A Identificação de Grupos Orgânicos

Experimento 1: Identificação de Grupos Orgânicos

INTRODUÇÃO TEÓRICA

A presença, ou ausência de grupos funcionais, pode ser deduzida por métodos espectroscópicos ou por métodos químicos. Embora, atualmente os métodos espectroscópicos sejam uma rotina no laboratório, onde é necessária uma caracterização estrutural de compostos orgânicos e, portanto os métodos químicos sejam um procedimento praticamente do passado e quase que obsoleto, em certos casos pode ainda complementar, por exemplo, a informação obtida a partir da análise de um espectro do infravermelho.

Contudo, não devemos esquecer que antes do advento dos métodos espectroscópicos, como o infravermelho, ultravioleta-visível, ressonância magnética nuclear e espectrometria de massa, a determinação das propriedades químicas era de primordial importância para a identificação, caracterização e determinação da estrutura de compostos orgânicos puros. Verifica-se que muitos dos resultados de reações de substâncias contendo certos grupos funcionais com determinados reagentes e condições reacionais são específicos e razoavelmente característicos. Desta forma, estes reagentes e condições reacionais servem para distinguir substâncias com diferentes grupos funcionais e, portanto, como indicação da presença ou ausência desses mesmos grupos em substâncias cuja estrutura é desconhecida.

Quando um átomo ou um grupo de átomos substitui um átomo de hidrogênio ou de carbono, num hidrocarboneto, origina um hidrocarboneto substituído. O átomo ou grupo de átomos substituintes é normalmente referido como grupo funcional, o qual confere propriedades características ao composto. Dentro dos diferentes hidrocarbonetos, ainda podemos considerar como grupo funcional, com características reativas bem diferenciadas, os alcanos, alcenos, alcinos e compostos aromáticos.

Na Tabela 1 são indicados alguns dos principais grupos funcionais dos compostos orgânicos.

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Existe um conjunto de testes capazes de distinguir entre grupos funcionais ou indicativos da presença, ou ausência, de certos grupos funcionais em substâncias de estrutura desconhecida. A comparação dos resultados destes testes, em amostras de substâncias de estrutura desconhecida, com algumas de estrutura conhecida permite, em muitos casos, esboçar sobre a natureza do grupo funcional presente na substancia de estrutura desconhecida.

No entanto, substâncias diferentes com o mesmo grupo funcional podem por vezes dar resultados ligeiramente diferentes. Põe-se então a questão de quanto diferente podem ser os resultados até se concluir que as substâncias contêm diferentes grupos funcionais. Em certos casos serão apenas casos limite. Noutros casos particulares as substâncias podem reagir de um modo atípico podendo dar um tanto um teste “positivo falso” (comportando-se como se possuísse o grupo funcional, quando na realidade não o tem), como um teste “negativo falso” (comportando-se como se não possuísse o grupo funcional, quando na realidade o tem). Isto é devido principalmente ao fato de que a maioria destes testes não são completamente específicos ou característicos. Finalmente deve ser referido que podendo estes testes serem muito sensíveis, a presença de uma pequena quantidade de substância contaminante pode ser suficiente para indiciar um teste “positivo”.

A incerteza na interpretação destes testes pode ser diminuída através da realização de testes em compostos de estrutura conhecida. Estas substâncias devem ser tanto compostos conhecidos por darem resultados típicos e normais, ou ainda melhor, substâncias que sejam muito estruturalmente similares (especialmente se contiver mais que um grupo funcional) à estrutura da substância desconhecida em estudo.

No registro dos resultados destes testes deve-se ter um cuidado especial no modo como estes se descrevem. Assim, e como exemplo, em vez de uma antecipada tentativa de conclusão tipo “teste positivo para cetonas” deve-se alternativamente descrever cuidadosamente o observado tipo “precipitação de cristais amarelos alaranjados ao fim de 30 minutos após adição de duas gotas da substância desconhecida”. Isto porque é impossível reinterpretar conclusões, apenas dados/observações. Se as conclusões tiradas forem inconsistentes, fica-se sem maneira de reinterpretá-las pelo que apenas se perdeu tempo. Pelo contrário, os dados podem ser sempre reinterpretados até se obterem conclusões consistentes.

Existem centenas de testes qualitativos que podem ser usados para caracterizar. Na tabela 2 são apresentados apenas alguns exemplos mais representativos, tendo sido escolhidos visto envolverem alguns dos grupos funcionais mais familiares.

Tabela 2. Testes qualitativos para identificação de grupos funcionais.

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1.Teste para Alcanos

Hidrocarbonetos são compostos que contêm apenas os elementos carbono e hidrogênio. De acordo com as suas propriedades químicas, os hidrocarbonetos dividem-se em três subgrupos: hidrocarbonetos saturados, insaturados e aromáticos. Os hidrocarbonetos saturados são normalmente referidos como alcanos. Todas as ligações C-C e C-H nos alcanos são ligações simples e são relativamente inertes ao ataque químico. A sua reação mais característica é a combustão, formando CO2 e H2O como produtos, tal como acontece com o propano:

C3H8 + 5 O2 → 3 CO2 + 4 H2O

Os alcanos reagem lentamente com cloro e bromo, havendo substituição de um átomo de hidrogênio por um átomo de halogênio como se evidencia na seguinte equação:

C3H8 + Br2 → C3H7Br + HBr

2.Teste para Alcenos e Alcinos

Os hidrocarbonetos insaturados subdividem-se ainda em dois grupos: os alcenos e os alcinos. Os alcenos têm, pelo menos, uma ligação C=C e os alcinos têm, pelo menos, uma ligação C≡C no composto. Estas ligações duplas e triplas, designadas por ligações insaturadas, são quimicamente mais reativas do que as ligações simples nos alcanos. Os testes mais utilizados para a detecção de ligação C-C múltipla (alquenos e alquinos) em amostras orgânicas são o da adição de bromo e da oxidação com permanganato (teste de Bayer).

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