Química Orgânica III - Lista de Exercícios sobre Vitamina C, CFCs e Análise Orgânica

UNIVERSIDADE FEDERAL DO PIAUÍ CENTRO DE EDUCAÇÃO ABERTA E A DISTÂNCIA COORDENAÇÃO DO CURSO DE GRADUAÇÃO EM QUÍMICA Disciplina QUÍMICA ORGÂNICA III Coordenador da disciplina Prof Dr Marinaldo Sousa de Carvalho Professora tutora AlunoaMatricula Pólo semestre 20231 ATIVIDADE GERAL 1 A vitamina C cujo nome químico é ácido Lascórbico ou simplesmente ácido ascórbico é um agente redutor muito importante sendo utilizada principalmente na indústria de alimentos como conservante de certos alimentos Por exemplo a laranja contém vitamina C costumase então adicionar suco de laranja em saladas de frutas para impedir a oxidação de frutas como a maçã Determinado laboratório preparou vitamina C e calculou que em uma amostra havia 409 de carbono 458 de hidrogênio e 545 de oxigênio Considerando que essa amostra tinha exatamente 100 gramas qual é a fórmula mínima da vitamina C Massas molares em gmol C 1201 H 1008 e O 1600 2 Na Antártida certo cientista brasileiro estuda a ação dos gases do tipo clorofluorcarbono CFC sobre a camada de ozônio Usando um balãosonda coletou uma amostra de ar estratosférico da qual isolou um desses gases Na análise de composição da substância isolada detectou 314 de flúor F e 587 de cloro Cl A partir desses dados qual a fórmula mínima do composto 3 Uma substância orgânica usada em anticongelantes automotivos é composta por 387 de C 97 de H e 516 de O em massa Sua massa molar é 620 gmol Determine a fórmula mínima e molecular dessa substância 4 Na análise qualitativa do etanol encontrouse apenas carbono e hidrogênio a análise quantitativa deu 521 de carbono e 131 de hidrogênio Por que é que se pode supor que o álcool etílico contém oxigênio Qual deve ser a percentagem de oxigênio presente 5 Para identificação de aldeídos e cetonas explique como funciona os seguintes testes a Teste com 24dinitrofenilidrazina b Teste do Iodofórmio 6 Explique como funciona o teste de Jones e o teste de Lucas para a identificação dos álcoois primários e secundários 7 Responda aos itens seguintes a Eluição b Fase móvel c Fase estacionária d Tempo de retenção eTempo morto e volume morto f Fator de retenção g Fator de seletividade 8 As misturas de amirinas e βamirinas e de dióis breína e maniladiol aparecem no cromatograma obtido em CCD revelado com solução de sulfato cérico inicialmente como manchas de cor alaranjada que após um período de15 min se tornam rosa Rf046 e verde Rf029 respectivamente O cromatograma em camada delgada de gel de sílica foi desenvolvido utilizando o eluente hexanoacetato de etila 82 Justifique a ordem de eluição em termos de polaridade conhecendo as estruturas αAmirina βAmirina Breina Maniladiol α A B Resina Amirinas Dióis 9 Uma mistura de hexano com 5 vv de acetona foi utilizada como fase móvel na separação dos componentes de um extrato vegetal obtido a partir de pimentões Considere que esse extrato contém as substâncias representadas RIBEIRO NM NUNES C R Análise de pigmentos de pimentões por cromatografia em papel Química Nova na Escola n29 ago 2008 adaptado Qual a substância presente na mistura que migra mais lentamente Explique sua resposta 10 Uma mistura contendo os compostos I II e III representados abaixo foi analisada pela técnica de cromatografia em camada fina A mistura foi aplicada em uma cromatoplaca de sílica sem indicador de fluorescência Após eluição com hexanoéter etílico 41 e revelação sob luz ultravioleta 254nm a cromatoplaca apresentou o seguinte aspecto O I II III Rf 077 Rf 034 Quando a cromatoplaca foi revelada com iodo foram observadas três manchas Podese afirmar que as manchas obtidas nos Rf 034 e 077 correspondem respectivamente às quais estruturas Explique sua resposta 11 Mostre o mecanismo detalhado de fragmentação do rearranjo de McLafferty para um éster alifático 12 Abaixo são fornecidos alguns dados espectrais para o composto C5H10O2 Sabendose que o espectro no ultravioletavisível UV desse composto apresenta apenas um sinal de absorção Determine a sua estrutura baseado nos dados fornecidos Espectro de massas para o composto C5H10O2 Espectro no infravermelho para o composto C5H10O2 Espectro de ressonância magnética nuclear de 1H para o composto C5H10O2 Espectro de ressonância magnética nuclear de 13C para o composto C5H10O2 Significa onde está o sinal de C no espectro 13 Determine a estrutura do composto de fórmula C10H12O2 Em adição aos espectros no infravermelho RMN de 1H a questão inclui também dados tabelados normais de RMN de 13C DEPT135 e espectro de DEPT90 Espectro no infravermelho para o composto C10H12O2 Espectro de ressonância magnética nuclear de 1H para o composto C10H12O2 a b e c são singletos d e e são dubletos RMN de 13C normal ppm DEPT135 DEPT90 29 50 55 114 126 130 159 207 Positivo Negativo Positivo Positivo Nenhum sinal Positivo Nenhum sinal Nenhum sinal Nenhum sinal Nenhum sinal Nenhum sinal Positivo Nenhum sinal Positivo Nenhum sinal Nenhum sinal 14 Identifique a estrutura da substância de fórmula molecular C9H10O que fornece os espectros de IV e de RMN de 1H das figuras abaixo Dados Principais bandas de absorção no IV CO em 1680 cm1 bandas características de anel aromático 3000 cm1 1600 cm1 e 1440 cm1 e 3000 característico de CH sp3 Espectro no infravermelho IV para o composto C9H10O Espectro de RMN de 1H para o composto C9H10O Dados de RMN tripleto em 12 ppm quarteto em 30 ppm 15 Abaixo são fornecidos alguns espectros de massa EI massa CI infravermelho IR RMN de 1H e de RMN de 13C e DEPT 135º e 90º para o composto C4H6O A partir destes dados forneça a estrutura do composto IR Transmittance 100 95 90 85 80 4000 3294 2889 2951 2117 1327 1385 1423 1049 852 640 Wavenumber cm1 Continuação e expansão do espectro de RMN de 1H 13CDEPT NMR 1509 MHz 85 80 75 70 65 60 55 50 45 40 35 30 25 20 ppm Boa sorte UNIVERSIDADE FEDERAL DO PIAUÍ CENTRO DE EDUCAÇÃO ABERTA E A DISTÂNCIA COORDENAÇÃO DO CURSO DE GRADUAÇÃO EM QUÍMICA Disciplina QUÍMICA ORGÂNICA III Coordenador da disciplina Prof Dr Marinaldo Sousa de Carvalho Professora tutora AlunoaMatricula Pólo semestre 20231 ATIVIDADE GERAL 1 A vitamina C cujo nome químico é ácido Lascórbico ou simplesmente ácido ascórbico é um agente redutor muito importante sendo utilizada principalmente na indústria de alimentos como conservante de certos alimentos Por exemplo a laranja contém vitamina C costumase então adicionar suco de laranja em saladas de frutas para impedir a oxidação de frutas como a maçã Determinado laboratório preparou vitamina C e calculou que em uma amostra havia 409 de carbono 458 de hidrogênio e 545 de oxigênio Considerando que essa amostra tinha exatamente 100 gramas qual é a fórmula mínima da vitamina C Massas molares em gmol C 1201 H 1008 e O 1600 Resolução Para o carbono 100 g100 mC409 mC100g x 409 100 mC409g C 409 1201 C3 Para o hidrogênio 100 g100 m H4 58 m H100 g x 458 100 m H4 58 g H 4 58 1008 H 4 Para oxigênio 100 g100 mO54 5 mO100 g x545 100 mO54 5g O 545 1600 O 3 Fórmula mínima C3H4O3 2 Na Antártida certo cientista brasileiro estuda a ação dos gases do tipo clorofluorcarbono CFC sobre a camada de ozônio Usando um balãosonda coletou uma amostra de ar estratosférico da qual isolou um desses gases Na análise de composição da substância isolada detectou 314 de flúor F e 587 de cloro Cl A partir desses dados qual a fórmula mínima do composto Resolução Como o nome sugere o clorofluorcarbono é formado por átomos de cloro flúor e carbono Temse 314 de flúor F e 587 de cloro Cl portanto a substância contém a seguinte porcentagem de carbono C100587314 C99 Para descobrir a fórmula mínima desse composto fazemos Cl 587 3545 Cl172 F314 19 F172 C 99 1201 C081 Fórmula mínima do clorofluorcarbono CFC CCl2F2 3 Uma substância orgânica usada em anticongelantes automotivos é composta por 387 de C 97 de H e 516 de O em massa Sua massa molar é 620 gmol Determine a fórmula mínima e molecular dessa substância Resolução Para o carbono 62g100 mC387 mC62g x 387 100 mC23994 g C23994 1201 C2 Para o hidrogênio 62g100 m H97 m H62 g x97 100 m H6014 g H6014 1008 H 6 Para oxigênio 62g100 mO516 mO62 gx 516 100 mO31992g O31992 1600 O 2 Fórmula molecular C2H6O2 Fórmula mínima CH3O 4 Na análise qualitativa do etanol encontrouse apenas carbono e hidrogênio a análise quantitativa deu 521 de carbono e 131 de hidrogênio Por que é que se pode supor que o álcool etílico contém oxigênio Qual deve ser a percentagem de oxigênio presente Resolução Por definição um álcool tal como o etanol é um composto orgânico que apresenta no mínimo uma hidroxila como grupo funcional A hidroxila é composta por um oxigênio ligado à um hidrogênio por isso é correto supor a existência de carbono hidrogênio e oxigênio ao realizar uma análise qualitativa do etanol A percentagem de oxigênio presente é dada por O100521131 O34 8 5 Para identificação de aldeídos e cetonas explique como funciona os seguintes testes a Teste com 24dinitrofenilidrazina b Teste do Iodofórmio Resolução a Quando em contato com a 24dinitrofenilidrazina em meio ácido os aldeídos e cetonas reagem com esse reagente formando 24 dinitrofenilidrazonas Esse produto consiste em um precipitado de coloração amareloavermelhada e geralmente possui um ponto de fusão definido possibilitando identificar o aldeído ou cetona que o originou b O teste do iodofórmio é usado para identificar amostras de metilcetonas RCOCH3 que em contato com o iodo sofrem uma reação cujo produto formado é o iodofórmio CH3I caracterizado como um sólido amarelo O teste do iodofórmio permite diferenciar as metilcetonas dentre as demais cetonas 6 Explique como funciona o teste de Jones e o teste de Lucas para a identificação dos álcoois primários e secundários Resolução O teste de Jones é usado para identificar álcoois primários e secundários a partir de reações de oxidação usando ácido crômico e ácido sulfúrico como reagente cujos produtos formados são ácidos carboxílicos e cetonas respectivamente além do sulfato de cromo III um precipitado de coloração verde O teste de Lucas consiste na reação de um álcool com solução de ácido clorídrico e cloreto de zinco resultando na formação de cloreto de alquila Neste caso recomendase que o álcool seja solúvel em água 7 Responda aos itens seguintes a Eluição b Fase móvel c Fase estacionária d Tempo de retenção eTempo morto e volume morto f Fator de retenção g Fator de seletividade Resolução a Eluição tratase da corrida cromatográfica que consiste na ação do eluente sobre a substância de interesse liberandoa da fase estacionária A velocidade de eluição de uma substância depende de sua interação com a fase estacionária b Fase móvel é a substância no estado líquido ou gasoso usada para transportar a amostra durante a eluição c Fase estacionária é a fase fixa o componente da amostra irá se fixar na fase estacionária através de diferentes tipos de interação d Tempo de retenção consiste no tempo que a amostra leva desde a injeção para eluir um componente específico eTempo morto e volume morto o tempo morto é o tempo em que a fase móvel leva para percorrer a coluna sem reter nenhum componente da amostra O volume morto é a quantidade de volume adicional de fase móvel necessário para percorrer a coluna antes da eluição de uma substância preenchendo os espaços entre as partículas da fase estacionário e poros Tais medidas são equivalentes no entanto o tempo morto é expresso em unidade de tempo e o volume morto em termos de volume f Fator de retenção é o grau de retenção da amostra na coluna determinado pela razão entre a diferença do tempo de retenção do componente e o tempo morto sobre o tempo morto g Fator de seletividade indica o grau de separação entre os dois componentes na cromatografia 8 As misturas de amirinas e βamirinas e de dióis breína e maniladiol aparecem no cromatograma obtido em CCD revelado com solução de sulfato cérico inicialmente como manchas de cor alaranjada que após um período de 15 min se tornam rosa Rf046 e verde Rf029 respectivamente O cromatograma em camada delgada de gel de sílica foi desenvolvido utilizando o eluente hexanoacetato de etila 82 Justifique a ordem de eluição em termos de polaridade conhecendo as estruturas Resolução A fase estacionária usada foi a sílica substância polar e a fase móvel foi uma mistura de hexano e acetato de etila composto apolar e polar respectivamente no entanto o hexano se encontra em maior proporção de 8 para 2 visto que maior porção das moléculas dos componentes da mistura analisada possuem caráter apolar A amostra contém mistura de amirinas e dióis ambas caracterizadas por moléculas majoritariamente apolar Cadeia carbônica e uma parte polar em decorrência da presença das hidroxilas no entanto os dióis apresentam duas hidroxilas tendendo a ser mais polar quando comparado com as amirinas Como a sílica é polar temse a tendência do componente mais polar interagir mais rapidamente com ela fixandose sobre a superfície mais rapidamente visto que apresenta uma interação mais intensa com a sílica Sequencialmente as amirinas se fixam na fase estacionária αAmirina βAmirina Breina Maniladiol Resina Amirinas Dióis 9 Uma mistura de hexano com 5 vv de acetona foi utilizada como fase móvel na separação dos componentes de um extrato vegetal obtido a partir de pimentões Considere que esse extrato contém as substâncias representadas RIBEIRO NM NUNES C R Análise de pigmentos de pimentões por cromatografia em papel Química Nova na Escola n29 ago 2008 adaptado Qual a substância presente na mistura que migra mais lentamente Explique sua resposta Resposta Capsorubina A fase móvel usada consiste numa mistura de hexano e acetona solventes apolar e polar respectivamente onde o hexano se encontra em maior proporção assim as substâncias menos polares tendem a migrar mais rápido e os compostos mais polares migrem mais lentamente Dentre os compostos apresentados a capsorubina é a que apresenta maior polaridade sendo essa a espécie que migra mais lentamente nas condições citadas na questão 10 Uma mistura contendo os compostos I II e III representados abaixo foi analisada pela técnica de cromatografia em camada fina A mistura foi aplicada em uma cromatoplaca de sílica sem indicador de fluorescência Após eluição com hexanoéter etílico 41 e revelação sob luz ultravioleta 254nm a cromatoplaca apresentou o seguinte aspecto O I II III Rf 077 Rf 034 Quando a cromatoplaca foi revelada com iodo foram observadas três manchas Podese afirmar que as manchas obtidas nos Rf 034 e 077 correspondem respectivamente às quais estruturas Explique sua resposta Resolução Rf 034 III e Rf 077 I e II A sílica apresenta caráter polar assim tende a interagir mais facilmente com compostos polares Dentre as substâncias presentes na mistura a III apresenta maior polaridade ficando retida primeiro que os demais componentes Os compostos I e II por sua vez são apolares então tendem a correr mais com a fase móvel que é composta de solventes menos polares que a fase estacionária Com isso podese dizer que o Rf 034 corresponde à estrutura III e o Rf 077 às estruturas I e II