Solubilidade De Compostos Organicos

As propriedades químicas dos compostos em geral se relacionam a maneira com a qual os mesmos participam de reações químicas.

As reações químicas se processam no sentido de promover uma maior estabilização dos reagentes, combinando-os na forma de produtos. Em outras palavras, reagentes que contêm grande quantidade de energia tendem a reagir facilmente e são ditos reativos. Quando se combinam para formar produtos, estabilizam sua alta energia na forma de novas ligações químicas (ligações mais fortes) ou mesmo a liberam na forma de calor. Entretanto, os reagentes têm reatividades diferentes frente a diferentes condições reacionais e frente a determinados substratos (outros reagentes). Por exemplo, o gás bromo não reage com metano em condições ambientes, mas o faz, rapidamente a 200°C; o íon hidróxido reage rapidamente com o cloreto de etila, fornecendo etanol, mas mais lentamente com cloreto de t-butila, fornecendo quantidade apreciável de metil-propeno, ao invés de somente t-butanol; os ésteres são hidrolisadoe em meio muito ácido ou muito alcalino, mas praticamente não o fazem em meio neutro.

O rumo das reações químicas é dado pela facilidade com a qual os átomos nas moléculas reagentes compartilham, doam ou recebem elétrons para formar novas ligações covalentes ou íons.

Para formar ligações, os átomos participam com seus orbitais atômicos contendo um, dois ou mesmo nenhum elétron. Quando contém um elétron desemparelhado há tendência ao compartilhamento, caso o outro elemento contenha também um elétron desemparelhado e tenham eletronegatividade próxima, formando em geral uma ligação covalente e, geralmente, apolar. Quando possuem eletronegatividades diferentes pode-se formar uma ligação covalente polar, podendo chegar ao caso extremo de formar uma ligação iônica (quando há transferência de elétrons de um átomo para outro, formando dois íons de cargas opostas).

Como sabemos, as ligações químicas são formadas por elétrons de orbitais atômicos de dois elementos que se emparelham em um orbital molecular. Quanto mais fácil for a formação do orbital molecular, mais forte poderá ser a ligação e mais rápida poderá ser a reação.

A formação e a ruptura das ligações químicas (orbitais moleculares) dependem da geometria dos orbitais atômicos envolvidos e do tipo e elemento considerado, quesito último que se relaciona ao tamanho do átomo envolvido. No caso de determinado átomo estar contido em um grupo maior, dependerá ainda da sua acessibilidade, ou seja, estrutura da molécula. É bem conhecida a influência da estrutura na reatividade do composto e daí a importância da teoria estrutural. Por exemplo, trialquil aminas são mais básicas que a amônia, e também melhores agentes nucleófilos. Entretanto, como agentes nucleófilos reagem lentamente devido ao impedimento estérico proporcionado pelos grupos substituintes.

É uma aproximação útil traduzir as propriedades químicas dos compostos orgânicos em acidez e basicidade já que estas se relacionam com o doar, receber e compartilhar de elétrons. Por isso, este tema introduz o estudo do mecanismos das reações orgânicas e é o tema do presente texto.

Propriedades químicas: ácidos e bases

Saltando das propriedades físicas para as propriedades químicas: temos rapidamente em revista um assunto, que embora bastante tecido, tem importância capital para o estudo da Química Orgânica: acidez e basicidade.

Diversas definições de ácido e base se têm proposto, todas elas, dependentes da faceta por que se encaram as propriedades acidez e basicidade. Vamos considerar seguidamente duas destas definições, virtude da sua particular utilidade.

Segundo a definição de Brnsted-Lowry, ácido é toda a substância que cede prótons e base toda a substância que os recebe. Ao dissolver-se em água, o ácido sulfúrico, H2SO4, cede prótons (núcleos de hidrogênio) à base H2O para formar um novo ácido, H3O+, e uma base, HSO4-. Ao reagir com o amoníaco, o cloreto de hidrogênio fornece prótons à base NH3 e forma-se o novo ácido NH4+ e a nova base CI-.

Adotada a definição de Brnsted-Lowry, segue-se que a força do ácido depende da tendência que ele possuir para ceder prótons. O ácido sulfúrico e o cloreto de hidrogênio são ácidos fortes porque tendem a ceder prótons muito facilmente; por conseqüência, o hidrogênio-sulfato, HSO4-, e o íon cloreto, Cl-, têm de ser necessariamente bases fracas, visto ser, neles, fraca a tendência para reter prótons. Nas reações que se acabam de citar, o ponto de equilíbrio favorece a formação do ácido mais fraco e da base mais fraca.

Se misturarmos uma solução de H2SO4 com uma solução aquosa de NaOH, o ácido H3O+ (íon hidrônio ou hidroxônio) cede um próton à base OH- para formar o novo ácido H2O e a nova base H2O.

Ao misturarmos uma solução aquosa de NH4CI com uma solução aquosa de NaOH, o ácido NH4+ (íon amônio) fornece um próton à base OH- e forma-se o novo ácido H2O e a nova base NH3. Em ambos os casos, a base forte, o íon hidróxido, recebe um próton e forma o ácido fraco H2O. Se dispusermos estes ácidos segundo ordem a seguir indicada, devemos necessariamente colocar as bases correspondentes (conjugadas) pela ordem oposta.

Força do ácido: H2SO4, HCl > H3O+ > NH4+ > H2O

Força da base: HSO4-, Cl- < H2O < NH3 < OH-

Analogamente à água, muitos compostos orgânicos que contêm oxigênio podem aceitar prótons e funcionar como bases; o álcool etílico e o éter etílico, por exemplo, formam os íons oxônio I e II.

Por questão de comodidade, designaremos, de futuro, freqüentemente, as estruturas do tipo I por álcool protonado e as estruturas do tipo II por éter protonado.

Segundo a definição de Lewis, base é toda a substância que pode fornecer um par de elétrons para a formação de uma ligação covalente, e ácido toda a substância que pode utilizar esse par de elétrons para formar uma ligação covalente. Deste modo, ácido é todo o aceitador de um par de elétrons e base é todo o doador de um par de elétrons. Esta é a mais geral de todas as definições de ácido e base, pois abrange todas as outras.

O próton é um ácido, porque, sendo deficiente em elétrons, necessita de um par, para completar a respectiva camada de valência. O íon hidróxido, o amoníaco e a água são bases, porque contêm pares de elétrons disponíveis. No trifluoreto de boro, BF3, o boro tem apenas seis elétrons na camada exterior e tende por isso a aceitar um par de elétrons, para a completar.