005 estudo dos alcenos

Caracterização da família dos alcenos

1. Estudo dos Hidrocarbonetos não saturados Alcenos ou Olefinas Sub-UNIDADE # 2.2 Sub-Tema:

2. Alcenos , também conhecidos como alquenos ou olefinas , são hidrocarbonetos alifáticos insaturados, apresentando, na sua molécula , uma ligação dupla entre dois átomos de carbono . Fórmula geral: C n H 2n

3. O alceno mais simples é o eteno ou etileno . Possui a fórmula: C 2 H 4 Estrutura do Eteno Os alcenos mais simples, que apresentam apenas uma ligação dupla, formando uma série homóloga .

4. Nomenclatura dos alcenos       prefixo grego + infixo ”en” + sufixo “ O” + posição da dupla ligação   A principal característica de um alceno é a presença da dupla ligação na cadeia principal. Toda ligação dupla é formada a partir de uma ligação sigma ( б ) e uma ligação pi( ∏ ). A hibridação do carbono ligado pela dupla é sp 2 , o que lhe confere uma estrutura geométrica trigonal plana. A energia contida numa ligação dupla carbono-carbono é de aproximadamente 100 kcal (ligação sigma : 60kcal ; pi : 40kcal), que é mais forte que uma ligação simples. O facto de os carbonos estarem mais fortemente ligados entre si faz com que a distância da ligação seja menor. Os alcenos nomeiam-se, empregando o prefixo grego que indica o número de átomos de carbono, seguido do infixo “en” que indica o tipo de ligação, terminando com o sufixo “o”.

5. Série homóloga dos Alcenos Fórmula Semi-desenvolvida F. Global Nomenclatura H 2 C = CH 2 C 2 H 4 Et en o  H 2 C = CH – CH 3 C 3 H 6 Prop en o  H 2 C = CH– CH 2 – CH 3 C 4 H 8 Bute n o H 2 C = CH – CH 2 – CH 2 – CH 3 C 5 H 10 Pent en o  H 2 C = CH – CH 2 – CH 2 – CH 2 – CH 3 C 6 H 12 Hex en o  H 2 C = CH– CH 2 – CH 2 – CH 2 – CH 2 – CH 3 C 7 H 14 Hept en o  H 2 C = CH– CH 2 – CH 2 – CH 2 – CH 2 – CH 2 – CH 3 C 8 H 16 Oct en o  H 2 C = CH– CH 2 – CH 2 – CH 2 – CH 2 – CH 2 – CH 2 – CH 3 C 9 H 18 Non en o  H 2 C = CH – CH 2 – CH 2 – CH 2 – CH 2 – CH 2 – CH 2 – CH 2 – CH 3 C 10 H 20 Dec en o

6. Isomeria É o fenómeno em que dois ou mais compostos orgânicos diferentes possuem a mesma fórmula molecular, mas se diferenciam por algum aspecto na sua fórmula estrutural. Existem dois tipos básicos de isomeria : Plana ou constitucional Espacial ou Esteroisomeria .

7. Isomeria Plana ou constitucional É aquela em que os compostos orgânicos diferenciam-se nas suas estruturas planas. Classifica-se em: Isomeria de Cadeia Isomeria de Posição Isomeria de função

8. Isomeria de Cadeia: É aquela em que os compostos apresentam a mesma função química, mesma fórmula global, mas diferenciam-se no tamanho da cadeia carbonada principal Composto (1): H 2 C = CH – CH 2 – CH 2 – CH 2 – CH 2 – CH 3 FÓRMULA GLOBAL : C 7 H 14 NOMENCLATURA : hept en o Composto (2): H 2 C = CH – CH – CH 2 – CH 2 – CH 3 CH 3 FÓRMULA GLOBAL : C 7 H 14 NOMENCLATURA : 3 metil hex en o

9. Isomeria de Posição É aquela em que os compostos apresentam a mesma função química, a mesma fórmula global, mas a dupla ligação encontram-se em átomos carbono diferentes na cadeia principal. H 2 C = CH – CH 2 – CH 2 – CH 2 – CH 2 – CH 3 FÓRMULA GLOBAL : C 7 H 14 NOMENCLATURA : 1 hepteno H 3 C – CH 2 – CH 2 – CH = CH – CH 2 – CH 3 FÓRMULA GLOBAL : C 7 H 14 NOMENCLATURA : 3 hepteno 1 2 3 4 5 6 7 7 6 5 4 3 2 1

10. Isomeria de função: É aquela em que os compostos orgânicos apresentam a mesma fórmula global e diferentes funções químicas . H 2 C = CH – CH 2 – CH 3 FÓRMULA GLOBAL : C 4 H 8 NOMENCLATURA : but en o H 2 C C H 2 H 2 C CH 2 FÓRMULA GLOBAL : C 4 H 8 NOMENCLATURA : ciclo -but an o

11. Isomeria Espacial ou esteroisomeria É aquela em que os compostos apresentam diferenças nos ligantes ligados aos átomos de carbono, orientados de modo diferente num plano espacial . Classifica-se em: Isomeria geométrica ou cis-trans Isomeria óptica

12. 1. Isomeria geométrica ou cis-trans É aquela que ocorre em compostos em que dois dos carbonos de uma cadeia aberta ou fechada não apresentam rotação em seus eixos. Assim , os seus ligantes sempre apresentam-se em planos fixos e orientados no mesmo plano espacial ou em diferentes planos espaciais. Essa isomeria é diferenciada por meio de dois sistemas de nomenclatura: Cis-trans (os carbonos apresentam ligantes iguais). E-Z os carbonos apresentam ligantes diferentes entre si ) Isômero Cis : É aquele que apresenta os ligantes orientados no mesmo plano espacial. Isômero Trans : É aquele que apresenta os ligantes orientados em diferentes nos planos espaciais ou seja de forma transversal.

13. Exemplo: H 3 C – CH = CH – CH 3 FÓRMULA GLOBAL : C 4 H 8 NOMENCLATURA : buteno H 3 C CH 3 C = C H H FÓRMULA GLOBAL : C 4 H 8 NOMENCLATURA : cis -buteno ---------------------------------------------------

14. Exemplo: H 3 C – CH = CH – CH 3 FÓRMULA GLOBAL : C 4 H 8 NOMENCLATURA : buteno H 3 C H C = C H CH 3 FÓRMULA GLOBAL : C 4 H 8 NOMENCLATURA : trans -buteno -------------------------------------------------------------

15. 2. Isomeria geométrica E-Z: Um tipo especial de isomeria geométrica - a isomeria geométrica E-Z - ocorre quando os carbonos de rotação impedida são ligados a dois grupos diferentes, podendo ser os quatro grupos diferentes entre si. Nesse caso a referência é o número atômico (Z) dos grupos ligados aos carbonos.   No isômero cis, os grupos de maior Z (em vermelho) estão do mesmo lado do plano da dupla ligação e no isômero trans, estão em lados opostos.

16. Isomeria óptica: É aquela em que os compostos se distinguem pela forma como se comportam quando são submetidos a um feixe de luz polarizada ou seja, apresentam actividade óptica diferente (capacidade de desviar o plano da luz polarizada ), Os isômeros ópticos são pares de substâncias simétricas uma em relação à outra (como a mão direita e a esquerda). Cada uma delas gira o plano da luz polarizada num sentido. Esse fenômeno é característico dos compostos que apresentam um átomo de carbono assimétrico (ligado a quatro radicais ou átomos diferentes entre si). As substâncias que desviam o plano da luz para a direita são chamadas de dextrógiras (representadas pelo sinal D +) e as que desviam para a esquerda, levógiras (representadas pelo sinal L -). A actividade óptica é a única propriedade física que diferencia esses compostos, chamados isômeros ópticos, enantiômeros ou antípodas ópticos.

17. Propriedades físicas dos Alcenos São insolúveis em água e solúveis em solventes apolares, São menos densos que a água Os pontos de ebulição escalonam-se igualmente segundo o número de carbonos na cadeia e dependem da maior ou menor ramificação que nela exista. Também o número de ramificações existentes nos alcenos podem conferir-lhe estabilidade: quanto maior o número de grupos alquilas ligados aos carbonos da dupla ligação, mais estável será o alceno. Os alcenos mais simples são fracamente polares. Os alcenos caracterizam-se por:

18. Propriedades químicas dos alcenos Os alcenos sofrem principalmente reacções de adição . Estes hidrocarbonetos caracterizam-se por possuírem uma dupla ligação entre os átomos de carbonos , constituída de uma ligação sigma, forte, e uma ligação pi, fraca. Nas reacções de adição a ruptura ocorre sempre na ligação pi que é a mais fraca. Como a estrutura é um híbrido que comporta-se tanto com uma carga positiva quanto com uma carga negativa, existem duas possibilidades: a adição nucleofílica e a adição eletrofílica. Verifica-se experimentalmente que, devido à alta mobilidade dos electrões pi, a quase totalidade das reacções dos alcenos são iniciadsa por um ataque do electrão a um eletrófilo. Portanto , as reacções de adições típicas dos alcenos são eletrofílicas.

19. Reacções químicas dos alcenos Os alcenos experimentam reacções de Adição , que são típicas dos compostos orgânicos insaturados, isto é, aqueles que possuem ligações duplas ou triplas. Nestas reacções e os electrões da ligação pi ( π ) são compartilhados com átomos de outros elementos que são adicionados à molécula. Assim , a ligação dupla rompe-se e passa a ter no seu lugar uma ligação simples. Nos alcenos existem basicamente quatro tipos de reações de adição: Esquema genérico das reacções de adição: — — — — — — — — A B H H H H H H H H Et en o Et an o C — C + A ⦂ B —> — C — C — ᵒ ᵒ

20. Reacção de Hidrogenação ou de Sabatier-Senderens: ocorre a adição de átomos de hidrogênio aos carbonos da dupla ligação , na presença de um catalisador, que pode ser níquel (Ni), platina (Pt) ou paládio (Pd) em pó, para formar sempre é um alcano . Halogenação : é a reacção de halogênio (F 2 , Cl 2 , Br 2 ou I 2 ) com o alceno, em que os halogênios rompem a ligação dupla e forma-se um dialeto vicinal , isto é, os dois átomos do halogênio ligam-se a carbonos vizinhos H 2 C = CH 2 + H ⦂ H H 2 C — CH 2 Ni(pó) ∆ H H H 2 C = CH 2 + Cl ⦂ Cl H 2 C — CH 2 Cl Cl │ │ │ │ Et en o 1,2 dicloro ,et an o Et an o Et en o

21. 3ª) Adição de halogenidretos (ou hidro-halogenação): essa reacção ocorre com ácidos halogenídricos (H-X, em que X– representa um átomo de halogénio ). Nesta reacção, o átomo de hidrogénio (H) e o átomo de halogénio (X), são adicionados aos átomos de carbono que intervêm na dupla ligação. Obtendo-se , então, como produto, um haleto de alquila. Nos alcenos assimétricos, segue-se a regra de Markovnikov . Regra de Markovnikov: “ Segundo o químico russso Vladimir Vasilevich Markovnikov , quando um reagente polar ( H X ) reage com uma molécula de alceno, a parte negativa ( X ¯ ), adiciona-se preferentemente no átomo de carbono menos hidrogenado que intervem na dupla ” .

22. Exemplo : Neste tipo de reacções é possível ter sempre dois produtos formados . No entanto, o produto principal será o mais rentável e praticamente único ( 2-bromopropano). Note que o hidrogênio se ligou ao carbono que possui mais hidrogênios ligados a ele. H 3 C — CH = CH 2 + H ⦂ Br H 2 C — CH — CH 2 H 2 C — CH — CH 2 Br Br H H │ │ │ │ 1 bromo,propano 2 bromo,prop an o Produto (principal) mais rentável Produto pouco rentável Prop en o

23. Resumindo, Nas reacções dos alcenos os produtos serão: Hidrogenação Hidratação Halogenidretos Halogenação Alcano Dialeto vicinal Haleto de alquila Álcool

24. Método de obtenção dos alcenos   Os alcanos, quando convenientemente aquecidos, sofrem ruptura homolítica na cadeia, simétrica ou não, resultando outros alcanos e alcenos de cadeias menores. Essa reação é muito usada para se obter gasolina (mistura de octanos) a partir de querosene e óleo diesel (alcanos com mais de 16 carbonos). O alcano passa através de uma câmara aquecida a cerca de 400 a 600 o C de trmperatura, utilizando geralmente um catalisador formado por óxidos metálicos . Essas reações também produzem certa quantidade de hidrogênio. Craque de alcanos

25. Os alcinos podem ser hidrogenados em presença de um catalisador. Este actua diminuindo a energia de activação necessária para que a reacção ocorra. Os reagentes são absorvidos na sua superfície, rompendo as ligações pi e enfraquecendo as ligações sigma, o que facilita a reacção . O paládio, a platina e o níquel podem servir como catalisadores da hidrogenação. Na reacção de adição do hidrogênio ocorre como se fosse um "encaixe", no mesmo lado, o alceno formado terá sempre a configuração cis : Hidrogenação de alcinos

26.   Os álcoois podem ser desidratados com ácido sulfúrico concentrado a quente ou com Al 2 O 3 (alumina). O produto formado dependerá basicamente da temperatura em que a reacção for realizada. A t emperatura de 180 o C, o produto principal é de eliminação - um alceno. Trata-se de uma desidratação intramolecular. Veja: Desidratação intermolecular de álcoois

27. Aplicações dos alcenos Na produção da borracha sintética, corantes, tecidos sintéticos e, até mesmo, explosivos são obtidos através de alcenos. O eteno costuma ser utilizado como anestésico em intervenções cirúrgicas e no amadurecimento forçado de frutas verdes (essas tomam a cor natural das frutas maduras quando em contato com o gás). Preparação de polietileno, que é um dos plásticos mais importantes na indústria, usado na confecção de sacos e garrafas plásticas, brinquedos, etc.

28. F i m Março/2017 manueldamata.blogs.sapo.pt