Trabalho de Química2012

Ácidos CarboxílicosÉsteresSais de ácidos Carboxílicos

Ácidos Carboxílicos

Os ácidos carboxílicos são compostos que apresentam como grupo funcional a carboxila, que é a união da carbonila com a hidroxila. Em fórmulas químicas, esses grupos são tipicamente representados como C OO H ou CO2H.

Fórmula Estrutural:

Esses compostos são ácidos fracos, mesmo assim são os compostos orgânicos mais ácidos. Quando têm mais de 10 carbonos, são conhecidos como ácidos graxos. No ser humano, esses ácidos estão presentes no suor, o que faz com que alguns animais reconheçam seus donos apenas pelo cheiro que exalam. Podem ser obtidos pela oxidação de álcoois ou aldeídos.

Classificações e nomenclatura

Ácidos monocarboxílicos

Identificação

São aqueles que apresentam na sua estrutura um único grupo funcional carboxila, onde R é um substituinte orgânico alquila, alquenila, arila ou hidrogênio.

Apresentam formula geral R - COOH

Nomenclatura

Oficial: Ácido (nome da cadeia carbônica derivada do hidrocarboneto) + ÓICO e vem acompanhado pelo nome do numero de carbonos existentes. ex.: CH3-CH2-COOH (ácido propanóico) em que PROP é usado pela existencia de 3 carbonos, AN por ser uma ligação simples e ÓICO por estar no grupo carboxila.

Usual: Nome, em geral, de origem latina ou grega.

Exemplo:

CH3 - COOH

Nomenclatura oficial: ácido etanóico (cadeia derivada do hidrocarboneto etano)

Nomenclatura usual: ácido acético ( do latim acetum que significa azêdo)

Principais ácidos monocarboxílicos

Ácido fórmico

Ácido acético

Ácido crotônico

Ácido sórbico

Ácido propiônico

Ácido butírico

Ácido acrílico

Ácido benzóico

Ácido cinâmico

ácidos graxos

Ácidos dicarboxílicos

Identificação

São os ácidos carboxílicos que apresentam na sua estrutura dois grupos funcionais carboxila, onde R é um radical orgânico.

Apresentam formula geral HOOC - R - COOH

Nomenclatura

Oficial: Ácido (nome da cadeia carbônica derivado do hidrocarboneto)DIÓICO

Usual: Nome , em geral,de origem do latim ou do grego.

Exemplo: HOOC - CH2 - COOH

Nomenclatura oficial: Ácido propanodióico (cadeia derivada do hidrocarboneto propano )

Nomenclatura usual: Ácido malônico

Nomenclatura usual: Ácido propanílico

Principais ácidos dicarboxílicos

ácido oxálico

ácido malônico

ácido succínico

ácido glutárico

ácido adípico

Ácido fumárico

Ácido oftálico

Ácido tereftálico

Propriedades

Físicas

São geralmente ácidos fracos, com apenas 1% de moléculas RCOOH dissociadas em íons a temperatura ambiente em solução aquosa.

São substâncias polares.

Podem, como os álcoois, formar dupla ligações de hidrogênio entre si ou com moléculas de outra espécie. Por essa razão, os ácidos carboxílicos apresentam praticamente o mesmo comportamento dos álcoois, quanto à solubilidade.

Os ácidos com até 4 carbonos são líquidos incolores, miscíveis com a água. Os ácidos de 5 a 9 carbonos são líquidos incolores e viscosos, muito pouco solúveis. Os ácidos com dez ou mais carbonos são sólidos brancos, semelhante à cera, insolúveis em água.

O ácido aromático mais simples, o ácido benzóico, por apresentar já elevado número de carbonos, não tem apreciável solubilidade em água. Os ácidos carboxílicos são solúveis em solventes menos polares, como o éter, o álcool, o benzeno.

Os ácidos alifáticos têm odor fraco ficando progressivamente de forte e irritante nos ácidos fórmico e acético. O odor se torna extremamente desagradável (semelhante à manteiga rançosa) nos ácidos butírico (4C), valérico (5C) e capróico (6C). Os ácidos com mais que 6 carbonos não têm muito odor, por serem pouco voláteis.

Comparando-se um ácido carboxílico e um álcool, ambos com o mesmo número de carbonos, o ácido terá maior ponto de ebulição, devido à formação de duas ligações de hidrogênio e não apenas uma, como no álcool.

Química

Reagem com bases para formar carboxilatos sais, nos quais o hidrogênio do grupo -OH é substituído por um ion metálico. Deste modo, ácidos etanóicos/acéticos reagem com bicarbonato de sódio para formar etanoato sódico (acetato de sódio), dióxido de carbono e água:

CH3COOH + NaHCO3 → CH3COONa + CO2 + H2O

Grupos carboxila também reagem com grupos amina para formar ligações peptídicas e com álcoois para formar ésteres.

Aplicações dos Ácidos Carboxílicos

Os ácidos carboxílicos encontram numerosas aplicações na indústria e no laboratório, mas sem dúvida os mais representativos são os ácidos fórmico e acético.Veja os seus principais usos:Ácido fórmico:Tingimento e acabamento de tecidosProdução de ácido oxálico e outros produtos orgânicosDesinfetante em medicina e na produção de bebidasFabricação de polímeros

Ácido acético:Produção de acetato de vinila (plástico PVA)Produção de anidrido acético e cloreto de vinila, importantes em sínteses orgânicas

Fabricação de ésteres, importantes como solventes, em perfumaria e essências artificiaisProdução de acetato de celulose (fibras têxteis artificiais)Na fabricação do vinagre

Ésteres

Ésteres são compostos orgânicos produzidos através da reação química denominada de esterificação: ácido carboxílico e álcool reagem entre si e os produtos da reação são éster e água. Suas moléculas possuem o grupo acilato (COO) ligado a dois radicais orgânicos(iguais ou não) ou a um radical orgânico e um hidrogênio. O grupo acilato dispõe-se na cadeia carbônica como um grupo carbonilo ligado ao oxigênio (heteroátomo). Assim, a fórmula geral dos ésteres é RCOOR’:

Métodos de preparação

Esterificação

Os ésteres podem ser preparados a partir da reação ácido (geralmente orgânico) com um álcool (o hidrogênio do ácido R-COOH é substituído por um grupo alquilo R") ou um cloreto ou anidrido de ácido com álcool ou fenol.

Na prática, de uma maneira genérica, a velocidade das reações de esterificação é acelerada pela presença de íons H+, por isto, adiciona-se um pouco de HCl, por exemplo, que atuará como catalisador. Numa reação de esterificação nunca se obtém 100% de rendimento em éster e água, pois somente uma parte do álcool e do ácido reagem, obtendo-se um equilíbrio com as quatro espécies químicas: álcool, ácido carboxílico, éster e água.

CH3COOH + C2H5OH ↔ CH3COOC2H5 + H2O

Como uma prática laboratorial, para catalisar a síntese do éster é adicionado um catalisador ácido, por exemplo, o ácido sulfúrico, em um balão de vidro. A solução contendo o ácido sulfúrico e os componentes deve ficar sob aquecimento por uma hora. A fim de a mistura não evaporar, deve-se adaptar um condensador de Allihn (um condensador de refluxo) ao balão com mangueiras conectadas á água em seu interior para que ocorra o resfriamento do tubo. Após a reação lavar o produto com água, neutralizar o ácido sulfúrico com uma solução de bicarbonato de sódio saturada e então separar o éster, que separa da água e forma uma camada menos densa, que pode ser separada da camada aquosa inferior.

Processo Petroquímico

Obtenção de ésteres a partir da reação de ácidos com alcenos:

Exemplo: Ácido propanóico + propeno → propanoato de isopropila

CH3-CH2-COOH + CH2=CH-CH3 → CH3-CH2-COO-CH(CH3)-CH3

Os ésteres também podem ser preparados a partir da reação de um cloreto ou anidrido de ácido com álcool ou fenol.

Propriedades

Físicas

Em geral, líquidos voláteis, incolores, de odor agradável àqueles que apresentam massas moleculares menores. Líquidos viscosos, xaroposos e gordurosos aqueles que massas moleculares médias. Sólidos com aspecto de cera aqueles que apresentam as maiores massas moleculares. Praticamente não apresentam polaridade molecular. Insolúveis em água, entretanto, solúveis em álcool. Como não apresentam pontes de hidrogênio possuem pontos de fusão e ebulição inferiores aos dos ácidos e álcoois de mesma massa molecular.

Químicas

Hidrólise

É uma reação química, em que um dos reagentes é a água. Através desta reação grandes moléculas como os lípidios, por exemplo, são decompostos em moléculas menores que os constituem.

Há basicamente dois tipos de hidrólise de ésteres: ácida e básica.

A hidrólise ácida ocorre em meio ácido e é um processo reversível, gerando um álcool e um ácido carboxílico:

R-COO-R1 + HOH R-COOH + HO-R1

A hidrólise básica, ou saponificação, é realizada em meio básico. Trata-se de um processo irreversível, gerando álcool e um sal de ácido carboxílico:

R-COO-R1 + BOH(aq) → R-COO-B+ + HO-R1

Onde BOH é uma base, por exemplo, KOH.

Saponificação

É a reação de um éster com uma base originando um sal orgânico e um álcool.

Exemplo: Etanoato de metila + NaOH → etanoato de sódio + álcool metílico

CH3-COO-CH3 + NaOH → [CH3-COO][Na] + CH3-OH

Ou seja, a reação orgânica descrita ocorre quando misturamos algum tipo de Ester (gordura vegetal ou animal; óleos; essências de frutas, flores e madeira; nas ceras de

carnaúba e abelha, etc....) com hidróxido de sódio (soda cáustica) ou potassa cáustica, que pode ser encontrada na cinza vegetal. O calor produzido ao misturar-se os óleos ou gorduras, um álcali e água pura é suficiente para iniciar-se a reação química. Essa reação pode originar um sal orgânico e um álcool.

A saponificação pode ser aplicada em:

produção de flavorizantes para a produção de refrescos, doces, pastilhas, xaropes, balas e etc.

produção de sabões; como medicamentos; produção de perfumes e cosméticos; na alimentação.

Resumindo: saponificar é converter um corpo graxo em sabão ou em outras substâncias.

Ocorrências

Existem três classificações para os ésteres, eles podem se encontrar na forma de essências, óleos ou ceras, dependendo da reação e dos reagentes.

Essências

Ésteres nessa forma são obtidos através da reação com ácidos e álcoois de cadeia curta. Este produto de ésteres é muito usado em indústrias de alimentos, ele permite a atribuição de diferentes sabores e aromas aos produtos artificiais.

Sabe aquele sabor e aroma de frutas que encontramos em gomas de mascar, refrescos artificiais, gelatinas, bombons, qual a substância responsável por este efeito? São as essências de ésteres, os flavorizantes também conhecidos como aromatizantes. Veja os exemplos: Antranilato de metila: alimentos com sabor artificial de uva possuem esse aromatizante do grupo de ésteres, os refrescos de uva são um exemplo. Acetato de pentila: constituinte do aroma artificial de banana. Etanoato de butila: essência que confere o sabor de maçã verde às balas e gomas de mascar. Butanoato de etila: esse éster confere o aroma de abacaxi a alimentos. Metanoato de etila: é responsável pelo aroma artificial de groselha. Acetato de propila: o sabor artificial de pêra das gomas de mascar se deve à presença deste éster.

Óleos

Os produtos derivados de ésteres neste estado são muito usados no nosso dia-a-dia. Também na forma de gorduras, estão presentes em nossa alimentação, a seguir exemplos de ésteres na forma de óleos e gorduras:

Éster dos ácidos linoléico e oléico: óleo de soja presente na refeição diária.

Os ésteres que derivam apenas de um álcool, como a glicerina ou propanotriol, como o próprio nome já diz, trata-se de um álcool com três hidroxilas, a reação acontece com três ácidos, sendo assim, o produto será um triéster. Esse produto corresponde ao óleo de soja, já citado, azeite de oliva, manteiga ou margarina.

Estearina: é encontrado na gordura animal conhecida como sebo, é matéria prima para a fabricação de sabonetes e sabões.

Ceras

Quando álcoois com elevado número de carbonos reagem com ácidos surge uma nova forma de ésteres; as ceras. As mais conhecidas são a cera de abelha e a cera de carnaúba, elas servem para fabricar velas, graxas para sapatos, ceras para pisos, entre outras.

Sais de Ácidos CarboxílicosOs sais orgânicos derivados de ácidos carboxílicos são obtidos através de reações de neutralização, também denominadas salificação. Nesse tipo de reação, um ácido, que no caso é o ácido carboxílico, reage com uma base, originando sal e água. Observe o exemplo genérico abaixo:

Observe que um ânion, proveniente do ácido carboxílico, une-se a um cátion metálico ou amônio (NH4

+), fornecido pela base. Assim, o grupo funcional que distingue os sais derivados de ácidos carboxílicos é exatamente o ânion carboxilato:

O ácido carboxílico pode se regenerar em meio aquoso, visto que esses sais são iônicos e, na presença de água, sofrem hidrólise.

Nomenclatura

A nomenclatura dos sais derivados de ácidos carboxílicos é feita a partir do nome do ânion, mudando a terminação ico do ácido carboxílico correspondente por ato. Posteriormente, usa-se o seguinte esquema:

Nome do ânion + de + Nome do cátion = Nome do sal

Veja o exemplo abaixo de como isso se aplica:

Questões resolvidas

1. (enem-2009) Sabões são sais de ácidos carboxílicos de cadeia longa utilizados com a finalidade de facilitar, durante processos de lavagem, a remoção de substâncias de baixa solubilidade em água, por exemplo, óleos e gorduras. A figura a seguir representa a estrutura de uma molécula de sabão. Em solução, os ânions do sabão podem hidrolisar a água e, desse modo, formar o ácido carboxílico correspondente. Por exemplo, para o estearato de sódio, é estabelecido o seguinte equilíbrio:

CH3(CH2)16COO–

+ H2OCH3(CH2)16COOH + OH–Uma vez que o ácido carboxílico formado é pouco solúvel em água e menos eficiente na remoção de gorduras, o pH do meio deve ser controlado de maneira a evitar que o equilíbrio acima seja deslocado para a direita. Com base nas informações do texto, é correto concluir que os sabões atuam de maneiraA)mais eficiente em pH básico.B)mais eficiente em pH ácido.C)mais eficiente em pH neutro.D)eficiente em qualquer faixa de pH.E)mais eficiente em pH ácido ou neutro

2.O composto representado pela fórmula

I. apresenta as funções álcool e ácido carboxílico.II. é formado por moléculas planas.III. possui fórmula mínima CHO .

Dessas afirmativas(a) apenas I é correta.(b) apenas II é correta.(c) apenas III é correta.(d) apenas II e III são corretas.(e) todas são corretas.

HO C COOH

H

CH3

3.(UFLavras-MG) O butirato de etila, largamente utilizado na indústria, é a molécula que confere sabor de abacaxi a balas, pudins, gelatinas, bolos e outros. Esse composto é classificado como

a) álcoolb) ésterc) aldeídod) ácidoe) cetona

4. (UFV-MG) O herbicida conhecido como dicamba tem a estrutura:

As funções oxigenadas presentes no composto são:

a) Aldeído e éterb) Ácido carboxílico e éterc) Cetona e álcoold) Éster e álcoole) Ácido carboxílico e fenol

5. Os aldeídos de alto peso molecular têm odores agradáveis e são usados na fabricação de perfumes, cosméticos, sabões. O citral, por exemplo, tem forte sabor de limão e é usado como aromatizante cítrico, conheça sua fórmula estrutural:

a) qual o nome científico do citral?3,7-dimetil-2,6-octadienal

b) qual a fórmula molecular desse composto?C10H16O

c) o citral possui apenas carbonos primários?não, o citral possui também carbonos secundários, como o localizado na extremidade inferior da molécula.

6.(UFPeI-RS) As essências artificiais são destinadas ao uso, em perfumaria e saboaria, para a composição de perfumes de flores. Assim, a essência artificial de rosas é constituída de geraniol, citronelol, formiato de citronelila, butirato de citronelila etc.

A nomenclatura oficial para o citronelol é:

a) 2,6 dimetil octanol

b) 3,7 dimetil octanol

c) 2,6 dimetil-6-octeno-1-ol

d) 3,7 dimetil-6-octeno-1-ol

e) 2,6 dimetil-3-octeno-1-ol

7.(FUVEST 2010) Em um experimento, alunos associaram os odores de alguns ésteres a aromas característicos de alimentos, como, por exemplo:

Analisando a fórmula estrutural dos ésteres apresentados, pode-se dizer que, dentre eles, os que têm cheiro de:

maçã e abacaxi são isômeros.

banana e pepino são preparados com álcoois secundários.

pepino e maçã são heptanoatos.

pepino e pera são ésteres do mesmo ácido carboxílico.

pera e banana possuem, cada qual, um carbono assimétrico.

8.(PUC-RIO 2008)O ácido lático, obtido a partir da fermentação do leite, possui a seguinte fórmula estrutural:

A seu respeito, está correto afirmar que:

possui caráter básico devido à presença de duas hidroxilas;

na reação com hidróxido de cálcio produz o lactato de cálcio de

fórmula:

as ligações que ocorrem entre os átomos de carbono e de hidrogênio são de natureza iônica;

o número de oxidação médio do carbono é zero;

na sua combustão completa ocorre formação de monóxido de carbono e água.

9. (Covest-2007- mod.) Analise as estruturas abaixo:

Julgue como VERDADEIRAS ou FALSAS as afirmativa a seguir a respeito dos compostos acima:

a) A estrutura A apresenta duas funções orgânicas: álcool e ácido carboxílico, ligadas a um anel aromático.

Falso: A estrutura A apresenta duas funções orgânicas: fenol e ácido carboxílico, ligadas a um anel aromático.

b) O composto B também apresenta duas funções orgânicas: cetona e éster.

Falso: O composto B também apresenta duas funções orgânicas: cetona e éter.

c) O composto C é uma amina terciária: trietilamina. As aminas apresentam um caráter básico em razão do par de elétrons livre do nitrogênio.

Verdadeiro: O composto C é uma amina terciária: trietilamina. As aminas apresentam um caráter básico em razão do par de elétrons livre do nitrogênio.

d) O composto D é um aldeído.

Verdadeiro: O composto D é um aldeído.

e) Se misturarmos os compostos A e C, em um solvente orgânico, deverá ocorrer a formação de um sal orgânico.

Verdadeiro: Se misturarmos os compostos A e C (ácido + base) em um solvente orgânico deverá ocorrer a formação de um sal orgânico.

10. U. Salvador-BA A estrutura acima representa essência de limão, largamente utilizada na indústria de alimentos. Em relação a essa estrutura, pode-se afirmar:

a) Apresenta grupamento carboxila.

b) Tem cadeia aberta e heterogênea.

c) Possui ligações iônicas e covalentes.

d) Não possui isômeros.

e) É um aldeído insaturado

11. UFPI Amburosídeo (Phytochemistry 50, 71-74, 2000), cuja estrutura é dada abaixo, foi isolada de Amburana cearensis (imburana-de-cheiro ou cumaru) na busca pelo princípio ativo responsável pela atividade antimalárica da mesma. Escolha a alternativa que apresenta quatro funções orgânicas presentes no Amburosídeo B.

a) Fenol; Cetona; Ácido carboxílico; Álcool.

b) Cetona; Éter; Éster; Álcool.

c) Cetona; Éter; Ácido carboxílico; Álcool.

d) Fenol; Éter; Éster; Álcool.

e) Fenol; Cetona; Éter; Álcool.

12. UEMS A aspirina (ácido acetil-salicílico) analgésico usado para combater a dor de cabeça, tem a seguinte fórmula estrutural:

Pode-se afirmar que a aspirina possui as funções orgânicas:

a) aldeído e éster. b) ácido carboxílico e éter. c) ácido carboxílico e éster. d) cetona e ácido carboxílico. e) aldeído e cetona.