quimica aplicada

 FÓRMULA MOLECULAR E FÓRMULA ESTRUTURAL

Fórmula molecular é a representação da composição de uma molécula de um elemento ou composto químico.

Fórmula estrutural é a representação da distribuição dos átomos da molécula de um elemento ou composto químico.

 Os compostos orgânicos possuem sempre átomos de carbono ligados a átomos de hidrogénio.

 Os compostos orgânicos são compostos de carbono e hidrogénio e, por vezes outros elementos (oxigénio, azoto, fósforo, enxofre ou outros).

O átomo de carbono C6

Muito abundante no universo.

Pequeno raio atómico.

Tem 4 eletrões na camada de valência (a última) ocupando regiões do espaço perpendiculares entre si.

Forma facilmente ligações covalentes (simples, duplas ou triplas) com outros atómos de carbono ou de outros elementos.

Não exige muita energia para reagir com outros átomos.

Ligações simples

 

Ligação dupla

 

Ligação tripla

 

 

Hidrocarbonetos: ALCANOS

 ALCANOS de cadeia normal ou linear

 

 

Nomenclatura geral: prefixo + terminação ano

ALCANOS de cadeia ramificada

 

O nome principal é dado pela cadeia com mais carbonos ligados (cadeia principal) e com mais ramificações (cadeias lateriais). As cadeias laterais derivam do correspondente alcano (grupo alquilo) com a terminação il (metano metil, etano etil, propano propil …) antecedendo o nome da cadeia principal e antecedidas, por hífen, do número do carbono a que se ligam. A numeração da cadeia principal deve ser tal que a soma da totalidade dos seus números seja a mais baixa possível para as cadeias laterais. Os grupos das cadeias laterais colocam-se por ordem alfabética e se estiverem repetidos podem ser precedidos de um prefixo di, tri, tetra… crescente.

 Hidrocarbonetos: ALCANOS

ALCANO      Grupo ALQUILO 

  CH4                 CH3    metil                         

  C2H6               C2H5  etil

  C3H8               C3H7  propil

  C4H10             C4H9  Butil

Derivados halogenados dos ALCANOS

Alcanos em que algumas das suas ramificações contêm átomos ou grupos de átomos diferentes dos grupos alquilos como F, Br ou Cl.A nomenclatura dos derivados halogenados dos alcanos segue as regras anteriores incluindo a citação do(s) átomos de halogéneos e a sua posição na cadeia principal.

Hidrocarbonetos: ALCENOS (ou olefinas)

-hidrocarbonetos    insaturados, contendo pelo

menos uma ligação dupla na cadeia.

- mais reativos que os alcanos.

Fórmula geral: Cn  H2n

(n- nº de átomos de carbono)

Nomenclatura geral: prefixo + terminação eno

                               Alcenos aciclicos

A cadeia principal é aquela que contém a(s) ligação(ões) dupla(s).

Para a numeração da cadeia principal, escolhe-se aquela em que a(s) ligação(ões) dupla(s) tenha(m) o número mais baixo e só depois o que é aplicado aos alcanos.

Caso exista mais do que uma ligação dupla antecede-se o sufixo eno de um prefixo di, tri tetra etc, conforme o número de ligações duplas.

Localizam-se as ligações duplas escrevendo o(s) número(s) dos carbonos da cadeia principal em que se situam, separados ou não por vírgula. O primeiro carbono

afetado por ligação dupla é o que surge em primeiro lugar a partir da extremidade da cadeia depois de numerada.

Para as cadeias laterais seguem-se as mesmas regras dos alcanos e escrevem-se antes da cadeia principal.

Hidrocarbonetos : ALCINOS

-hidrocarbonetos    insaturados, contendo pelo

menos uma ligação tripla na cadeia.

- muito reativos.

Fórmula geral: Cn  H2n-2

(n- nº de átomos de carbono)

Nomenclatura geral: prefixo + terminação ino

                           Alcinos acíclicos de cadeia linear

A cadeia principal é aquela que contém  a(s) ligação(ões) tripla(s).

Para a numeração da cadeia principal, escolhe-se aquela em que a(s) ligação(ões) tripla(s) tenha(m) o número mais baixo e só depois o que é aplicado aos alcanos.

Caso exista mais do que uma ligação tripla: antecede-se o sufixo ino de um prefixo di, tri tetra etc, conforme o número de ligações duplas.

Localizam-se as ligações triplas escrevendo o(s) número(s) dos carbonos da cadeia principal em que se situam, separados ou não por vírgula.

Hidrocarbonetos cíclicos

ALCANOS CÍCLICOS OU CICLOALCANOS

Fórmula geral: Cn  H2n

(n- nº de átomos de carbono)

O nome de um cicloalcano ou de um cicloalceno é igual ao do alcano de cadeia aberta que tem o mesmo número de carbonos, antecedido pelo prefixo “ciclo”.

A cadeia cíclica é numerada de modo a que: as ligações duplas (se as houver) tenham o número do átomo de carbono mais baixo; 2º as cadeias laterais (ou substituintes) ligadas  tenham a soma dos números dos átomos de carbono mais baixa possível ; 3º  as cadeias laterais sigam a ordem alfabética dos grupos alquilo.

Quando há   mais de uma cadeia lateral, indicam-se as suas posições   escrevendo o número do átomo do carbono da cadeia cíclica a que estão ligadas.

Quando só existe uma cadeia lateral, não é necessário indicar a sua posição.

As cadeias laterais escrevem-se antes do nome da cadeia principal.

Para as cadeias laterais seguem-se as mesmas regras dos alcanos e escrevem-se antes da cadeia principal.

O nome do composto é precedido do prefixo ciclo.

ALCENOS CÍCLICOS OU CICLOALCENOS

Fórmula geral: Cn  H2n-2

(n- nº de átomos de carbono)

Os átomos de carbono que se encontram ligados pela ligação dupla ocupam sempre as posições 1 e 2, de modo que não é necessário referir no nome do cicloalceno o número de localização da ligação dupla.

ÁLCOOIS

Regras de nomenclatura:

Adicionar a terminação ol à designação do hidrocarboneto que está na sua origem.

Nome principal deriva da cadeia mais longa que tem o grupo OH.

Caso exista mais de uma grupo hidroxilo antecede- se aterminação ol do prefixo di, tri, tetra…e indica-se a

posição do grupo funcional na cadeia antes do nome.

A numeração da cadeia carbonada é feita a partir da

extremidade mais próxima do grupo OH.

a) Nome principal deriva da cadeia mais longa que tem o grupo OH.

b) Adicionar a terminação ol à designação do hidrocarboneto que está na sua origem.

c) A numeração da cadeia carbonada é feita a partir da extremidade mais próxima do grupo OH.

d) Se o grupo hidroxilo estiver exatamente no meio da cadeia, a

numeração deverá ser feita de acordo com a insaturação, e por último, pela ramificação.

e) Caso exista mais de um grupo hidroxilo antecede-se a terminação ol do prefixo di, tri, tetra…e indica-se a posição do grupo funcional na cadeia antes do nome.

f) Se o grupo hidroxilo não é o único grupo funcional do compostoutiliza-se a palavra hidroxi e a sua posição.

g) Quando houver alguma ramificação ou insaturação, as posições destas também devem ser indicadas, mas a numeração da cadeia deve ser feita de forma a obter-se os menores números para os grupos hidroxilos. 

h) O nome final será dado na seguinte ordem: posição e nome da cadeia lateral + hidrocarboneto correspondente + posição do OH + prefixo di, tri + OL.

Para álcoois insaturados:

i) O nome do composto será dado na seguinte ordem: posição da 

insaturação + hidrocarboneto correspondente + posição do OH + OL (separado por hífen)

ALDEÍDOS

Os aldeídos são compostos orgânicos oxigenados que apresentam o grupo carbonilo (C=O) sempre num átomo de carbono primário, ou seja, numa das extremidades da molécula, constituindo um grupo formil (COH).

Grupo funcional:   COH

ou grupo formil.

Regras de nomenclatura

a) Iniciar pelo prefixo indicativo do hidrocarboneto

(incluindo o carbono do grupo formil) que lhe deu

origem e terminar com o sufixo al .

b) A numeração da cadeia principal inicia-se no

carbono do grupo formil da extremidade da cadeia e

segue até à extremidade mais longa.

c) Não é necessário indicar a posição do grupo formil

se este estiver na posição terminal da cadeia.

d) No caso de haver vários grupos formil terminais,

utiliza-se o prefixo di antes da terminação al .

e) Se o grupo formil é uma cadeia lateral utiliza-se o

prefixo formil antecedido da sua posição.

f) Nome final: posição e nome da cadeia lateral (por

ordem alfabética) + posição da insaturação + hidrocarboneto

correspondente + terminação al.

CETONAS

As cetonas são compostos orgânicos oxigenados que apresentam o grupo carbonilo (C=O)num átomo de carbono secundário.

Grupo funcional:  CO

ou grupo carbonilo.

Regras de nomenclatura

a) Iniciar pelo prefixo indicativo do hidrocarboneto

(incluindo o carbono do grupo carbonilo que lhe deu

origem e terminar com o sufixo ona .

b) A numeração da cadeia principal inicia-se na

extremidade mais próxima do grupo carbonilo,

prioritariamente em relação às insaturações, e segue

pela cadeia mais longa.

d) No caso de haver vários grupos carbonilo, utiliza-se

o prefixo di, tri antes da terminação ona .

e) Se o grupo carbonilo é uma cadeia lateral utiliza-se

o prefixo oxo antecedido da sua posição.

f) Nome final: posição e nome da cadeia lateral (por

ordem alfabtética) + posição da insaturação +

hidrocarboneto correspondente + terminação ona.

ÉTERES

Os éteres são compostos orgânicos oxigenados caracterizados por apresentarem um átomo de oxigénio no meio de dois radicais alquilo ou aromáticos

Fórmula geral:

Os éteres são compostos derivados de álcoois, por substituição do átomo de hidrogénio do grupo hidroxilo por uma cadeia carbonada (radical R’).

São bons solventes e muito voláteis e inflamáveis.

Regras de nomenclatura:

Para éteres simples:

a) Como derivados alcoxi: numa só palavra, intercalar o prefixo oxi entre os nomes dos dois radicais, iniciando pelo radical mais simples e terminando pelo mais complexo. Neste caso numera-se o radical mais complexo considerando-o como uma cadeia carbonada com o grupo alcoxi como se fosse uma ramificação.

 Nome final: posição do grupo alcoxi(se não estiver no carbono 1) - número de carbonos do menor radical ligado ao oxigênio + OXI + nome do maior radical ligado ao oxigénio.

OU b) Como derivados de dois radicais alquilo: nomear os dois radicais por ordem alfabética e terminar com a palavra éter. Nome final: radical-1 radical-2 + palavra éter.

OU (para éteres complexos ou com vários grupos éter)

c) como parte de uma cadeia carbonada em que cada oxigénio   substitui um grupo CH2: numera-se a cadeia (prioridade às insaturações ou outros grupos funcionais) e utiliza-se o prefixo oxa. Nome final: posição do grupo éter + oxa + nome do

hidrocarboneto ou seu derivado.

d) Se o grupo éter está ligado a dois carbonos   contíguos, localiza-se o grupo éter (2 números)seguido do prefixo epoxi ligado ao nome do hidrocarboneto.

ÉSTERES

Os ésteres são compostos orgânicos oxigenados que derivam da substituição do hidrogénio do grupo carboxilo por uma cadeia carbonada (R’). Os ésteres obtêm-se por reação entre um álcool e um ácido carboxílico.

São bons solventes e são mais voláteis que os ácidos de onde derivam.

Têm cheiros agradáveis.

Usados na indústria de perfumes e indústria alimentar como aromatizantes.

Grupo funcional dos esteres:

Formula geral dos esteres:

AMIDAS

Fórmula geral das amidas: 

Regra 1 - As amidas simples (primárias) nomeiam-se a partir do ácido (ou hidrocarboneto) de onde derivam, com a terminação amida. 

Para isso:

- Nomear os radicais/grupos laterais (exceto o grupo carbonilo e o grupo nitrogenado)pelas regras habituais;

- Nomear a cadeia principal usando os prefixos de acordo com o número de

carbonos e saturações. O grupo amida tem prioridade na numeração.

- Completar com o sufixo amida.  

 Nome final:   Hidrocarboneto + amida

Regra 2 - Para amidas secundárias e terciárias, cada radical R’ e R’’ é precedido pela letra N (indicativo de que um dos hidrogénios foi substituído). Para radicais repetidos, usar as letras N, N’… separados por vírgulas e usar os prefixos

di…tri…

Nome final:     N-radical…N’-radical+amida

                                       

                                            AMINAS

  As aminas são compostos orgânicos derivados do amoníaco (NH3), onde os hidrogénios desta molécula são substituídos por radicais orgânicos.

São classificadas em primárias quando há apenas um radical orgânico ligado ao nitrogênio; secundárias se tiverem 2 radicais; e terciárias se forem 3 radicais.

As aminas possuem caráter básico e formam-se em cadáveres em decomposição, sendo responsáveis pelo mau cheiro desses corpos.

Usam-se também no fabrico de sabões, na vulcanização da borracha e no fabrico de

corantes e medicamentos.

Também são fundamentais para a vida, pois formam os aminoácidos.

AMINAS

  As aminas são compostos orgânicos derivados do amoníaco (NH3

), onde os

hidrogénios desta molécula são substituídos por radicais orgânicos.

São classificadas em primárias quando há apenas um radical orgânico ligado ao

nitrogênio; secundárias se tiverem 2 radicais; e terciárias se forem 3 radicais.

As aminas possuem caráter básico e formam-se em cadáveres em decomposição,

sendo responsáveis pelo mau cheiro desses corpos.

Usam-se também no fabrico de sabões, na vulcanização da borracha e no fabrico de

corantes e medicamentos.

Também são fundamentais para a vida, pois formam os aminoácidos.

Fórmula geral das aminas:

Regra 1- Para todas as aminas e sempre que o grupo amina é o grupo principal, a nomenclatura

das aminas é feita utilizando o sufixo “amina” depois dos nomes dos radicais ou dos

hidrocarbonetos originais ligados ao grupo funcional da amina, citados por ordem alfabética.                      

Nome final: Radical+amina

Regra 2- Para aminas secundárias e terciárias, pode também nomear-se a amina a partir do radical maior com    a terminação amina, antecedido dos outros radicais (R’ e R’’) (por ordem alfabética) precedidos da letra. Para radicais repetidos, usar as letra N, N’…, separados por vírgulas e usar os prefixos di…tri…

Nome final: N-radical-N’-radical - radical maior+amina

Regra 3- Nas aminas primárias onde o grupo amina não é o grupo principal, pode-se considerar

o grupo -NH2

como sendo uma ramificação, indicando-o pelo prefixo AMINO e a sua localização:       

 Nome final:  Hidrocarboneto + posição-amino

                                                  FENÓIS

Os fenóis são derivados aromáticos com um ou mais grupos hidroxilo.

Grupo funcional:        fenol

Nomeiam-se como os álcoois:

- com a terminação fenol, se o anel benzénico possuir apenas um OH, numerando a partir do grupo OH;

- com a terminação benzeno di/triol, se o anel benzénico possuir mais de um OH, numerando a partir do grupo OH, e escrevendo os diferentes grupos por ordem alfabética.

REAÇÕES DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS

Reações de Oxidação (ou combustão)

Ocorre a destruição completa de todas as ligações químicas do composto orgânico,

com formação de dióxido de carbono e água e libertação de calor.

Composto orgânico + oxigénio                   dióxido de carbono + água + calor

Reações de oxidação

Reações de substituição

Reações de adição

Reações de hidrólise
Reações de esterificação

                                 pode forReações de Substituição
                 

As reações de substituição são aquelas onde um átomo ou um grupo de átomos de 

uma molécula orgânica é substituído por outro átomo ou grupo de átomos.

Um exemplo são as reacções de HALOGENAÇÃO dos alcanos, em que o hidrogénio 

dos hidrocarbonetos pode ser substituído por outro átomo, X, que pode ser 

bromo(Br), iodo (I), cloro (Cl) ou flúor (F), de acordo com a equação:

----C---H  + X2                           ----C---X    + HX                         OU     ----C---H  + X2                   X----C---X    + H2

 Formam-se dois produtos em cada reação.



                                   Reações de Adição


São aquelas onde um átomo proveniente de uma substância orgânica ou inorgânica se 

adiciona a uma substância orgânica. 

GLÍCIDOS, GLÍCIDOS ou HIDRATOS DE CARBONO
Ocorre em hidrocarbonetos insaturados, como os 

Formam-se 
alcenos e os alcinos. 

                                  MONOSSACARÍDEOS

- ocorre quebra das ligações mais fracas (as triplas em relação às duplas e as duplas

em relação às simples) e ocorre a formação de novas ligações, sem destruição do composto original.

- O produto fica menos insaturado ou mesmo totalmente saturado.

- Forma-se um único produto em cada reação.


                           Reações de Adição

HALOGENAÇÃO: adição de um elemento halogénio

(Cl, Br ou I) a um alceno ou alcino. pode formar alcenos ou alcanos

ADIÇÃO de ÁGUA (hidratação): reação com 

a água, em meio ácido, sem destruiçãodo 

composto original. Se o hidrocarboneto for um alceno, forma-se um álcool.

Como exemplo temos as quinases e as transaminases.                                              
                              ESTERIFICAÇÃO

Nestas reações, um ácido carboxílico reage com um álcool produzindo um éster e

água (dois produtos).

São reações reversíveis.


                                  Reações de Hidrólise
HIDRÓLISE DOS ÉSTERES(pentoses) 6 (hexoses) …Nestas reações, a molécula de água reage com o composto orgânico, quebrando

ligações, e produzindo moléculas mais pequenas (vários produtos).

                             BOIMULECULAS

-Compostos ternários de C, H e O.
- Classificam-se de acordo com a sua complexidade : monossacarídeos ou oses,

oligossacarídeos e polissacarídeos.

- Têm função energética, de reserva ou estrutural nos seres vivos.
- Podem ter o grupo funcional hidroxilo, formil ou cetona.

- Os monossacarídeos são os monómeros dos glúcidos mais complexos

-São os glícidos mais simples;
- Classificados de acordo com o número de carbonos: 3 (trioses), 4 (tetroses), 5
- Têm função energética.


OLIGOSSACARÍDEOS

-Formam-se por polimerização entre monossacarídeos através de ligações glicosídicas entre dois carbonos, com perda de uma molécula de água por ligação.


- Podem ser constituídos por polímeros de 2 a 10 oses. Ex:
maltose, lactose ou sacarose (dissacarídeos) ou a rafinose (trissacarídeo).


 - Têm função energética.



Os fosfolípidos são moléculas anfipáticas: uma parte polar (hidrofílica) e uma parte apolar (hidrofóbica).

LÍPIDOS

- Compostos ternários de C, H e O, por vezes com S,N ou P.

- Compostos muito heterogéneos: gorduras, ceras, esteróides, carotenos etc.
- Podem resultar ou não da união de um álcool com ácidos gordos.
- Têm função energética, estrutural (plástica), de reserva ou reguladora.



PRÓTIDOS

                                        

Caraterísticas gerais:


PRÓTIDOS
- Compostos quaternários de C, H, O e N, por vezes com S, Mg, Fe ou P.
- Têm função plástica ou reguladora nos seres vivos.
- Classificam-se em : aminoácidos, péptidos e proteínas.
- Podem ser identificados: coram de violeta pela reação do biureto ou de amarelo pela reação xantoproteíca.

Nomenclatura das enzimas

                            

Oxirredutases:

São enzimas que catalisam reações de transferência de eletrões, ou seja: reações de oxiredução.

São as desidrogenases e as oxidases.


Transferases:


Enzimas que catalisam reações de transferência de grupos funcionais como grupos amina, fosfato, acil, carboxil, etc. 
 
Hidrolases:

Catalisam reações de hidrólise de ligação covalente. Ex: As enzimas digestivas como as peptidases. 

Liases:
Catalisam a quebra de ligações covalentes e a remoção decarbónico. 
As descarboxilases são bons exemplos.

Isomerases:
Catalisam reações de interconversão entre isómeros.

As epimerases são exemplos.

Ligases:
Catalisam reações de formação de novas moléculas a partir daligação entre duas já existentes, sempre às custas de energia
(ATP).

Como exemplo temos as quinases e as transaminases.

   

OS CAMINHOS DA ENERGIA PARA OS SERES VIVOS


                                              Fotossíntese
 

A Luz

A energia da luz é transferida para a molécula de clorofila que perde um electrão: ocorre oxidação da clorofila.

Se a clorofila estiver isolada, ocorre fluorescência.

Temperatura


Fator limitante de um processo é qualquer parâmetro variável ambiental que,

ocorrendo num grau inferior ao ótimo, impede o organismo de alcançar plenamente 

o rendimento do processo.

Qualquer temperatura abaixo ou acima da “ótima” resulta em condição limitante

para as reações de fotossíntese

Dióxido de carbono

Qualquer concentração abaixo do valor ótimo (0,2%) funciona como limitante para o melhor rendimento do processo.

Intensidade luminosa

As intensidades luminosas abaixo do ponto ótimo de intensidade luminosa são valores limitantes do processo fotossintético.


Vários fatores limitantes:


Os fatores limitantes podem atuar ao mesmo tempo, embora independentemente uns dos outros.