Exercícios: Principais reações orgânicas

O propeno ($\mathrm{CH_3-CH=CH_2}$) sofre uma reação de adição eletrofílica quando tratado com água na presença de ácido sulfúrico diluído como catalisador, seguindo a regra de Markovnikov (o próton se adiciona preferencialmente ao carbono com maior número de hidrogênios).

1. a) Formule e nomeie o reagente de partida e o produto orgânico majoritário obtido nesta hidratação.
2. b) Justifique por que o propan-1-ol não é obtido de forma majoritária.

A combustão completa de álcoois gera dióxido de carbono e vapor de água, liberando uma notável quantidade de energia térmica.

1. a) Escreva e balanceie, com coeficientes estequiométricos inteiros, a equação química de combustão completa do etanol ($\mathrm{CH_3-CH_2OH}$).
2. b) Calcule o volume de dióxido de carbono medido a $25\,^{\circ}\text{C}$ e $1{,}0\,\text{atm}$ que se desprende ao queimar completamente $23{,}0\,\text{g}$ de etanol. Dados: massas atômicas relativas: $\mathrm{C}=12{,}0$; $\mathrm{H}=1{,}0$; $\mathrm{O}=16{,}0$; constante dos gases $R = 0{,}082\,\text{atm}\cdot\text{L}\cdot\text{mol}^{-1}\cdot\text{K}^{-1}$.

Os haletos de alquila podem sofrer transformações seletivas conforme a natureza do reagente e do solvente empregado.

1. a) Escreva a equação balanceada da reação de substituição nucleofílica entre o 1-bromopropano ($\mathrm{CH_3-CH_2-CH_2Br}$) e uma solução aquosa diluída de hidróxido de sódio a temperatura moderada, nomeando o produto orgânico formado.
2. b) Indique a fórmula estrutural condensada e o nome do produto que se obteria se o propeno formado em uma reação secundária fosse submetido a uma hidrogenação catalítica com $\mathrm{H_2}$ na presença de níquel.

O comportamento químico de um álcool primário diante de um agente oxidante enérgico como o dicromato de potássio em meio ácido depende das condições experimentais empregadas. Observe o seguinte esquema de transformação

1. a) Identifique, justificando, as fórmulas semidesenvolvidas e os nomes sistemáticos dos produtos orgânicos $\mathrm{A}$ e $\mathrm{B}$.
2. b) Justifique por que a destilação imediata do meio permite isolar seletivamente o composto $\mathrm{A}$, enquanto o refluxo prolongado com oxidante em excesso conduz a $\mathrm{B}$.

A hidrólise básica ou saponificação do acetato de etila, $\mathrm{CH_3-COO-CH_2-CH_3}$, consome uma base forte. a) Escreva a equação molecular de sua reação com solução aquosa de hidróxido de sódio e nomeie os dois produtos orgânicos obtidos, um deles na forma de sal. b) Tratam-se $17{,}6\,\mathrm{g}$ do éster com $250\,\mathrm{mL}$ de $\mathrm{NaOH}$ $1{,}00\,\mathrm{mol}\cdot\mathrm{L}^{-1}$. Identifique o reagente limitante e calcule a massa de acetato de sódio isolada se o rendimento em relação ao máximo estequiométrico é de $85{,}0\,\%$. Dados: massas atômicas relativas, C = 12,0; H = 1,0; O = 16,0; Na = 23,0.

Deseja-se sintetizar propanona no laboratório por meio de uma sequência de duas etapas a partir de propeno. Na etapa 1, o propeno é hidratado na presença de ácido sulfúrico aquoso segundo a regra de Markovnikov, originando um álcool secundário como produto majoritário. Na etapa 2, esse álcool é purificado e oxidado com dicromato de potássio em meio ácido para obter propanona.

1. a) Formule as equações de ambas as etapas, classificando e justificando cada reação segundo o tipo de processo orgânico (adição, substituição, eliminação, oxirredução).
2. b) Se você parte de $84{,}0\,\text{g}$ de propeno e a etapa 1 tem um rendimento de $75{,}0\,\%$ enquanto a etapa 2 rende $80{,}0\,\%$, calcule a massa final de propanona pura obtida. Massas atômicas: $\mathrm{C}=12{,}0$; $\mathrm{H}=1{,}0$; $\mathrm{O}=16{,}0$.

Projeta-se uma rota de três etapas consecutivas para sintetizar acetato de etila a partir de eteno ($\mathrm{CH_2=CH_2}$):

Etapa 1: Hidratação ácida de eteno para obter etanol com rendimento de $80{,}0\,\%$.

Etapa 2: Oxidação enérgica com refluxo de metade dos mols de etanol obtidos na etapa 1 mediante $\mathrm{KMnO_4/H^+}$ em excesso até ácido acético, com rendimento de $90{,}0\,\%$.

Etapa 3: Condensação (esterificação de Fischer) entre o ácido acético obtido na etapa 2 e a outra metade do etanol reservada da etapa 1.

1. a) Escreva as equações das três etapas, indicando condições e catalisadores habituais.
2. b) Se o processo começa com $112\,\text{g}$ de eteno e o rendimento da esterificação final (etapa 3) em relação ao reagente limitante é de $70{,}0\,\%$, calcule a massa de acetato de etila obtida. Massas atômicas: $\mathrm{C}=12{,}0$; $\mathrm{H}=1{,}0$; $\mathrm{O}=16{,}0$.

Em um relatório histórico de análise orgânica descrevem-se quatro frascos sem rótulo ($\mathrm{A}$, $\mathrm{B}$, $\mathrm{C}$ e $\mathrm{D}$), cada um contendo uma das seguintes substâncias líquidas puras: propanal, propanona, ácido propanoico e hex-1-eno. Para identificá-las, registraram-se três ensaios químicos independentes, que são analisados como dados, sem reproduzi-los:

1. Adição de uma solução avermelhada de bromo em tetracloreto de carbono: somente a substância $\mathrm{C}$ descora a solução de forma rápida e imediata, sem liberação de gás.

2. Adição de solução aquosa saturada de hidrogenocarbonato de sódio ($\mathrm{NaHCO_3}$): somente a substância $\mathrm{D}$ produz uma efervescência evidente.

3. Ensaio com reagente de Tollens (solução amoniacal de $\mathrm{Ag^+}$): a substância $\mathrm{A}$ forma um espelho de prata metálica nas paredes do tubo ao ser aquecida suavemente, enquanto $\mathrm{B}$ não produz mudança visível.

1. a) Atribua, justificando, cada substância às letras $\mathrm{A}$, $\mathrm{B}$, $\mathrm{C}$ e $\mathrm{D}$.
2. b) Escreva as equações químicas correspondentes aos ensaios positivos descritos para $\mathrm{C}$ e $\mathrm{D}$.