Download - EBULIÇÃO Luiz Antônio Tomaz Turma 301 Tempo Temperatura P.E. P.F. FUSÃO COMPOSTOS ORGÂNICOS
EBULIÇÃO
Luiz Antônio Tomaz
Turma 301
Tempo
Te
mp
era
tura
P.E.
P.F.
FUSÃO
COMPOSTOS ORGÂNICOS
Uma substância pode ser sólida, líquida ou gasosa.
Dependendo, é claro,da temperatura e da pressão em que se encontre.
Quase todos os corpos, com o aumento de temperatura, passam do estado sólido ao líquido e, daí, ao gasoso.
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.
Na condensação de um gás e na solidificação de um líquido
há envio de energia ao exterior.
Resumindo . . .
Energia (calor) fornecida
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
Saliente-se que dois fatores estão diretamente ligados ao aumento dessas interações:
1. Massa molecular (tamanho da molécula)
2. Forças intermoleculares
O aumento da massa molecular dificulta o
desprendimento de uma molécula da fase sólida ou líquida, para passar,
por exemplo, para a fase gasosa.
Massa molecular
propano
P.E. - 42 °C (231,1 K )
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(dipolo . . .)
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 ETANOP.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
Sendo constituídos por moléculas apolares (ligações intermoleculares são dipolo instantâneo-dipolo induzido), não há
interações muito fortes.
INEDI
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
AU
ME
NT
O
Ainda os Hidrocarbonetos . . .
O que acontece quando, comparando dois
hidrocarbonetos que têm massas moleculares
equivalentes, um apresenta cadeia linear e outro com
cadeia ramificada?
Ramificação
2-metil-pentano
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.
n-pentano, M.M. = 72u; P.E. = 36ºC(1 atm)
Metil-butano, MM = 72u; P.E. = 28ºC(1 atm)
X
AU
ME
NT
O
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.
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
Destilação fracionada do petróleo
Quanto maior a quantidade de carbonos, maior o ponto de ebulição (P.E.).
FRAÇÃOINTERVALO 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 maioresÓleos
Lubrificantes 175º a 400ºC Moléculas maiores
Parafina 350ºC Moléculas maiores
Alcatrão resíduo Moléculas maiores
Por essa tabela, podemos perceber que os gases são os primeiros produtos a se separar do óleo bruto.
Destilação fracionada do petróleo
CH
3 –
CH
2 –
CH
2 –
CH
2 –
CH
2 –
OH
Os álcoois são ótimos combustíveis, especialmente os de cadeia curta, por serem bastante energéticos. Poluem menos que os hidrocarbonetos
e, fundamentalmente, são renováveis.
1 - pentanol
Álcoois
Álcoois
Os álcoois, do ponto de vista de ligações intermoleculares, são muito polares, devido às
pontes de hidrogênio.
Ponte de hidrogênio Etanol
Etanol
δ+
δ-
Álcoois
Quanto maior for a massa molecular (tamanho da
molécula), maiores serão os pontos de fusão e de ebulição.
n-b
uta
no
l
M.M
. = 7
4u
; P
.E. =
11
8ºC
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
AU
ME
NT
O
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.
n-butanol
M.M. = 74u; P.E. = 118ºC
2-propanol
M.M. = 74u; P.E. = 108ºC
Ramificação.
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
1-propanol
M.M. = 60u; P.E. = 97,0 °C
Álcoois x ácidos carboxílicos
Quanto às forças intermoleculares, álcoois e ácidos carboxílicos se assemelham, mas
estes formam duas pontes de hidrogênio, sendo mais polares
que os primeiros.
H
O
O
C
Grupofuncional
Álcoois x ácidos carboxílicos
H
H
O
O
C
C
O
O
As duas pontes de hidrogênio aumentam a polaridade.
Álcoois x ácidos carboxílicos
As consequências disso . . .
SUBSTÂNCIA FÓRMULA (M.M.) P.E. (ºC)
EtanolÁcido metanoico
CH3CH2OH (46)
HCOOH (46)
78,3100,5
1-propanolÁcido etanoico
CH3CH2CH2OH (60)
CH3COOH (60)
97,0118,0
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
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.
Aldeídos e cetonas
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.
O
CR1 R2
Aldeídos e cetonas
SUBSTÂNCIA FÓRMULA P.E. (ºC)
Metanal HCHO - 21
Etanal CH3CHO 20
PropanalPropanona
CH3CH2CHO
CH3 – CO – CH3
4956
ButanalButanona
CH3CH2CH2CHO
CH3 – CO – CH2CH3
7680
AU
ME
NT
O
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.
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.
Fenois
Fenol, P.E.(ºC, 1 atm) = 182 Ortocresol, P.E.(ºC, 1 atm) = 191
Éteres
O éter etílico possui como propriedade característica a extrema volatilidade.
Por quê?
Éter etílico(etoxietano)
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
AU
ME
NT
O
c
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.
Ésteres
Os ésteres resultam da reação de ácido carboxílico com álcool . . .
Etanoato de metila.
Ésteres
Tal reação é dita esterificação.
Ácido propanoico Etanol Propanoato de metila(ester)
Água
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.
Ésteres
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
AU
ME
NT
O
Aminas
Além disso, podem formar pontes de hidrogênio
(exceto aminas terciárias).
Ponte de hidrogênio
Aminas
Aminas têm geometria piramidal (derivados da amônia), resultando em significativa polaridade.
Trimetilamina
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
AU
ME
NT
O
c
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
Amidas
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.