Aula 002 - 1P - Química Orgânica

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Hidrocarbonetos: O Que São e Como Classificá-los

Os hidrocarbonetos são compostos formados apenas por átomos de carbono (C) e hidrogênio (H). Eles são a base da química orgânica e podem ser classificados de diversas maneiras.

Classificação Geral

1. Alcanos:

Possuem apenas ligações simples entre os carbonos.

Fórmula geral: CₙH₂ₙ₊₂.


Exemplos:

Metano (CH₄)

Etano (C₂H₆).


2. Alcenos:

Possuem pelo menos uma ligação dupla entre os carbonos.

Fórmula geral: CₙH₂ₙ.


Exemplos:

Eteno (C₂H₄)

Propeno (C₃H₆).


3. Alcinos:

Possuem pelo menos uma ligação tripla entre os carbonos.

Fórmula geral: CₙH₂ₙ₋₂.


Exemplos:

Etino (C₂H₂)

Propino (C₃H₄).


4. Alcadienos:

Possuem duas ligações duplas na cadeia.

Fórmula geral: CₙH₂ₙ₋₂.


Exemplo: Buta-1,3-dieno (C₄H₆).


5. Ciclanos (ou cicloalcanos):

Cadeias fechadas (cíclicas) com ligações simples entre os carbonos.

Fórmula geral: CₙH₂ₙ.


Exemplo: Ciclohexano (C₆H₁₂).


6. Ciclenos (ou cicloalcenos):

Cadeias cíclicas com pelo menos uma ligação dupla.

Fórmula geral: CₙH₂ₙ₋₂.


Exemplo: Ciclopenteno (C₅H₈).


7. Hidrocarbonetos Aromáticos:

Possuem pelo menos um anel benzênico (estrutura cíclica com ressonância).


Exemplo: Benzeno (C₆H₆).

Nomenclatura dos Hidrocarbonetos (IUPAC)

A nomenclatura é dividida em três partes principais:


1. Prefixo: Indica a quantidade de carbonos na cadeia principal.

Nº de Átomos Prefixo
1 MET
2 ET
3 PROP
4 BUT
5 PENT
6 HEX
7 HEPT
8 OCT
9 NON
10 DEC


2. Intermediário: Indica o tipo de ligação.

-an: Apenas ligações simples (alcanos).

-en: Pelo menos uma ligação dupla (alcenos).

-in: Pelo menos uma ligação tripla (alcinos).

-dien: Duas ligações duplas (alcadienos).


3. Sufixo: Indica a função química do composto.

Para hidrocarbonetos: -o.


Regras Gerais para a Nomenclatura de Hidrocarbonetos

1. Identificação da Cadeia Principal


A cadeia principal é a sequência de carbonos que segue estas prioridades:

1. Maior número de insaturações (ligações duplas ou triplas).

2. Maior número de átomos de carbono, se o número de insaturações for igual.

3. Maior número de ramificações, no caso de empate nos critérios acima.


2. Numeração da Cadeia


A numeração deve começar da extremidade mais próxima de:

1. Insaturações (ligações duplas ou triplas têm prioridade).

2. Substituintes, se a distância até as insaturações for igual ou inexistente.


3. Substituintes ou Ramificações


Substituintes: Grupos menores ligados à cadeia principal. Nomeados com o sufixo "-il".

CH₃ → Metil

CH₂CH₃ → Etil

CH₂CH₂CH₃ → Propil


Posição dos Substituintes: Especificada pelo número do carbono da cadeia principal ao qual estão ligados.


Prefixos para Substituintes Repetidos:

2 iguais → di-

3 iguais → tri-

4 iguais → tetra-


Exemplo:

CH₃-CH(CH₃)-CH(CH₃)-CH₃

Cadeia principal: 4 carbonos (butano).

Dois substituintes metil nos carbonos 2 e 3.

Nome: 2,3-dimetilbutano.


4. Insaturações


Indicação de Posições: Sempre indicar o número do carbono onde as insaturações começam.

Para várias insaturações, listar as posições separadas por vírgulas.


Exemplo:

Cadeia: CH₂=CH-CH=CH₂

Nome: But-1,3-dieno (ligações duplas nos carbonos 1 e 3).


5. Compostos Cíclicos

Adicione o prefixo "ciclo" ao nome da cadeia principal.


A numeração começa:

1. Pela insaturação, se existir.

2. Pelo substituinte com menor valor, caso não haja insaturação.


Exemplos:

Ciclo-hexano (C₆H₁₂): Um ciclo com 6 carbonos e ligações simples.

Ciclo-hexeno (C₆H₁₀): Um ciclo com 6 carbonos e uma ligação dupla.

Exemplos de Fórmulas

Alcano (pentano):

H₃C–CH₂–CH₂–CH₂–CH₃


Alceno (but-2-eno):

H₂C=CH–CH₂–CH₃


Alcino (proprino):

HC≡C–CH₃


Cicloalcano (ciclopropano):

CH₂-CH₂-CH₂ (em ciclo).

O ciclopropano tem forma de triângulo, com três átomos de carbono ligados entre si em um ciclo, e cada carbono ligado a dois átomos de hidrogênio.

Propriedades e Aplicações

Alcanos: Usados como combustíveis (gás natural e gasolina).

Alcenos: Importantes na produção de plásticos (ex.: polietileno).

Alcinos: Utilizados em soldas (ex.: gás acetileno).

Aromáticos: Usados como solventes e em medicamentos.


Reações dos Hidrocarbonetos

Reações de Combustão: Todos os hidrocarbonetos (alcanos, alcenos e alcinos) podem sofrer reações de combustão, liberando energia. Esse processo é amplamente utilizado para gerar calor e movimento em motores e outros sistemas.

Produtos: Dióxido de carbono (CO₂), água (H₂O) e energia térmica.


Reações de Substituição: Reação típica de alcanos (substituição radicalar) e compostos aromáticos (substituição eletrofílica). Nela, um átomo ou grupo ligado ao carbono é substituído por outro.


Reações de Adição: Reação característica de hidrocarbonetos insaturados, como alcenos, alcinos e alcadienos. Nessa reação, as ligações duplas ou triplas se rompem, permitindo que novas substâncias (como halogênios, hidrogênio ou água) sejam adicionadas.


Polimerização: Reação onde moléculas menores (monômeros) se combinam formando cadeias longas (polímeros). É característica de hidrocarbonetos insaturados, como alcenos e alcadienos.

Aplicações: Produção de plásticos (polietileno) e borrachas sintéticas (poli-1,3-butadieno).

Dicas para Resolver Exercícios

1. Identifique o Tipo de Ligação:

Ligue-se à fórmula geral (CₙH₂ₙ₊₂ para alcanos, CₙH₂ₙ para alcenos, etc.).


2. Verifique a Cadeia Principal:

É a mais longa sequência contínua de carbonos.


3. Numere a Cadeia:

Comece pelo lado mais próximo da insaturação ou do radical substituinte.


4. Siga a Ordem Alfabética:

Ao nomear substituintes (metil, etil, etc.), utilize a ordem alfabética.


5. Cuidado com os Ciclos e Aromáticos:

Certifique-se de incluir "ciclo" no nome e verificar se há anéis benzênicos (aromáticos).