NOMENCLATURA

Introdução

IUPAC = International Union of Pure and Applied Chemistry

Índice

1. Elementos, átomos, iões, moléculas

1.1 Elementos e iões

1.2 Fórmulas

1. Cada elemento tem seu próprio símbolo, são as fórmulas elementares. É de lembrar que sempre são constituídos por uma letra maiúscula e nem sempre por uma letra minúscula. Ex.: Cu, H, Co, Ar
2. Depois temos fórmulas iónicas, tanto dos iões simples como dos iões complexos. Sempre vêm com uma carga, escrita ao lado direito em ` cima.
   Exemplo: Cu²⁺, H₃O⁺, Fe³⁺, NH₄⁺, PO₄^3-, Cl^-, etc. etc.
3. A fórmula que mostra a proporção mais simples dos elementos participantes é chamada: fórmula empírica. Aplica-se em particular no caso de substâncias iónicas e metálicas. Ex.: NaCl, Cu, CaO, etc.
4. A maior parte das substâncias tem uma fórmula molecular, que mostra o número real dos átomos de cada elemento numa molécula da substância. Ex.: H₂O, C₂H₅OH.
5. A fórmula electrónica mostra cada átomo ou ião junto com todos os electrões de valência (trancinhas e/ou pontinhos), incluindo os electrões compartilhados e não compartilhados.
6. E existem as fórmulas estruturais. Veja o módulo 2,  §2.1

1.3 Fórmulas estruturais

umas regras:
1. cada átomo fica com o seu símbolo;
2. cada ião fica com a sua carga;
3. cada ligação covalente fica com um tracinho (ligação simples), dois trancinhos (ligação dupla) ou três trancinhos (ligação tripla).
4. No caso de ter uma escolha, a maior parte dos átomos prefere ligar a átomos dum elemento diferente, com a grande excepção de Carbono, cujos átomos ligam facilmente um a outros átomos de Carbono.
5. o átomo de Hidrogénio, ligado à cadeia de Carbono, muitas vezes é deixado fora, ficando só com trancinhas.

2. Nomenclatura e fórmulas dos ácidos e bases e sais.

2.1 Tipos de ácidos:

1. Ácidos orgânicos
   Contêm um ou mais grupos carboxílicos (-COOH)
   Conhecemos em particular: ácido carbónico, ácido gordo, aminoácido, fenol.
   O grupo carboxílico pode ceder um ião H⁺, portanto, é ácido (fraco).
   O grupo OH normalmente não cede H⁺, só que no caso de estar ligado a benzeno.
   Para obter mais informação sobre estes ácidos, veja o capítulo sobre o assunto.
   
   
2. Oxiácidos
   São os ácidos não-orgánicos que contêm o elemento Oxigénio.
   De modo geral são formados a partir do óxido (veja parte II)
   Dependente do número mínimo e máximo de átomos de Oxigénio na molécula (o que está ligado com o número de oxidação), as moléculas adoptam vários nomes e assim também as bases conjugados (iões) destes ácidos:
   
   Exemplo:
   ácido fosfórico = H₃PO₄. (formado a partir de P₂O₅ com H₂O) e
   ácido fosforoso = H₃PO₃. (formado a partir de P₂O₃ com H₂O)
   

   Ácido	exemplo	Anião	exemplo
   ácido  hipo ---oso	ácido hipocloroso, HClO	hipo ---ito	hipoclorito, ClO-
   ácido ---oso	ácido cloroso, HClO2	---ito	clorito, ClO2-
   ácido& ---ico	ácido clórico, HClO3	.....ato	clorato, ClO3-
   ácido hiper ---ico	ácido (hi)perclórico, HClO4	hiper ---ato	(hi)perclorato, ClO4-

   NB
   Nem todos os ácidos têm as quatro possibilidades:
   • Todos têm ---ico e ---ato que são as formas mais gerais.
   • Alguns têm ---oso e ---ito
   • hipo--- e hiper--- são mais raros.
   
   
   
3. Hidrácidos
   O melhor conhecido deste tipo é o ácido clorídrico: HCl.
   A fórmula começa com H que, de modo geral, está ligado a somente um outro elemento, sem presença de Oxigénio. (HBr, HI, HCN, etc.)
   
   
4. Ácidos catiónicos
   O exemplo mais famoso é o ião amónio. NH₄⁺ pode ceder um ião H⁺, portanto, é um ácido de acordo com a definição.
   
   Mas existem outros, por exemplo: Al(H₂O)₆³⁺.
   Falamos aqui dos iões multipositivos dos metais: Al³⁺ , Cu²⁺,  Fe²⁺ ou Fe³⁺, e outros. Estes iões positivos atraem, em meio aquoso, os lados negativos das moléculas de água, criando uma repulsão aos átomos de Hidrogénio (que têm uma carga δ⁺). Isto cria a possibilidade real de cedência de H⁺.
   Uma solução, por exemplo, de cloreto de Ferro(III) pode obter um meio bastante ácido.
   
   O desenho em cima mostra a atracção entre o Al³⁺ e a parte δ- de Oxigénio, e a parte  δ+ de Hidrogénio.
   As moléculas de água (em total 6) arredondam o ião 3+ do Alumínio.
   Assim a distância entre 3+ e δ+ torna-se pouca, com a consequência de repulsão: há repulsão entre 3+ e δ+ há cedência de H⁺ tem carácter ácido.
   
   Exercício 9
   Explique o carácter ácido do ião amónio, apenas com uma equação da reacção.
   resposta
   
   
5. Iões negativos
   De modo geral, iões negativos preferem apresentar um carácter básico, mas existem certos iões negativos que podem servir de ácido, i.é, podem ceder H⁺.
   Por exemplo: HCO₃^-.
   
   Exercício 10
   Os iões negativos que podem servir de ácido são anfotéricos (podem servir de ácido e de base).
   Explique apenas com uma equação da reacção.

2.2 Tipos de bases

1. Moléculas orgânicas
   Pode pensar nas moléculas das aminas, e uma parte dos aminoácidos
   
   
2. Iões negativos
   Em princípio, todos os iões negativos podem captar iões H⁺. Assim, todos são bases, seja fortes ou fracas.
   
   
3. Certos iões positivos
   Aqueles iões catiónicos (ver em cima), depois de ter cedido iões H⁺, podem recaptar este ião H⁺, assim apresentando uma base
   
   
4. Certas moléculas neutras
   Conhece-se o amoníaco, a água, e outras.

1. Dá a estrutura de um ácido triprotónico orgânico.
2. Dá as estruturas e nomes de 5 partículas anfotéricas.
3. Na tabela de ácidos e bases, quais os ácidos catiónicos constam naquela tabela?
4. Afirmação: "ácidos com carga negativa sempre serão anfólitos". É verdade? Explique.
5. As seguintes substâncias, contêm ácidos ou bases? Caso sim, dá fórmula e nome: Sal da cozinha, cal apagada, cal viva, giz, soda.

2.3 Moléculas

3. O átomo de Carbono

1. Pode ter 4 ligações, o que é muito, comparado com outros átomos.
2. Liga facilmente com outros átomos de Carbono, diferente dos outros átomos, que preferem ligar com átomos de elementos diferentes.

• Primeiro: um electrão 2s muda para (torna-se) 2p
  2s²  2p² 2s¹  2p³ (isto custa alguma energia)
  
• Depois: os quatro níveis (um s e três p) podem misturar, assim formando hibridas: são quatro novos orbitais do tipo sp³
  Um 2s-orbital e três 2p-orbitais participam na hibridização 2s¹  2p³ 4 novos orbitais sp³ (é um processo exotérmico; cria uma situação mais estável para o átomo de Carbono). Estes 4 orbitais são iguais e responsáveis para as 4 ligações (σ) do átomo de C.

1. Já encontrámos a hibridização até sp³. As quantro orbitais de Carbono participam.
2. Um participam na hibridização; sobra um 2porbital.
   2s + 2p 3 novos orbitais do tipo sp²
   o antigo orbital 2p que sobrou pode participar numa ligação dupla (que é constituída por uma ligação σ e uma ligação π).
3. Um 2s e um 2p participam na hibridização, sobrando dois 2p
   2s + p 2 novos orbitais do tipo sp Os dois antigos orbitais 2p podem participar numa ligação tripla (uma ligação σ e duas ligações π).

4. Cadeias

4.1 Introdução

4.2 Cadeias principais e ramificações

4.3 primário, secundário, terciário, quaternário

4.4 Nomenclatura

1. Sempre escolha como cadeia principal:
   1. a cadeia mais longa possível e
   2. a cadeia que contém as ligações duplas e/ou triplas.
2. Ligados à cadeia principal podem ser: ramificações e certos grupos funcionais.
3. Caso necessário, juntam-se números para indicar a posição das ligações especiais e dos grupos funcionais; sempre tentamos atingir uma numeração mais baixo possível.

Hidrogéniocarbonetos alifáticos (ou carbohidretos)

REGRAS DA NOMENCLATURA

1. ano: indica que a cadeia somente contém ligações simples
2. eno: indica que a cadeia contém ligações duplas
3. ino: indica que a cadeia contém ligações triplas
4. -il: indica que se trata duma ramificação / ramo

Átomos de H podem ficar fora da fórmula estrutural; podemos negar nas fórmulas estruturais.

1. Petróleo bruto   C_xH_y
2. Gás natural       CH₄

Os membros duma série homóloga

(in)saturado

1. Qual é o composto insaturado?
2. Quais compostos pertencem ao mesmo série homólogo?
3. Qual composto reage com carbonato de sódio?

1. Dá os nomes oficiais de cada estrutura;
2. Quantos átomos de Carbono secundários tem cada estrutura?
3. Existe numa das estruturas um grupo hidróxido secundário?
4. Será que todas as cadeias principais são simultaneamente as cadeias mais longas?

Imagine as estruturas que seguem:

1)

2)

3)

1. Dá os nomes de cada estrutura. Caso possível, dá mais que uma possibilidade.
2. As estruturas b) e c) são isómeros? Sim ou Não, explique.

4.5 Modelos

5. Substâncias com Oxigénio e Nitrogénio

5.1 Substâncias orgânicas com Oxigénio

REGRAS DA NOMENCLATURA

1. 2-hidroxi,2-metilpropano é igual a 1-metil2-propanol.
2. 2-hidroxi,2-metilpropano e um álcool terciário.

5.2 Substâncias orgânicas com Nitrogénio

REGRAS DA NOMENCLATURA

1. 1 átomo de Hidrogénio por um grupo etilo
2. 1 átomo de Hidrogénio por um grupo de metilo
3. 1 átomo de Hidrogénio ficou inalterado

1. esta molécula chama-se trimetilamina
2. é uma amina secundária

5.3 Plásticos; polímeros sintéticos

REGRAS DA NOMENCLATURA

há diversos opções:
• Homopolímeros: a macromolécula é constituída por somente um tipo de monómeros.
• Copolímeros: a macromolécula é constituída por dois ou mais tipos de monómeros.
• A macromolécula pode ter uma estrutura linear. O produto é muito flexível.
• A macromolécula pode ter uma estrutura ramificada. O produto é menos flexível.

Aplicações

6. Isomeria

1. Isomeria estrutural
   1. Isomeria de posição
   2. Isomeria de cadeia
   3. Isomeria funcional
2. Estéreo-isomeria
   1. Cis-trans-isomeria
   2. Isomeria óptica

explique a sua resposta:
1. os álcoois primários (um grupo OH) são isómeros dos éteres.
2. os ácidos não são isómeros dos ésteres.
3. propanal e propano-1-ol são isómeros estruturais.

6.1 Isomeria óptica

D-alanina                        L-alanina	D-alanina                         D-alanina
São imagens de espelho uma da outra, mas não são exactamente iguais.	São iguais, mas não suas imagens de espelho.

7. Bioquímica

7.1 Introdução

1. Sacarídeos (carboidratos, glicídeos)
2. Lipídeos
3. Proteínas
4. Ácidos nucléicos (DNA e RNA)

A. carboidratos / sacarídeos

Mono-, di-, polisacarídeos

1. glicose e frutose (mono)
2. sacarose e maltose (di)
3. amido / amilose e celulose nas plantas e glicogêneo nos animais (poli)

1. Controle a fórmula C₆H₁₂O₆ na imagem
2. É possível reconhecer o grupo aldeído nas estruturas?
3. É possível reconhecer grupos hidróxido nas estruturas?
4. O composto contém átomos de Carbono assimétricos / haverá isomeria óptica?

monossacarídeos

1. do número de átomos de carbono: tetroses, pentoses, hexoses, heptoses;
2. da presença dum grupo aldeído ou cetona:aldose ou cetose;
3. da estrutura: linear com cadeia aberta ou cíclica com um anel.

Cíclico ou linear

disacarídeos

polissacarídeos

B. Lipídeos ou Gorduras: glicerol & ácidos gordos

Está claro o que é a diferença óbvia entre óleo e gordura (um é líquido, outro é sólido). Atrás desta diferença estão os ácidos gordos que diferem no grau de saturação. As substâncias insaturadas tendem de ter um estado mais líquido e as substâncias saturadas são mais sólidos.

   
uma molécula de glicerina liga-se com três moléculas de ácidos gordos,
assim formando uma molécula dum lipídeo, neste caso provavelmente um óleo.
(e formam-se 3 moléculas de água)

C. Proteínas

Aminoácidos (essenciais)

Peptidas

(Poli)peptidas ou proteínas

1. A estrutura primária é a sequência de todos os aminoácidos dentro da molécula.
2. A estrutura secundária é o hélice (veja figura).
3. A estrutura terciária é a dobra do hélice.
4. Pode existir uma estrutura quaternária, quando vários pacotes com estrutura terciária se ligam.

D. DNA

8. Benzeno e derivados

1. Qual a estrutura de 1,2 dinitrobenzeno?
2. Qual a estrutura de 3-amino, nitrobenzeno? Justifique bem a sua resposta.

1. Dá o nome oficial
2. Explique todos os símbolos na imagem
3. Dá uma estrutura mais simples