Universidade do Estado do Rio Grande de Norte – UERN

Faculdade de Ciências Exatas e Naturais – FANAT

Departamento de Química - DQ

Reações e caracterização dos hidrocarbonetos saturados e insatudados.

Mossoró - RN2013

Gilberto Gomes

Reações e caracterização dos hidrocarbonetos saturados e insatudados.

Relatório apresentado ao componente currícular da disciplina Mecanismos de Reações Orgânicas, que tem como professor Ms. Jaécio Carlos Diniz, como um dos requesitos avaliativos referente ao semestre 2012.2.

Mossoró - RN 2013

INTRODUÇÃO

Na análise clássica qualitativa de compostos orgânicos recomenda-se a execução

sequencial dos seguintes procedimentos experimentais:

EXAME PRELIMINAR - O exame preliminar pode fornecer muitas informações se

este for levado a cabo inteligentemente. Vejamos alguns exemplos:

Cor - A cor da amostra é bastante informativa; amostras mais puras são incolores,

brancas ou pouco coloridas. A cor de uma substância orgânica pura é usualmente

atribuída a presença de duplas conjugadas. Substâncias orgânicas coloridas comuns

incluem: nitro e nitrosos (amarelo), -dicetonas (amarelo), quinonas (amarelo ao

vermelho), azo (amarelo ao vermelho) e olefinas conjugadas e cetonas (amarelo ao

vermelho). A cor marrom é característica mais freqüente da presença de pequenas

impurezas, por exemplo, aminas e fenóis (incolores) tornam-se rapidamente marrom ou

púrpura pela formação de produtos de oxidação.

Odor - O cheiro de muitas substâncias orgânicas é extremamente característico,

particularmente os de baixo peso molecular. Através de um esforço consciente,

poderemos ser capazes de reconhecer os odores característicos de muitas classes

funcionais. Álcoois, cetonas, hidrocarbonetos aromáticos e olefinas alifáticas têm

odores característicos. Algumas aminas líquidas e sólidas são reconhecidas por seus

odores de peixe. Ésteres apresentam, freqüentemente, fragrância agradável. O

desagradável odor dos tióis, isonitrilas e ácidos carboxílicos de baixo peso molecular

não podem ser descritos com clareza, mas é facilmente reconhecido. O odor mais

agradável pode ser reconhecido mais facilmente do que descrito. Devemos ser

cautelosos ao cheirar substâncias desconhecidas, pois muitos compostos não são apenas

mal cheirosos bem como irritantes para as mucosas.

Cuidado!!! A maior parte dos vapores orgânicos não deve ser inalada, pois muitos são

tóxicos e venenosos.

Chama - O teste de ignição é um procedimento altamente informativo. Aqueça uma

pequena quantidade da amostra (cerca de 50 mg de um sólido ou uma gota de um

líquido) brandamente, em uma espátula ou um cadinho, numa chama. Faça então

anotações se a amostra fundiu à baixa temperatura ou se a fusão ocorreu apenas sob

forte aquecimento. Observe a inflamabilidade e a natureza da chama. Uma chama

amarela fuliginosa indica a presença de uma substância aromática altamente insaturada,

mas uma chama amarela não fuliginosa é característica de hidrocarbonetos alifáticos. A

presença de oxigênio na amostra faz com que a chama se torne menos colorida (ou

azul). A presença de halogênio impede a inflamabilidade. O inconfundível cheiro de

dióxido de enxofre indica a presença de um composto sulfuroso. Se uma grande

quantidade permanece inalterada após a ignição, a amostra desconhecida é

provavelmente um sal metálico.

Pureza - Um ponto de ebulição constante ou um faixa de fusão estreita são indicadores

de pureza da amostra. Melhor informação de pureza pode ser obtida por cromatografia

em camada delgada. Purifique a amostra se necessário (destilação, recristalização ou

cromatografia em coluna).

Os alcenos dão uma grande variedade de reações de adição. Efetuaram-se testes

em tubo de ensaio, correspondentes a algumas reações clássicas dos alcenos. As reações

mais comuns dos alcenos são as adições electrófilas que tem o seguinte mecanismo

genérico (X+: electrófilo; Y-: nucleófilo):

Primeira etapa: Ataque electrofílico à ligação C=C

X

X+

carbocatião

Segunda etapa: Ataque nucleofílo ao carbocatião

X

Y-

X Y

A ligação C=C é sensível à ação de agentes oxidantes suaves como soluções

diluídas de permanganato de potássio. Neste caso obtém-se um éster de permanganato

instável. O mecanismo destas adições é geralmente considerado como sendo do tipo

multicêntrico (adição em cis).

Reações de adição

- Ação do bromo em solução de tetracloreto de carbono

O tetracloreto de carbono atua como solvente inerte, no qual se dissolvem tanto o alceno

como o bromo. Este teste é muito utilizado para revelar a existência de ligações duplas

C=C. Ao se adicionar uma solução de bromo a uma amostra de um composto

desconhecido de fórmula geral CnH2n, podemos observar duas situações. A solução

pode descorar ficando transparente ou a solução de bromo pode não descorar. O

descoramento indica a presença de insaturações entre carbonos que consomem o bromo

provocando o descoramento.

- Ação de água de bromo

A água desempenha simultaneamente o papel de solvente e de nucleófilo Contudo é

imiscível com o alceno, pelo que se torna necessária uma agitação forte para completar

a reacção.

- Ação de solução diluída de permanganato de potássio

Para que hidrocarbonetos saturados oxidem, é necessária uma oxidação mais energética.

A oxidação branda utiliza o reativo de Baeyer, que corresponde a uma solução

aquosa de permanganato de potássio (KMnO4) em meio neutro ou ligeiramente alcalino

(básico – OH1-), a frio. Esse reativo é assim chamado porque o químico alemão Adolf

Von Baeyer propôs um teste, chamado de,teste de Baeyer, para identificar alcenos e

seus isômeros ciclanos. Esse teste funciona da seguinte maneira: como veremos mais à

frente, um alceno reage com o permanganato de potássio, dessa forma a sua coloração,

inicialmente violeta, fica incolor e há o surgimento de um precipitado marrom (MnO2).

No entanto, os ciclanos não reagem com o permanganato de potássio. Assim, se a

solução permanecer violeta, é um ciclano.

A figura abaixo mostra que o teste deu positivo para alcenos apenas no tubo de

ensaio da esquerda, pois apareceu o precipitado marrom.

A reação de oxidação dos alcenos se inicia da decomposição do permanganato,

produzindo o oxigênio:

No exemplo abaixo vemos a oxidação branda do propeno:

MATERIAIS E REAGENTES:

Tubo de ensaio

Pipeta de Pasteur

Fonte de luz

Frasco ou recipiente fechado

Amostras de hidrocarbonetos

Solução de Br2/CCl4

Solução de KMnO4 0,5%

Solução de H2SO4 2M

H2SO4 concentrado

HNO3 concentrado

PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL

Teste do Bromo:

Os dois tubos de ensaio foi adicionado 1mL de hexano, acrescentou-se 0,5 mL

de Br2 em CCl4 utilizando para isso uma pipeta conta gotas 0,5mL. Agitou-se bem os

tubos depois os arrolhou com algodão. Foi posto o 1º tubo numa cuba suporte e deixou-

o numa caixa fechada com ausência de luz. O 2º tubo foi levado para fora do laboratório

onde foi exposto à presença de luz solar. Após 15 min os tubos foram comparados.

A um terceiro tubo de ensaio foi adicionado 1mL de eugenol depois

acrescentou-se 0,5 mL de Br2 em CCl4

Teste com KMnO4 / H2SO4 diluído:

A dois tubos de ensaio foi adicionado 1 ml de hexano e de eugenol com 2 ml de

solução de KmnO4 0,5%. Foi adicionado em seguida 1 ml de H2SO4 diluído, foi agitado

e em seguida observou alguma mudança de cor .

Ação do ácido sulfúrico concentrado:

Foi adicionado em dois tubos de ensaio 2 ml de H2SO4 conc. Foi acrescentado 1

ml de hexano no tubo (1) e 1 ml de eugenol no tubo (2) e depois observou se ocorreu a

reação nos dois casos.

Ação do ácido Nítrico concentrado:

Foi adicionado em dois tubos de ensaio 2 ml de HNO3 conc. Foi acrescentado 1

ml de hexano no tubo (1) e 1 ml de eugenol no tubo (2) e depois observou se ocorreu a

reação nos dois casos.

Reação em presença de Sódio metálico.

Foi adicionado em dois tubos de ensaio 2 ml de H2SO4 conc. Foi acrescentado 1

ml de hexano no tubo (1) e 1 ml de eugenol no tubo (2) e depois observou se ocorreu a

reação nos dois casos.

RESULTADOS E DISCUSSÕES

A) Teste do Bromo:

Depois de realizado o procedimento e aguardar o tempo de reação pode-se

perceber a diferença na velocidade da reação nos dois reatores a partir das cores das

soluções, no tubo 1 quase não reagiu, pois essa reação com alcano só reage na presença

de luz e como o primeiro estava no escuro permaneceu com uma coloração castanha

enquanto o segundo reagiu completamente no mesmo espaço de tempo, obteve-se uma

coloração amarelo translúcido a incolor. Isso ocorreu porque o segundo tubo foi levado

a luz solar (no lado externo do laboratório) tal, luz provoca a quebra da molécula de Br2,

gerando dois radicais livres. Um destes retira um hidrogênio da molécula do hexano,

formando o ácido, como a quebra ocorre homoliticamente gerar-se outro radical e

começa a reação em cadeia, onde logo depois ocorre a formação do composto

halogenado. Isso pode ser acompanhado pela coloração como é mostrado abaixo na

foto:

Foto1: Comparação entre o tubo 1 e 2 para o primeiro experimento

Como ocorre a formação de um ácido o meio fica ácido, isso pode ser

confirmado utilizando um papel tornassol, passou para a cor vermelha, o que

pH ácido, o mecanismo abaixo mostra cada etapa da reação, o mecanismo abaixo

mostra as varias possibilidades de ataque do radical:

Mecanismo de reação do hexano com Br2

No terceiro tudo a reação aconteceu instantaneamente descolorindo a solução de

Br2 ,que passou de castanho para incolor de imediato. Isso ocorre devido à presença de

dupla ligação do eugenol composto o que propicia um ataque devido os elétrons pi onde

ocorre uma reação de adição onde a parte insaturada vai a alcano, passando por um

intermediário de reação que forma uma anel de 3 membros com o Br+, onde logo em

seguida é formado um dihalogeneto de alquila como mostra o mecanismo abaixo:

Mecanismo de reação do eugenol com Br2

b) Teste com KMnO4/H2SO4 diluido:

No tubo 1, contendo hexano, foi adicionado KMnO4, a reação não ocorreu ,

formando duas fases. Prevalecendo a coloração violeta como mostra foto 2 tal reação

não ocorreu as fortes ligações C-C e C-H dos Alcanos o que torna os alcanos menos

reativo.

Foto 2 : Comparação da reação entre o hexano e eugenol com KMnO4/H2SO4

diluido

No tubo 2 com eugenol a reação ocorreu quase que instantaneamente, isso

ocorre devido a dupla reação ser um ponto de ataque devido ao elétrons pí, onde o

produtos desse tipo de reação tende a dióis vicinais e um precipitado de cor castanha

(MnO2), como mostra a foto 2 acima. O mecanismo abaixo resumo o que aconteceu

nesta reação:

Mecanismo de reação do eugenol com KMnO4/H2SO4 diluído

c) Teste com H2SO4 conc.

A tubo contendo o hexano adicionou-se ácido sulfúrico, depois de alguns

minutos não observou-se nada que indicasse que uma reação química estivesse

acontecendo, apenas ocorreu a formação de duas fases, o que indica que não ocorreu

nenhuma, reação uma vez que os dois líquidos são imiscíveis como é visto na foto 3,

isso pode ser explicado devido a reação esta sendo realizada temperatura ambiente o

ácido não reage com alcanos, talvez para que pudesse quebrar as ligações necessitasse

de condições um pouco mais drásticas.

Foto 3 : Comparação da reação entre o hexano e eugenol com H2SO4

Já ao tubo 2 ao adicionar o ácido no eugenol ocorreu imediatamente a mudança

na coloração embora ainda com duas fases, visto que o eugenol foi diluído em hexano, a

fase mais densa apresentara uma coloração vermelho-sangue como é mostrado acima na

foto2, a coloração é característica da reação de alcenos com ácido sulfúrico onde os

produtos de tal são sulfatos ácidos de alquila como é mostrado abaixo no mecanismo:

Mecanismo de reação do eugenol com H2SO4 Conc.

d) Teste com HNO3 conc.

Foi adicionado ácido nítrico ao hexano, a solução apresentou duas fases, porém,

não ocorreu devido à alcanos serem inertes em relação a ácidos em temperatura

ambiente.

Quando adicionado HNO3 ao hidrocarboneto insaturado (Eugenol), ocorreu a

formação de duas fases devido o hexano e o ácido serem imicíveis (o alceno está diluído

em hexano), a coloração vermelha, mais densa e uma amarela, menos densa, segundo a

literatura o produto da reação é um nitroalceno.

Mecanismo de reação do eugenol com HNO3 conc.

e) Hidrocarnoneto em presença de sódio metálico.

Ao adicionar o Sódio o Hexano a reação não se processa pois o hexano é

totalmente inerte ao só, ele se torna tão inerte ao ponto do sódio ser conservado em

hexano, visto que se o só entrar em contato com água, a reação é extremamente

exotérmica e explosiva.

Ao reagir o etanol com o sódio metálico diferentemente dá água, a reação ocorre

mais não é tão violenta quanto, na reação ocorre liberação de gás hidrogênio,

produzindo Etóxido de Sódio, na foto 4 é possível ver as bolhas se desprendido da

solução a produção é de H2 é mostrado conforme a reação abaixo:

2CH3CH2OH(l) + 2Na(s) 2 CH3CH2ONa(s) + H2(g)

CONCLUSÃO

Através dos experimentos realizados na pratica pode-se concluir que todos os

testes foram de grande serventia na identificação e caracterização dos compostos com

insaturações e saturados, e que estes também nos ajudam a entender na pratica, quanto a

reatividade dos hidrocarbonetos, e suas principais características frente aos reagente

utilizados nesta pratica.

REFERENCIAS BILBIOGRAFICAS

VOGUEL, A.I. quimica organica: analise organica qualitativa. 2. Ed., Rio de Janeiro, ao livro

tecnico S.A, 1980. V1 e 3.

SOLOMONS, T.W.G. Quimica Organica. LCT, Rio de Janeiro. 1985. V2

MORRISON, R.T.; BOYD, R.N. Quimica Organica. 12. ED, Lisboa Fundaçao Gulbekiam.

1996.

GOBO, Nicholas. Analise organica teste com compostos. Universidade de Brasilia. Instituto de

Quimica. Disponivel em:< http://www.ebah.com.br/content/ABAAAA3BYAJ/analise-organica-

testes-com-compostos>. Acesso em: 08/03/2013 as 13:00 Hs

Foto 4: Reação entre o etanol é o sódio metálico

QUESTÕES

1- Dê as estruturas das substâncias utilizadas na prática.

2 – Escrevas os mecanismos das reações que ocorreram. Vide em Resultados e Discussão