CH2)4—O—C O 2. A O ll C \ O—]n O 1. A O // C \ NH—] 3. A 5. A ( )( ) O ll 17. —O—C—CH2 O ll CH2—C—O—(CH2)4— + H2O n 18. B 19. C 20. a) O O ll ll —C—(CH2)4—C—NH NH— Esse material é parte integrante do Aulas Particulares on-line do IESDE BRASIL S/A, mais informações www.aulasparticularesiesde.com.br EM_V_QUI_039 26 ) C — CH l l CH3 CH - CH2 l y x CH3 CH3 l CH3 CH3 CH2 l l l CH — C CH — C = CH y x l CH2 O NH—C O b) ( )( B+C→[ O a) CH3 l C — CH l l CH3 CN O 4. O C2H5 O l ll b) —CH2—CH2—CH2—O—C O ll C—O— 21. D 22. B 23. HO O O C C H H OH HO C C OH H H 24. 1 mol de vitamina C 176g x 40 x 10–3g x = 0,227 x 10–3mols Assim sendo, teríamos 0,227 x 10–3mols de vitamina C em 2,2mL de solução (2mL de água fervida e filtrada e 0,2mL de ácido ascórbico), então a concentração em mol/L será: 0,227 x 10–3mols de vitamina C 2,2mL de solução x 1 000mL x = 0,103 mol/L 2 Multiplicando por 10 10. 25. C 26. B 27. B 28. D 29. A O ll O ll O ll 30. H2N—CH2—C—NH—CH(CH3)—C—NH—CH2—C—OH CH2—CH—CO—NH—CH—COOH l l l SH NH2 CH2 l 31. CH2—CH—CO—NH—CH—COOH l l l NH2 CH2 l SH 32. 89 x 5 − 4 x 18 = 373g 33. B 34. Como 1 mol de triglicerídeo (800g) possui 3mols de ligações duplas entre carbonos, serão gastos 3mols de I2 (3 x 254g). EM_V_QUI_039 800g 3 x 254g 100g x x = 95,3g/100g Resposta 10 35. Adicionando-se 4 gotas desse medicamento, correspondente a 0,2mL do medicamento, teríamos, do princípio ativo ácido ascórbico, a seguinte massa: 200mg vitamina C 1mL medicamento x 0,2mL medicamento x = 40mg de vitamina C Como a vitamina C, de fórmula C6H8O6, apresenta massa molar de 176g/mol, vem: Esse material é parte integrante do Aulas Particulares on-line do IESDE BRASIL S/A, mais informações www.aulasparticularesiesde.com.br 27 EM_V_QUI_039 28 Esse material é parte integrante do Aulas Particulares on-line do IESDE BRASIL S/A, mais informações www.aulasparticularesiesde.com.br