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QUÍMICA ORGÂNICA Álcoois e fenóis nomenclatura estrutura química e propriedades físicas prima para a produção de formaldeído ácido acético entre outros O etanol por sua vez é produzido por fermentação de grãos e açúcares purificado por destilação e muito utilizado como solvente ou interme diário químico em outras reações industriais Da mesma forma os fenóis também são abundantes na natureza e servem como intermediários na síntese industrial de diversos produtos como adesivos e antissépticos Neste capítulo você vai aprender a reconhecer e a caracterizar esses compostos no que tange à nomenclatura às propriedades físicas e à acidez Álcoois e fenóis União Internacional de Química Pura e Aplicada Álcoois e fenóis são substâncias orgânicas oxigenadas ambas caracterizadas pela presença do grupo funcional OH Enquanto os álcoois apresentam a hidroxila ligada a um carbono saturado os fenóis têm esse grupamento ligado diretamente a um anel benzênico Nomenclatura Álcoois Os álcoois são compostos orgânicos caracterizados por um grupo funcio nal OH ligado a carbono saturado com hibridização sp3 e que apresenta apenas ligações sigmas ou simples Figura 1 Comparado com os alcanos os álcoois seriam o correspondente à substituição de um grupo alquila pelo grupo hidroxila Quanto à cadeia carbônica os álcoois podem apresentar cadeias abertas fechadas ou mistas desde que a hidroxila esteja ligada a um carbono Assim como outros compostos químicos os álcoois apresentam uma nomenclatura oficial estabelecida pela IUPAC e também uma nomencla tura mais usual a qual geralmente é a mais utilizada para se referir a esses compostos MCMURRY 2005 Álcoois e fenóis nomenclatura estrutura química e propriedades físicas 2 Fenóis Figura 1 Representação da formação do orbital molecular sp3 pela hibridização de 1 orbital atômico s e 3 orbitais atômicos p do carbono Fonte Adaptada de Bruice 2006 Em relação à nomenclatura oficial dos álcoois deve ser levado em con sideração o tamanho da cadeia carbônica número de carbonos a saturação da cadeia presença de ligações duplas ou triplas a presença e a localização das ramificações e a posição do grupo hidroxila Figura 2 A seguir segue um passo a passo para obter a nomenclatura oficial dos álcoois 1 reconhecer a cadeia principal que compõe a molécula em geral é a cadeia contínua mais longa desde que contenha o grupo hidroxila 2 numerar a cadeia principal iniciando pela extremidade mais próxima da hidroxila 3 quando necessário devese enumerar o carbono ao qual está ligado a hidroxila de forma que fique o menor número possível necessário para álcoois a partir de 3 carbonos 4 quando houver ramificações na cadeia principal elas devem ser enume radas pelo carbono a que estão ligadas e citadas em ordem alfabética 3 Álcoois e fenóis nomenclatura estrutura química e propriedades físicas 5 por fim a nomenclatura oficial insere a terminação OL para os álcoois conforme a Figura 3 Figura 2 Representação de uma cadeia carbônica do grupo funcional álcool com a identificação da cadeia principal e seus radicais Fonte Adaptada de Bruice 2006 Figura 3 Nomenclatura de álcoois segundo a IUPAC Intermediário Prefxo Sufxo Quantidade de carbonos Tipo de ligação entre carbonos Grupo funcional álcool ol Quanto à nomenclatura usual seguese a ordem demonstrada na Figura 4 Figura 4 Nomenclatura usual de álcoois Intermediário Inicial Sufxo Álcool Nome do grupo orgânico Ico Álcoois e fenóis nomenclatura estrutura química e propriedades físicas 4 Para melhor entender a nomenclatura oficial dos álcoois segue o mesmo exemplo da Figura 5 Exemplos das etapas de construção de nomenclaturas Veja a Figura 5 5metilhexan3ol Álcool hexílico Nome ofcial IUPAC Usual OH H3C CH CH2 CH3 CH3 CH CH2 6 5 4 3 2 1 metil Figura 5 Construção de nomenclaturas No caso dos álcoois cíclicos álcoois cíclicos por exemplo é atribuído o número 1 automaticamente ao carbono ligado ao grupo funcional Figura 6 Figura 6 Representação do 3metil ciclo hexanol um álcool cíclico com ramificação Fonte Adaptada de Bruice 2006 5 Álcoois e fenóis nomenclatura estrutura química e propriedades físicas Figura 8 Representação de um fenol com a identificação do carbono que contém a ramificação Fonte Adaptada de Bruice 2006 A nomenclatura IUPAC também permite a utilização do sufixo OL em vez do termo hidroxi Dessa forma é comum a utilização de prefixos que representam a posição de um ligante relativamente à posição da hidroxila conforme Figura 9 Figura 9 Nomenclatura de fenóis segundo a IUPAC Intermediário Prefxo Sufxo Orto carbono 2 Meta carbono 3 Para carbono 4 Nome do aromático correspondente OL 7 Álcoois e fenóis nomenclatura estrutura química e propriedades físicas Para melhor entender a nomenclatura oficial dos fenóis seguem alguns exemplos listados no Quadro 1 Nome oficial IUPAC Usual hidroxibenzeno Fenol 12metil hidroxibenzeno Ortometilfenol conhecido também como cresol ou creolina αhidroxinaftaleno Naftol conhecido também como naftalina Quadro 1 Nomenclatura usual de fenóis Classificação Existem diversos critérios para a classificação de álcoois e fenóis Os álcoois podem ser classificados conforme os critérios explicitados no Quadro 2 Álcoois e fenóis nomenclatura estrutura química e propriedades físicas 8 Quadros 2 Classificação dos álcoois Posição do radical Alcool primário o grupo OH se liga ao carbono primário ou seja aquele que está ligado a mais um outro carbono R CH2 OH Secundário o grupo OH se liga ao carbono secundário ou seja aquele que está ligado a mais dois outros carbonos R CH OH R Terciário o grupo OH se liga ao carbono terciário ou seja aquele que está ligado a mais três outros carbonos R R C OH R Quantidade de grupos funcionais OH Monoálcoois apresentam apenas 1 hidroxila Dialcoois dióis apresentam 2 hidroxilas Triálcoois trióis ou polialcoois apresentam 3 ou mais hidroxilas Saturação da cadeia Saturados têm ligações simples entre carbonos Insaturados têm pelo menos uma ligação dupla ou tripla entre carbonos desde que não seja o carbono que está ligado ao grupo hidroxila Note que este grupo funcional não está ligado diretamente ao carbono com ligação dupla essa característica define os enóis OH H2C CH CH CH3 Aromáticos ocorre quando um anel benzeno está ligado à cadeia carbônica que contém uma hidroxila Note que a hidroxila não é diretamente ligada ao anel benzeno essa característica define os fenóis R representa a cadeia de carbonos sendo que R e R representam cadeias que podem ser diferentes entre si Já os fenóis podem ser classificados conforme os critérios listados no Quadro 3 Posição da ramificação Orto ramificação está ligada ao carbono 2 sendo que o 1 está ligado ao grupo funcional OH Exemplo ortocresol OH CH3 Meta ramificação está no carbono 3 Exemplo metacresol OH CH3 Para ramificação está no carbono 4 Exemplo paracresol OH CH3 Quantidade de grupos funcionais OH Monofenol apresenta apenas 1 hidroxila Difenol apresenta 2 hidroxilas OH OH Trifenol apresenta 3 hidroxilas Quadro 3 Classificação dos fenóis Álcoois e fenóis mais comuns Álcool isopropílico isopropanol ou propan2ol muito utilizado na lim peza de componentes eletrônicos sensíveis à eletrostática em razão da sua característica de ser mais apolar que o álcool comum Álcoois e fenóis nomenclatura estrutura química e propriedades físicas 10 Metanol álcool metílico por ter solubilidade infinita por ser uma molécula pequena é utilizado como solvente industrial na indústria de plásticos e como combustível em algumas categorias de corridas automobilísticas O metanol já foi amplamente utilizado como combustível Porém durante a combustão dele era gerada uma chama transparente que dificultava o controle em casos de incêndio Além de ser tóxico e corrosivo pode levar à cegueira e à morte quando ingerido pois sua metabolização resulta em aldeído fórmico que por sua vez resulta em ácido fórmico Hoje as suas principais utilizações são na síntese de formaldeído formol e como solvente de tintas e vernizes Etanol álcool etílico produzido por fermentação a partir da canadeaçúcar é utilizado principalmente para a fabricação de bebidas e combustível No Brasil existe tolerância zero para o consumo de álcool associado ao ato de dirigir O indivíduo não deve apresentar níveis de etanol no sangue ou seja nenhuma quantidade de álcool é tolerada Para tanto a polícia utiliza etilômetros conhecidos como bafômetros para medir a quantidade de álcool no sangue de motoristas por meio de uma reação química que utiliza o etanol como produto Resumidamente o etanol é oxidado na reação com o agente oxidante dicromato de potássio de coloração laranja com o catalisador ácido sulfúrico formando ácido acético e sulfato de cromo de coloração verde Quanto mais intensa a coloração maior a quantidade de etanol circulante no indivíduo Fenol O fenol e seus derivados são comumente utilizados como bactericidas e desinfetantes de instrumentos cirúrgicos Dois derivados popularmente conhecidos são a creolina e a naftalina 11 Álcoois e fenóis nomenclatura estrutura química e propriedades físicas O fenol apesar de ser tóxico e corrosivo ainda é utilizado na indústria como matériaprima para fabricação de corantes o preparo de resinas e a pro dução de aspirina ácido pícrico cresóis e também fenolftaleína um indicador ácidobase amplamente utilizado em processos de titulação em laboratórios MCMURRY 2005 Em razão da toxicidade o fenol vem sendo substituído pelos seus derivados por exemplo o 13benzenodiol dihidroxibenzeno ou resorcinol utilizado no tratamento de manchas de pele causadas por acnes sol e envelhecimento precoce e o 246trinitrofenol ácido pícrico ou picrato de butambeno usado em pomadas para queimaduras e na produção de tomadas interruptores cabos de panelas entre outros Identificação das origens das propriedades físicas de álcoois e fenóis As propriedades físicoquímicas de álcoois e fenóis está intimamente rela cionada à sua estrutura química Essas duas funções orgânicas apresentam as chamadas ligações de hidrogênio que ocorrem quando um átomo de hidrogênio se liga a um átomo extremamente eletronegativo flúor oxigênio ou nitrogênio A presença do grupamento hidroxila confere aos álcoois e fenóis a ocorrência desse tipo de interação molecular que por sua vez ajudam a explicar as pro priedades físicas de estruturas orgânicas como a solubilidade a polaridade e os pontos de fusão e ebulição MCMURRY 2005 BRUICE 2006 Pontos de fusão e ebulição Tanto os álcoois quanto os fenóis têm elevados pontos de fusão PF e ebulição PE quando comparados aos seus hidrocarbonetos correspondentes uma vez que as ligações de hidrogênio que as moléculas realizam umas com as outras são forças eletrostáticas muito intensas ou seja é preciso muita energia para romper as interações entre as suas moléculas Assim a passagem do estado físico sólido para o líquido e do estado líquido para o gasoso requer maiores temperaturas o que faz elevar seus pontos de fusão e ebulição respectivamente Além disso a tendência é que quanto mais grupamentos OH existirem na molécula maior será o PE Essa é uma explicação de porquê os monoálcoois e os monofenóis têm PEs menores que os poliálcoois e os polifenóis Álcoois e fenóis nomenclatura estrutura química e propriedades físicas 12 Polaridade Em razão da presença do grupamento hidroxila altamente polar os álcoois e fenóis num geral são moléculas polares quando comparadas ao seu hidrocar boneto correspondente Os álcoois de cadeia curta têm as maiores polaridades diminuindo conforme aumenta o tamanho da cadeia carbônica Por outro lado os poliálcoois são mais polares que os monoálcoois correspondentes em razão do maior número do grupo polar hidroxila Os fenóis de uma maneira geral também são moléculas polares apesar de alguns polifenóis serem menos polares Isso ocorre em razão da simetria de alguns polifenóis como o 14dihidroxibenzeno em que a polaridade de um grupo hidroxila é compensada pela polaridade da outra hidroxila disposta na posição contrária Solubilidade No caso dos álcoois a solubilidade é extremamente dependente do tamanho da cadeia carbônica Enquanto moléculas pequenas como álcoois metílico etílico e propílico são solúveis em água em razão da formação de ligações de hidrogênio entre as moléculas de água e álcool outras têm menor solubi lidade em água à medida que a cadeia carbônica vai aumentando Nos álcoois de grande massa molecular as longas cadeias carbônicas com um pequeno grupo OH se comportam como hidrocarbonetos Já os fenóis têm solubilidade limitada em água chegando a ser completa mente insolúvel em muitos casos Isso ocorre em razão da presença do anel aromático que apresenta características apolares por si só uma vez que a nuvem eletrônica sobre o anel aromático é dispersa ao longo do anel não havendo formação de momento de dipolo Apenas o hidroxibenzeno é solúvel em água pois a presença da hidroxila causa um momento de dipolo em razão da eletronegatividade do átomo de oxigênio fazendo com que esse composto apresente certa polaridade e consequentemente maior solubilidade em água Reconhecimento de diferenças fundamentais na acidez de álcoois e fenóis Compostos orgânicos como álcoois e fenóis que contêm um grupo OH ligado a um hidrocarboneto são ácidos muito fracos comparados com alguns ácidos inorgânicos e mesmo com ácidos orgânicos os ácidos carboxílicos 13 Álcoois e fenóis nomenclatura estrutura química e propriedades físicas Da mesma forma que a água os álcoois são ao mesmo tempo ácidos ou eletrófilos fracos e básicos ou nucleófilos fracos Como ácidos fracos tanto álcoois quanto fenóis se dissociam em um grau baixo em solução aquosa diluída doando um próton à água Isso gera o íon hidrônio H3O e um íon alcóxido RO ou um íon fenóxido ArO Figura 10 Figura 10 Representação da dissociação de álcoois e fenóis em solução aquosa com a doação de prótons para a molécula de água formando H3O Fonte Adaptada de McMurry 2005 A força de um ácido é a capacidade que esse composto tem de se dissociar em solução e essa propriedade pode ser expressa pela constante de acidez Ka equação 1 Os compostos com valores de Ka baixos ou valores de pKa elevados são menos ácidos enquanto os compostos com valores de Ka elevados são mais ácidos O Quadro 4 mostra a acidez de alguns álcoois e do fenol comum Álcoois e fenóis nomenclatura estrutura química e propriedades físicas 14 Fonte Adaptado de McMurry 2005 Álcool pKa Característica CH33COH 1800 Fraco CH3CH2OH 1600 HOH água 1574 CH3OH 1554 CF3CH2OH 1243 Médio Fenol comum 989 Forte Quadro 4 Representação da acidez de alguns álcoois e do fenol comum A acidez relativa dos álcoois sofre efeito da substituição de grupos al quílicos em sua molécula gerando diferenças na solvatação do íon alcóxido íon formado após retirada de um próton H após ionização Quanto mais facilmente o íon alcóxido é solvatado pelas moléculas de água mais estável e mais energeticamente favorável é a sua formação e consequentemente maior a acidez do referido álcool Por exemplo o átomo de oxigênio de um íon alcóxido desprotegido metanol é mais acessível e facilmente solvatado pelas moléculas de água Por outro lado um íon alcóxido mais inacessível tercbutanol é menos facilmente solvatado e portanto menos estabilizado MCMURRY 2005 Figura 11 Figura 11 Demonstração da acidez relativa entre moléculas de álcool Notase então que o metanol tem caráter ácido mais forte que o tercbutanol Fonte Adaptada de McMurry 2005 15 Álcoois e fenóis nomenclatura estrutura química e propriedades físicas Além do efeito dos substituintes os efeitos indutivos também são impor tantes na determinação da acidez dos álcoois Os substituintes retiradores de elétrons como os halogênios estabilizam o íon alcóxido pois distribuem a carga negativa sobre toda a molécula tornando o álcool mais ácido Compare por exemplo a acidez do etanol pKa 1600 com o 222trifluoroetano pKa 1243 Apesar de também apresentar características de ácidos fracos quando comparados a ácidos carboxílicos e ácidos inorgânicos os fenóis são mais ácidos que os álcoois mesmo ainda se tratando de ácidos fracos A maior acidez dos fenóis comparativamente aos álcoois se deve ao efeito de estabilização da base conjugada formada após ionização da molécula correspondente Ao sofrer ionização o próton do grupo hidroxila é transferido para uma base Por exemplo em solução aquosa o fenol comum é ionizado de forma que a água age como base e captura o próton da hidroxila do fenol formando o íon hidrônio H3O e um íon fenóxido ArO conforme demonstrado na Figura 10 Ao perder o próton o íon fenóxido formado pode ser estabilizado em razão das estruturas de ressonância formada com o anel aromático A carga negativa no átomo de oxigênio se espalha ao longo de todo o íon fenóxido estabilizandoo Quanto mais estável for o íon fenóxido maior a sua pro babilidade de se formar Grupos ligantes ligados ao anel aromático podem contribuir ou prejudicar essa estabilização influenciando na acidez do fenol correspondente Por exemplo o íon fenóxido será ainda mais estabilizado se houver grupos fortemente eletronegativos ligados ao anel aromático No caso de grupos retiradores de elétrons como o NO2 e o CO o efeito é mais pronunciado quando estes se encontram ligados nas posições orto e para pois a carga negativa pode também estar localizada sobre eles Já a presença de grupos doadores de elétrons no anel aromático desestabiliza o íon fenóxido dimi nuindo portanto a acidez do fenol correspondente Portanto neste capítulo foram estudadas as substâncias orgânicas oxigena das álcool e fenol ambas caracterizadas pela presença do grupo funcional OH Os álcoois estão entre os compostos orgânicos mais versáteis distribuídos na natureza de uma maneira muito ampla e são muito utilizados na indústria ao passo que os fenóis também são abundantes na natureza servindo como intermediários na síntese industrial de diversos produtos como adesivos e antissépticos Álcoois e fenóis nomenclatura estrutura química e propriedades físicas 16 BRUICE P Y Química orgânica 4 ed São Paulo Pearson Prentice Hall 2006 v 1 MCMURRY J Química orgânica 6 ed São Paulo Cengage Learning 2005 Leituras recomendadas ACIDEZ e basicidade de compostos orgânicos S l 201 Disponível em httpwww iquspbrwjbaaderqfl2345Capitulo1273QFL202345pdf Acesso em 15 set 2019 CAREY F A Química orgânica 7 ed Porto Alegre AMGH 2011 v 1 SILVA R B da COELHO F L Fundamentos de química orgânica e inorgânica Porto Alegre SAGAH 2018 SOLOMONS T W GRAHAM L Química orgânica 10 ed Rio de Janeiro LTC 2012 VOLLHARDT P SCHORE N E Química orgânica estrutura e função 6 ed Porto Alegre Bookman 2011 17 Álcoois e fenóis nomenclatura estrutura química e propriedades físicas Encerra aqui o trecho do livro disponibilizado para esta Unidade de Aprendizagem Na Biblioteca Virtual da Instituição você encontra a obra na íntegra
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QUÍMICA ORGÂNICA Álcoois e fenóis nomenclatura estrutura química e propriedades físicas prima para a produção de formaldeído ácido acético entre outros O etanol por sua vez é produzido por fermentação de grãos e açúcares purificado por destilação e muito utilizado como solvente ou interme diário químico em outras reações industriais Da mesma forma os fenóis também são abundantes na natureza e servem como intermediários na síntese industrial de diversos produtos como adesivos e antissépticos Neste capítulo você vai aprender a reconhecer e a caracterizar esses compostos no que tange à nomenclatura às propriedades físicas e à acidez Álcoois e fenóis União Internacional de Química Pura e Aplicada Álcoois e fenóis são substâncias orgânicas oxigenadas ambas caracterizadas pela presença do grupo funcional OH Enquanto os álcoois apresentam a hidroxila ligada a um carbono saturado os fenóis têm esse grupamento ligado diretamente a um anel benzênico Nomenclatura Álcoois Os álcoois são compostos orgânicos caracterizados por um grupo funcio nal OH ligado a carbono saturado com hibridização sp3 e que apresenta apenas ligações sigmas ou simples Figura 1 Comparado com os alcanos os álcoois seriam o correspondente à substituição de um grupo alquila pelo grupo hidroxila Quanto à cadeia carbônica os álcoois podem apresentar cadeias abertas fechadas ou mistas desde que a hidroxila esteja ligada a um carbono Assim como outros compostos químicos os álcoois apresentam uma nomenclatura oficial estabelecida pela IUPAC e também uma nomencla tura mais usual a qual geralmente é a mais utilizada para se referir a esses compostos MCMURRY 2005 Álcoois e fenóis nomenclatura estrutura química e propriedades físicas 2 Fenóis Figura 1 Representação da formação do orbital molecular sp3 pela hibridização de 1 orbital atômico s e 3 orbitais atômicos p do carbono Fonte Adaptada de Bruice 2006 Em relação à nomenclatura oficial dos álcoois deve ser levado em con sideração o tamanho da cadeia carbônica número de carbonos a saturação da cadeia presença de ligações duplas ou triplas a presença e a localização das ramificações e a posição do grupo hidroxila Figura 2 A seguir segue um passo a passo para obter a nomenclatura oficial dos álcoois 1 reconhecer a cadeia principal que compõe a molécula em geral é a cadeia contínua mais longa desde que contenha o grupo hidroxila 2 numerar a cadeia principal iniciando pela extremidade mais próxima da hidroxila 3 quando necessário devese enumerar o carbono ao qual está ligado a hidroxila de forma que fique o menor número possível necessário para álcoois a partir de 3 carbonos 4 quando houver ramificações na cadeia principal elas devem ser enume radas pelo carbono a que estão ligadas e citadas em ordem alfabética 3 Álcoois e fenóis nomenclatura estrutura química e propriedades físicas 5 por fim a nomenclatura oficial insere a terminação OL para os álcoois conforme a Figura 3 Figura 2 Representação de uma cadeia carbônica do grupo funcional álcool com a identificação da cadeia principal e seus radicais Fonte Adaptada de Bruice 2006 Figura 3 Nomenclatura de álcoois segundo a IUPAC Intermediário Prefxo Sufxo Quantidade de carbonos Tipo de ligação entre carbonos Grupo funcional álcool ol Quanto à nomenclatura usual seguese a ordem demonstrada na Figura 4 Figura 4 Nomenclatura usual de álcoois Intermediário Inicial Sufxo Álcool Nome do grupo orgânico Ico Álcoois e fenóis nomenclatura estrutura química e propriedades físicas 4 Para melhor entender a nomenclatura oficial dos álcoois segue o mesmo exemplo da Figura 5 Exemplos das etapas de construção de nomenclaturas Veja a Figura 5 5metilhexan3ol Álcool hexílico Nome ofcial IUPAC Usual OH H3C CH CH2 CH3 CH3 CH CH2 6 5 4 3 2 1 metil Figura 5 Construção de nomenclaturas No caso dos álcoois cíclicos álcoois cíclicos por exemplo é atribuído o número 1 automaticamente ao carbono ligado ao grupo funcional Figura 6 Figura 6 Representação do 3metil ciclo hexanol um álcool cíclico com ramificação Fonte Adaptada de Bruice 2006 5 Álcoois e fenóis nomenclatura estrutura química e propriedades físicas Figura 8 Representação de um fenol com a identificação do carbono que contém a ramificação Fonte Adaptada de Bruice 2006 A nomenclatura IUPAC também permite a utilização do sufixo OL em vez do termo hidroxi Dessa forma é comum a utilização de prefixos que representam a posição de um ligante relativamente à posição da hidroxila conforme Figura 9 Figura 9 Nomenclatura de fenóis segundo a IUPAC Intermediário Prefxo Sufxo Orto carbono 2 Meta carbono 3 Para carbono 4 Nome do aromático correspondente OL 7 Álcoois e fenóis nomenclatura estrutura química e propriedades físicas Para melhor entender a nomenclatura oficial dos fenóis seguem alguns exemplos listados no Quadro 1 Nome oficial IUPAC Usual hidroxibenzeno Fenol 12metil hidroxibenzeno Ortometilfenol conhecido também como cresol ou creolina αhidroxinaftaleno Naftol conhecido também como naftalina Quadro 1 Nomenclatura usual de fenóis Classificação Existem diversos critérios para a classificação de álcoois e fenóis Os álcoois podem ser classificados conforme os critérios explicitados no Quadro 2 Álcoois e fenóis nomenclatura estrutura química e propriedades físicas 8 Quadros 2 Classificação dos álcoois Posição do radical Alcool primário o grupo OH se liga ao carbono primário ou seja aquele que está ligado a mais um outro carbono R CH2 OH Secundário o grupo OH se liga ao carbono secundário ou seja aquele que está ligado a mais dois outros carbonos R CH OH R Terciário o grupo OH se liga ao carbono terciário ou seja aquele que está ligado a mais três outros carbonos R R C OH R Quantidade de grupos funcionais OH Monoálcoois apresentam apenas 1 hidroxila Dialcoois dióis apresentam 2 hidroxilas Triálcoois trióis ou polialcoois apresentam 3 ou mais hidroxilas Saturação da cadeia Saturados têm ligações simples entre carbonos Insaturados têm pelo menos uma ligação dupla ou tripla entre carbonos desde que não seja o carbono que está ligado ao grupo hidroxila Note que este grupo funcional não está ligado diretamente ao carbono com ligação dupla essa característica define os enóis OH H2C CH CH CH3 Aromáticos ocorre quando um anel benzeno está ligado à cadeia carbônica que contém uma hidroxila Note que a hidroxila não é diretamente ligada ao anel benzeno essa característica define os fenóis R representa a cadeia de carbonos sendo que R e R representam cadeias que podem ser diferentes entre si Já os fenóis podem ser classificados conforme os critérios listados no Quadro 3 Posição da ramificação Orto ramificação está ligada ao carbono 2 sendo que o 1 está ligado ao grupo funcional OH Exemplo ortocresol OH CH3 Meta ramificação está no carbono 3 Exemplo metacresol OH CH3 Para ramificação está no carbono 4 Exemplo paracresol OH CH3 Quantidade de grupos funcionais OH Monofenol apresenta apenas 1 hidroxila Difenol apresenta 2 hidroxilas OH OH Trifenol apresenta 3 hidroxilas Quadro 3 Classificação dos fenóis Álcoois e fenóis mais comuns Álcool isopropílico isopropanol ou propan2ol muito utilizado na lim peza de componentes eletrônicos sensíveis à eletrostática em razão da sua característica de ser mais apolar que o álcool comum Álcoois e fenóis nomenclatura estrutura química e propriedades físicas 10 Metanol álcool metílico por ter solubilidade infinita por ser uma molécula pequena é utilizado como solvente industrial na indústria de plásticos e como combustível em algumas categorias de corridas automobilísticas O metanol já foi amplamente utilizado como combustível Porém durante a combustão dele era gerada uma chama transparente que dificultava o controle em casos de incêndio Além de ser tóxico e corrosivo pode levar à cegueira e à morte quando ingerido pois sua metabolização resulta em aldeído fórmico que por sua vez resulta em ácido fórmico Hoje as suas principais utilizações são na síntese de formaldeído formol e como solvente de tintas e vernizes Etanol álcool etílico produzido por fermentação a partir da canadeaçúcar é utilizado principalmente para a fabricação de bebidas e combustível No Brasil existe tolerância zero para o consumo de álcool associado ao ato de dirigir O indivíduo não deve apresentar níveis de etanol no sangue ou seja nenhuma quantidade de álcool é tolerada Para tanto a polícia utiliza etilômetros conhecidos como bafômetros para medir a quantidade de álcool no sangue de motoristas por meio de uma reação química que utiliza o etanol como produto Resumidamente o etanol é oxidado na reação com o agente oxidante dicromato de potássio de coloração laranja com o catalisador ácido sulfúrico formando ácido acético e sulfato de cromo de coloração verde Quanto mais intensa a coloração maior a quantidade de etanol circulante no indivíduo Fenol O fenol e seus derivados são comumente utilizados como bactericidas e desinfetantes de instrumentos cirúrgicos Dois derivados popularmente conhecidos são a creolina e a naftalina 11 Álcoois e fenóis nomenclatura estrutura química e propriedades físicas O fenol apesar de ser tóxico e corrosivo ainda é utilizado na indústria como matériaprima para fabricação de corantes o preparo de resinas e a pro dução de aspirina ácido pícrico cresóis e também fenolftaleína um indicador ácidobase amplamente utilizado em processos de titulação em laboratórios MCMURRY 2005 Em razão da toxicidade o fenol vem sendo substituído pelos seus derivados por exemplo o 13benzenodiol dihidroxibenzeno ou resorcinol utilizado no tratamento de manchas de pele causadas por acnes sol e envelhecimento precoce e o 246trinitrofenol ácido pícrico ou picrato de butambeno usado em pomadas para queimaduras e na produção de tomadas interruptores cabos de panelas entre outros Identificação das origens das propriedades físicas de álcoois e fenóis As propriedades físicoquímicas de álcoois e fenóis está intimamente rela cionada à sua estrutura química Essas duas funções orgânicas apresentam as chamadas ligações de hidrogênio que ocorrem quando um átomo de hidrogênio se liga a um átomo extremamente eletronegativo flúor oxigênio ou nitrogênio A presença do grupamento hidroxila confere aos álcoois e fenóis a ocorrência desse tipo de interação molecular que por sua vez ajudam a explicar as pro priedades físicas de estruturas orgânicas como a solubilidade a polaridade e os pontos de fusão e ebulição MCMURRY 2005 BRUICE 2006 Pontos de fusão e ebulição Tanto os álcoois quanto os fenóis têm elevados pontos de fusão PF e ebulição PE quando comparados aos seus hidrocarbonetos correspondentes uma vez que as ligações de hidrogênio que as moléculas realizam umas com as outras são forças eletrostáticas muito intensas ou seja é preciso muita energia para romper as interações entre as suas moléculas Assim a passagem do estado físico sólido para o líquido e do estado líquido para o gasoso requer maiores temperaturas o que faz elevar seus pontos de fusão e ebulição respectivamente Além disso a tendência é que quanto mais grupamentos OH existirem na molécula maior será o PE Essa é uma explicação de porquê os monoálcoois e os monofenóis têm PEs menores que os poliálcoois e os polifenóis Álcoois e fenóis nomenclatura estrutura química e propriedades físicas 12 Polaridade Em razão da presença do grupamento hidroxila altamente polar os álcoois e fenóis num geral são moléculas polares quando comparadas ao seu hidrocar boneto correspondente Os álcoois de cadeia curta têm as maiores polaridades diminuindo conforme aumenta o tamanho da cadeia carbônica Por outro lado os poliálcoois são mais polares que os monoálcoois correspondentes em razão do maior número do grupo polar hidroxila Os fenóis de uma maneira geral também são moléculas polares apesar de alguns polifenóis serem menos polares Isso ocorre em razão da simetria de alguns polifenóis como o 14dihidroxibenzeno em que a polaridade de um grupo hidroxila é compensada pela polaridade da outra hidroxila disposta na posição contrária Solubilidade No caso dos álcoois a solubilidade é extremamente dependente do tamanho da cadeia carbônica Enquanto moléculas pequenas como álcoois metílico etílico e propílico são solúveis em água em razão da formação de ligações de hidrogênio entre as moléculas de água e álcool outras têm menor solubi lidade em água à medida que a cadeia carbônica vai aumentando Nos álcoois de grande massa molecular as longas cadeias carbônicas com um pequeno grupo OH se comportam como hidrocarbonetos Já os fenóis têm solubilidade limitada em água chegando a ser completa mente insolúvel em muitos casos Isso ocorre em razão da presença do anel aromático que apresenta características apolares por si só uma vez que a nuvem eletrônica sobre o anel aromático é dispersa ao longo do anel não havendo formação de momento de dipolo Apenas o hidroxibenzeno é solúvel em água pois a presença da hidroxila causa um momento de dipolo em razão da eletronegatividade do átomo de oxigênio fazendo com que esse composto apresente certa polaridade e consequentemente maior solubilidade em água Reconhecimento de diferenças fundamentais na acidez de álcoois e fenóis Compostos orgânicos como álcoois e fenóis que contêm um grupo OH ligado a um hidrocarboneto são ácidos muito fracos comparados com alguns ácidos inorgânicos e mesmo com ácidos orgânicos os ácidos carboxílicos 13 Álcoois e fenóis nomenclatura estrutura química e propriedades físicas Da mesma forma que a água os álcoois são ao mesmo tempo ácidos ou eletrófilos fracos e básicos ou nucleófilos fracos Como ácidos fracos tanto álcoois quanto fenóis se dissociam em um grau baixo em solução aquosa diluída doando um próton à água Isso gera o íon hidrônio H3O e um íon alcóxido RO ou um íon fenóxido ArO Figura 10 Figura 10 Representação da dissociação de álcoois e fenóis em solução aquosa com a doação de prótons para a molécula de água formando H3O Fonte Adaptada de McMurry 2005 A força de um ácido é a capacidade que esse composto tem de se dissociar em solução e essa propriedade pode ser expressa pela constante de acidez Ka equação 1 Os compostos com valores de Ka baixos ou valores de pKa elevados são menos ácidos enquanto os compostos com valores de Ka elevados são mais ácidos O Quadro 4 mostra a acidez de alguns álcoois e do fenol comum Álcoois e fenóis nomenclatura estrutura química e propriedades físicas 14 Fonte Adaptado de McMurry 2005 Álcool pKa Característica CH33COH 1800 Fraco CH3CH2OH 1600 HOH água 1574 CH3OH 1554 CF3CH2OH 1243 Médio Fenol comum 989 Forte Quadro 4 Representação da acidez de alguns álcoois e do fenol comum A acidez relativa dos álcoois sofre efeito da substituição de grupos al quílicos em sua molécula gerando diferenças na solvatação do íon alcóxido íon formado após retirada de um próton H após ionização Quanto mais facilmente o íon alcóxido é solvatado pelas moléculas de água mais estável e mais energeticamente favorável é a sua formação e consequentemente maior a acidez do referido álcool Por exemplo o átomo de oxigênio de um íon alcóxido desprotegido metanol é mais acessível e facilmente solvatado pelas moléculas de água Por outro lado um íon alcóxido mais inacessível tercbutanol é menos facilmente solvatado e portanto menos estabilizado MCMURRY 2005 Figura 11 Figura 11 Demonstração da acidez relativa entre moléculas de álcool Notase então que o metanol tem caráter ácido mais forte que o tercbutanol Fonte Adaptada de McMurry 2005 15 Álcoois e fenóis nomenclatura estrutura química e propriedades físicas Além do efeito dos substituintes os efeitos indutivos também são impor tantes na determinação da acidez dos álcoois Os substituintes retiradores de elétrons como os halogênios estabilizam o íon alcóxido pois distribuem a carga negativa sobre toda a molécula tornando o álcool mais ácido Compare por exemplo a acidez do etanol pKa 1600 com o 222trifluoroetano pKa 1243 Apesar de também apresentar características de ácidos fracos quando comparados a ácidos carboxílicos e ácidos inorgânicos os fenóis são mais ácidos que os álcoois mesmo ainda se tratando de ácidos fracos A maior acidez dos fenóis comparativamente aos álcoois se deve ao efeito de estabilização da base conjugada formada após ionização da molécula correspondente Ao sofrer ionização o próton do grupo hidroxila é transferido para uma base Por exemplo em solução aquosa o fenol comum é ionizado de forma que a água age como base e captura o próton da hidroxila do fenol formando o íon hidrônio H3O e um íon fenóxido ArO conforme demonstrado na Figura 10 Ao perder o próton o íon fenóxido formado pode ser estabilizado em razão das estruturas de ressonância formada com o anel aromático A carga negativa no átomo de oxigênio se espalha ao longo de todo o íon fenóxido estabilizandoo Quanto mais estável for o íon fenóxido maior a sua pro babilidade de se formar Grupos ligantes ligados ao anel aromático podem contribuir ou prejudicar essa estabilização influenciando na acidez do fenol correspondente Por exemplo o íon fenóxido será ainda mais estabilizado se houver grupos fortemente eletronegativos ligados ao anel aromático No caso de grupos retiradores de elétrons como o NO2 e o CO o efeito é mais pronunciado quando estes se encontram ligados nas posições orto e para pois a carga negativa pode também estar localizada sobre eles Já a presença de grupos doadores de elétrons no anel aromático desestabiliza o íon fenóxido dimi nuindo portanto a acidez do fenol correspondente Portanto neste capítulo foram estudadas as substâncias orgânicas oxigena das álcool e fenol ambas caracterizadas pela presença do grupo funcional OH Os álcoois estão entre os compostos orgânicos mais versáteis distribuídos na natureza de uma maneira muito ampla e são muito utilizados na indústria ao passo que os fenóis também são abundantes na natureza servindo como intermediários na síntese industrial de diversos produtos como adesivos e antissépticos Álcoois e fenóis nomenclatura estrutura química e propriedades físicas 16 BRUICE P Y Química orgânica 4 ed São Paulo Pearson Prentice Hall 2006 v 1 MCMURRY J Química orgânica 6 ed São Paulo Cengage Learning 2005 Leituras recomendadas ACIDEZ e basicidade de compostos orgânicos S l 201 Disponível em httpwww iquspbrwjbaaderqfl2345Capitulo1273QFL202345pdf Acesso em 15 set 2019 CAREY F A Química orgânica 7 ed Porto Alegre AMGH 2011 v 1 SILVA R B da COELHO F L Fundamentos de química orgânica e inorgânica Porto Alegre SAGAH 2018 SOLOMONS T W GRAHAM L Química orgânica 10 ed Rio de Janeiro LTC 2012 VOLLHARDT P SCHORE N E Química orgânica estrutura e função 6 ed Porto Alegre Bookman 2011 17 Álcoois e fenóis nomenclatura estrutura química e propriedades físicas Encerra aqui o trecho do livro disponibilizado para esta Unidade de Aprendizagem Na Biblioteca Virtual da Instituição você encontra a obra na íntegra