COMPOSTOS ORGÂNICOS EBULIÇÃO FUSÃO Temperatura P.E. P.F. Tempo Luiz Antônio Tomaz Turma 301

Uma substância pode ser sólida, líquida ou gasosa.       Uma substância pode ser sólida, líquida ou gasosa. Dependendo, é claro,da temperatura e da pressão em que se encontre.

ESCALA CELCIUS, FAHRENHEIT E KELVIN (topo)       Quase todos os corpos, com o aumento de temperatura, passam do estado sólido ao líquido e, daí, ao gasoso.

ESCALA CELCIUS, FAHRENHEIT E KELVIN (topo)       Toda mudança de estado é acompanhada de absorção ou de liberação o de energia. Na fusão de um sólido e na evaporação de um líquido há recebimento de energia do exterior.

ESCALA CELCIUS, FAHRENHEIT E KELVIN (topo)       Na condensação de um gás e na solidificação de um líquido há envio de energia ao exterior.

Energia (calor) fornecida Resumindo . . . Energia (calor) fornecida

Atração molecular menor O fornecimento de energia faz com que diminuam as forças de atração entre as moléculas, o que facilita a separação das mesmas. Atração molecular menor

Assim, quanto maiores forem as interações entre as moléculas, mais fortemente unidas estarão e mais difícil será a mudança de estado físico. (A) Gás (B) Líquido (C) Sólido

2. Forças intermoleculares Saliente-se que dois fatores estão diretamente ligados ao aumento dessas interações: Massa molecular (tamanho da molécula) 2. Forças intermoleculares

Massa molecular propano P.E. - 42 °C (231,1 K ) Massa molecular O aumento da massa molecular dificulta o desprendimento de uma molécula da fase sólida ou líquida, para passar, por exemplo, para a fase gasosa. n-octano P.E. 125,52 °C (398,7 K)

Forças intermoleculares Sendo mais intensas as forças de atração entre as moléculas, maior a dificuldade em separá-las; maiores são os pontos de fusão e de ebulição.

Forças intermoleculares APOLAR (dipolo . . .) POLAR MUITO POLAR instantâneo-induzido permanente-permanente pontes de hidrogênio > forças intermoleculares > P.F. e P.E.

Mas atenção ! ! ! Se quisermos comparar P.F. e P. E. de várias substâncias, precisamos manter constante um dos fatores. x METANO ETANO P.E. – 161ºC P.E. – 89ºC

As funções orgânicas Diante do que foi exposto até agora, a seguir, analisaremos pontos de fusão (P.F.) e de ebulição (P.E.), considerando-se algumas das principais funções orgânicas.

Hidrocarbonetos INEDI Sendo constituídos por moléculas apolares (ligações intermoleculares são dipolo instantâneo-dipolo induzido), não há interações muito fortes.

Decano, HC de cadeia longa. Hidrocarbonetos Mas essas forças aumentam com aumento das cadeias carbônicas (massas moleculares), aumentando também os P.F. e P.E. Decano, HC de cadeia longa.

Hidrocarbonetos SUBSTÂNCIA FÓRMULA P.E. (ºC) Metano CH4 - 161 Etano CH3CH3 - 89 Propano CH3CH2CH3 - 42 n- butano CH3 CH2 CH2CH3 -1 n-pentano CH3 CH2 CH2 CH2CH3 36 n-hexano CH3 CH2 CH2 CH2 CH2CH3 69 AUMENTO

Ainda os Hidrocarbonetos . . . Ramificação O que acontece quando, comparando dois hidrocarbonetos que têm massas moleculares equivalentes, um apresenta cadeia linear e outro com cadeia ramificada? 2-metil-pentano

Ainda os Hidrocarbonetos . . . Metil-butano, MM = 72u; P.E. = 28ºC(1 atm) Ainda os Hidrocarbonetos . . . Nesse caso, terá maior P.F. e de P.E. o de cadeia normal. É que a cadeia normal aumenta a superfície de contato, aumentando as forças intermoleculares. X AUMENTO n-pentano, M.M. = 72u; P.E. = 36ºC(1 atm)

Ainda os Hidrocarbonetos . . . A parafina, por exemplo, é sólida em temperatura ambiente. Atribui-se aos seus 30 atomos de carbono o alto ponto de fusão. A parafina é composta por alcanos (hidrocarbonetos).

Ainda os Hidrocarbonetos . . . Aliás, o fracionamento do petróleo, mistura de vários hidrocarbonetos, se baseia exatamente nesse fator determiante dos respectivos pontos de ebulição.

5 - Produtos consumíveis. Destilação fracionada do petróleo 1- Retirada do sal e da água, que se misturaram ao petróleo.  2 - Aquecimento do óleo em fogo direto a 320ºC e, então, ocorre separação.  3 – O petróleo é aquecido junto com vapor de água, facilitando a destilação. 4 - Saída dos produtos, já separados.. 5 - Produtos consumíveis.

Destilação fracionada do petróleo Quanto maior a quantidade de carbonos, maior o ponto de ebulição (P.E.).

INTERVALO DE TEMPERATURA PRINCIPAIS COMPONENTES Destilação fracionada do petróleo FRAÇÃO INTERVALO DE TEMPERATURA PRINCIPAIS COMPONENTES GLP -165º a 30ºC CH4  C2H6  C3H8 C4H10 Éter do petróleo 30º a 90ºC C5H12  C6 H14  C7H16 C8H18  C9H20  C10H22 Gasolina 30º a 200ºC C10H22 C11H24 C12H26 C13H28 C14H30 C15H32 Querosene 175º a 275ºC Moléculas maiores Óleos Lubrificantes  175º a 400ºC Parafina 350ºC Alcatrão resíduo Por essa tabela, podemos perceber que os gases são os primeiros  produtos a se separar do óleo bruto.

Álcoois Os álcoois são ótimos combustíveis, especialmente os de cadeia curta, por serem bastante energéticos. Poluem menos que os hidrocarbonetos e, fundamentalmente, são renováveis. CH3 – CH2 – CH2 – CH2 – CH2 – OH 1 - pentanol CH3 – CH2 – CH2 – CH2 – CH2 – OH

Álcoois Etanol δ+ Os álcoois, do ponto de vista de ligações intermoleculares, são muito polares, devido às pontes de hidrogênio. δ- Etanol Ponte de hidrogênio

Álcoois Quanto maior for a massa molecular (tamanho da molécula), maiores serão os pontos de fusão e de ebulição. M.M. = 74u; P.E. = 118ºC n-butanol

Álcoois A tabela mostra . . . SUBSTÂNCIA FÓRMULA (M.M.) P.E. (ºC) Metanol CH3OH (32) 64,5 Etanol CH3CH2OH (46) 78,3 1-propanol CH3CH2CH2OH (60) 97,0 1- butanol CH3 CH2 CH2CH2OH (74) 118,0 1-pentanol CH3 CH2 CH2 CH2CH2OH (88) 138,0 1-hexanol CH3CH2CH2CH2CH2CH2OH (102) 157,1 AUMENTO

Ramificação. Álcoois Os álcoois de cadeia normal possuem P.F. e P.E. maiores do que os de cadeia ramificada, desde que tenham M.M. equivalentes. 2-propanol M.M. = 74u; P.E. = 108ºC n-butanol M.M. = 74u; P.E. = 118ºC

Álcoois x poliálcoois O aumento do número de hidroxilas (- OH), faz com que aumentem P.F. e P.E., pois mais pontes de hidrogênio são formadas. etano-1, 2-diol M.M. = 62u; P.E. = 197,3 °C ã 1-propanol M.M. = 60u; P.E. = 97,0 °C

Álcoois x ácidos carboxílicos H Grupo funcional O Quanto às forças intermoleculares, álcoois e ácidos carboxílicos se assemelham, mas estes formam duas pontes de hidrogênio, sendo mais polares que os primeiros. O C

Álcoois x ácidos carboxílicos H C O O C H O As duas pontes de hidrogênio aumentam a polaridade.

Álcoois x ácidos carboxílicos As consequências disso . . . SUBSTÂNCIA FÓRMULA (M.M.) P.E. (ºC) Etanol Ácido metanoico CH3CH2OH (46) HCOOH (46) 78,3 100,5 1-propanol Ácido etanoico CH3CH2CH2OH (60) CH3COOH (60) 97,0 118,0

Ácidos carboxílicos x ácidos carboxílicos Como vimos,espera-se dos ácidos carboxílicos elevados P.F. e P.E., em especial com o aumento da cadeia carbônica. SUBSTÂNCIA FÓRMULA P.E. (ºC) Ácido metanoico CHOOH 100,5 Ácido etanoico CH3COOH 118,0 Ácido propanoico CH3CH2COOH 141,0 163,5 Carbox~ilicos

Outras funções orgânicas Quero dizer que, para outras funções orgânicas, valem os fatores analisados até o momento, ou seja, forças intermoleculares e tamanho da molécula.

O Aldeídos e cetonas C R1 R2 O grupo funcional dos aldeídos e das cetonas determina que as moléculas sejam polares (dipolo-dipolo permanente). Não há pontes de hidrogênio. Isso propicia P.F. e P.E. menos elevados em relação aos álcoois, por exemplo. Contudo, aumentam com o aumento da cadeia carbônica.

Aldeídos e cetonas SUBSTÂNCIA FÓRMULA P.E. (ºC) Metanal HCHO - 21 CH3CHO 20 Propanal Propanona CH3CH2CHO CH3 – CO – CH3 49 56 Butanal Butanona CH3CH2CH2CHO CH3 – CO – CH2CH3 76 80 AUMENTO

Fenois Os fenois são polares devido à presença do grupo – OH. Também são oobservadas as pontes de hidrogênio. Vale também para análise dos P.F. e P.E. o tamanho da molécula (M.M.). Curiosidade ! O “peeling” consiste na aplicação de fenol, um esfoliante da pele, resultando na destruição de partes da epiderme ou derme, seguida de regeneração dos tecidos com o surgimento de uma nova pele.

À direita, paciente 7 dias após”peeling” com fenol. Fenois Curiosidade ! Será o “peeling” seguro? O que leva as pessoa à realização de tal procedimento? À direita, paciente 7 dias após”peeling” com fenol.

Ortocresol, P.E.(ºC, 1 atm) = 191 Fenois Fenol, P.E.(ºC, 1 atm) = 182 Ortocresol, P.E.(ºC, 1 atm) = 191

Éteres Éter etílico (etoxietano) O éter etílico possui como propriedade característica a extrema volatilidade. Por quê?

Éteres O fraco momento dipolar (entenda-se moléculas apolares) propicia aos éteres baixos P.F. e P.F., comparando-se, por exemplo, com álcoois e fenois de M.M. próximas.

Éteres SUBSTÂNCIA FÓRMULA P.E. (ºC) Metoximetano H3COCH3 - 24 Metoxietano CH3OCH2CH3 8 Etoxietano CH3CH2OCH2CH3 35 Propoxibutano CH3CH2CH2OCH2CH2CH3 91 c AUMENTO

Éteres O éter dimetílico (DME) é o mais simples dos éteres. Atualmente, essa substância, por seu baixo P.E. e por não ser tóxica, vem sendo utilizada em “sprays” nas áreas de pintura, cosmética, ... , em substituição aos chamados CFC’s.

Os ésteres resultam da reação de ácido carboxílico com álcool . . . Etanoato de metila. Os ésteres resultam da reação de ácido carboxílico com álcool . . .

Tal reação é dita esterificação. Ésteres Ácido propanoico Etanol Propanoato de metila (ester) Água Tal reação é dita esterificação.

Ésteres Lembrando que flavorizantes são substâncias ou misturas, normalmente ésteres, acrescentadas a um alimento, bebida ou medicamento para suplementar ou modificar seu "flavor" próprio ou para mascarar o original.

Ésteres Por exemplo, acetato de etila possui odor agradável, semelhante ao de frutas sendo comercializado com o nome de acetila.

E quanto aos P.F. e P.E. dos ésteres? Perceba, primeiramente, as polaridades das moléculas de ácido carboxílico e de álcool, as quais dão origem aos ésteres.

Ésteres Entretanto, com o surgimento do grupo funcional característico dos ésteres não há polaridade significativa. Mais especificamente, não há pontes de hidrogênio.

Ésteres Assim, são líquidos com M.M. pequena e viscosos ou sólidos com M.M. maior, em temperatura ambiente.

Ésteres SUBSTÂNCIA FÓRMULA P.E. (ºC) Etanoato de metila H3CCOOCH3 57,5 Etanoato de etila H3CCOOCH2CH3 77,0 Etanoato de n-propila H3CCOOCH2CH2CH3 102,0 Etanoato de n-butila H3CCOOCH2CH2CH2CH3 126,0 c AUMENTO

Aminas Ponte de hidrogênio Além disso, podem formar pontes de hidrogênio (exceto aminas terciárias).

Aminas Trimetilamina Aminas têm geometria piramidal (derivados da amônia), resultando em significativa polaridade.

Cheiro de peixe: moléculas volatilizadas de metilamina. Aminas Apresentam P.F. e P.E. maiores do que dos hidrocarbonetos (apolares). Entretanto, nota-se que são menores do que os dos álcoois e dos ácidos carboxílicos. Cheiro de peixe: moléculas volatilizadas de metilamina.

Aminas Aminas terciárias têm P.F. e P.E. menores, pois não há presença de pontes de hidrogênio. Já as aminas secundárias (maiores M.M.) apresentam P.F. e P.E. mais elevados do que as secundárias.

Aminas SUBSTÂNCIA FÓRMULA P.E. (ºC) Metilamina H3C - NH2 - 7,5 Dimetilamina (H3C)2 - NH 7,5 Etilamina C2H5 - NH2 17,0 Dietilamina (C2H5)2 – NH 55,0 c AUMENTO

Amidas Nas amidas, as forças intermoleculares são do tipo polares e intensas. Além disso, os grupos carbonila e amina determinam várias pontes de hidrogênio. H H

Ureia: amida sólida em temperatura ambiente. Em consequência, os P.F. e P.E. das amidas são elevados, inclusive na comparação com álcoois e ácidos carboxílicos de M.M. equivalentes. Ureia: amida sólida em temperatura ambiente.

Uma questão de vestibular (ITA) – Assinale a alternativa que contém a afirmação falsa, comparando-se 1-propanol e 1-butanol: (A) A temperatura de ebulição do 1-butanol é maior. (B) Na maioria dos compostos orgânicos predominam ligações covalentes. (C) Nas condições de operação, a volatilidade do 1-butanol é maior. (D) O 1-propanol é mais solúvel em água. (E) O 1-butanol é mais solúvel em n-hexano.