Ciências da Natureza e suas Tecnologias

Questão

Em um laboratório de química orgânica, estudantes realizaram a oxidação de um álcool ciclopentano substituído, cuja estrutura apresenta um anel de cinco carbonos com um grupo hidroxila (-OH) ligado a um carbono terciário e cadeias laterais contendo apenas átomos de carbono e hidrogênio. Ao submeter o álcool a um agente oxidante forte, o grupo hidroxila foi convertido em um grupo carbonila (C=O), formando um composto carbonílico cíclico. Considerando que não houve quebra da cadeia carbônica e que o produto final contém apenas átomos de carbono, hidrogênio e oxigênio, determine a fórmula molecular correta do composto obtido após a oxidação, pautando-se pelo princípio de conservação dos átomos no processo químico e pelas características estruturais indicadas.

Qual é a fórmula molecular correta do composto resultante da oxidação do álcool apresentado?

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Resolução

A questão aborda a oxidação de um álcool terciário cíclico (anel de cinco carbonos, grupo -OH em carbono terciário, cadeias laterais só com C e H) por um agente oxidante forte, sem quebra da cadeia carbônica. O produto é um composto carbonílico cíclico (ou seja, uma cetona, pois álcoois terciários não oxidam facilmente, mas sob condições drásticas podem formar cetonas). O princípio da conservação dos átomos indica que a fórmula molecular do produto deve ter o mesmo número de carbonos e hidrogênios, exceto pela troca do grupo -OH por =O. Assim, a oxidação de um álcool terciário (C10H16O) leva à perda de dois hidrogênios (por formação da carbonila), resultando em C10H14O. A alternativa correta é a C.

Comentários por alternativa

  1. A C10H15O
    A alternativa A (C10H15O) apresenta um número ímpar de hidrogênios, o que não condiz com a oxidação de um álcool terciário, pois a transformação de -OH em =O implica na perda de dois hidrogênios, não um.
  2. B C10H16O2
    A alternativa B (C10H16O2) sugere a presença de dois oxigênios, o que indicaria uma oxidação até ácido carboxílico ou diol, mas a questão afirma que o produto é um composto carbonílico simples (cetona), com apenas um oxigênio.
  3. C C10H14O
    A alternativa C (C10H14O) está correta, pois corresponde à fórmula molecular esperada após a oxidação de um álcool terciário cíclico com dez carbonos: perde-se dois hidrogênios (de C10H16O para C10H14O) ao formar a cetona.
  4. D C10H18O
    A alternativa D (C10H18O) apresenta um excesso de hidrogênios, sugerindo uma estrutura saturada e sem oxidação, incompatível com o processo descrito.
  5. E C11H16O
    A alternativa E (C11H16O) tem um carbono a mais do que o composto inicial, o que viola o princípio de conservação dos átomos, já que não houve quebra ou adição de átomos de carbono.

Flashcards

Perguntas pontuais sobre o tema desta questão. Toque no card para virar e use as setas para navegar.

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1. Por que álcoois terciários são mais resistentes à oxidação do que primários e secundários?
Álcoois terciários não possuem hidrogênio ligado ao carbono portador da hidroxila, dificultando a formação de carbonila e tornando a oxidação direta mais difícil.
2. Em que condições álcoois terciários podem ser oxidados a cetonas?
Álcoois terciários só são oxidados a cetonas sob condições drásticas, geralmente com agentes oxidantes muito fortes e, frequentemente, com rearranjos ou quebra de ligações.
3. Como a estrutura cíclica influencia a estabilidade de compostos carbonílicos?
A presença de um anel pode estabilizar a cetona formada, especialmente em ciclos de cinco ou seis membros, devido à menor tensão angular.
4. Qual é o impacto da oxidação de álcoois terciários na contagem de átomos da fórmula molecular?
Na oxidação de álcoois terciários para cetonas, o número de carbonos permanece igual, mas há perda de dois hidrogênios, reduzindo a fórmula molecular em H2.
5. Por que a oxidação de álcoois terciários não forma ácidos carboxílicos diretamente?
Porque não há hidrogênio no carbono ligado ao -OH para permitir a formação do grupo carboxila; assim, a oxidação direta para ácido não ocorre sem quebra da cadeia.
6. Como distinguir experimentalmente um álcool terciário de um secundário por reatividade frente à oxidação?
Álcoois secundários oxidam facilmente a cetonas com agentes moderados, enquanto terciários resistem à oxidação, exigindo condições muito mais enérgicas.
7. Qual é a principal diferença entre oxidação de álcoois em compostos acíclicos e cíclicos?
Em compostos cíclicos, a oxidação pode ser limitada pela rigidez do anel, dificultando rearranjos ou quebras, o que favorece a formação de cetonas estáveis sem ruptura do ciclo.

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