Os Alcoóis

Química Orgânica - Prof. Ms. Dndo. Rodrigo I. Medeiros

Apostila: ÁLCOOL

Os alcoóis são compostos que apresentam grupos hidroxila ligados a átomos de carbono saturados com hibridização sp₃. São compostos derivados da água da qual um dos átomos de hidrogênio é substituído por um grupo orgânico: H-O-Hversus R-O-H.
Os alcoóis estão entre os compostos orgânicos mais versáteis, sendo abundantes na natureza. Além disso, os álcoois são muito importantes industrialmente e apresentam uma química muito rica. O metanol e o etanol, por exemplo são alguns dos produtos químicos mais importantes.
O metanol é uma substância tóxica aos seres humanos, causando cegueira pela ingestão de pequenas doses (aproximadamente 15 mL) e morte em grandes quantidades (100-250 mL). Industrialmente, o metanol é usado como solvente e como material de partida para a produção de formaldeído (CH₂O), de ácido ácético (CH₃CO₂H) e do aditivo de gasolina éter tert-butílico e metílico [MTBE, CH₃O(CH₃)₃].
O etanol foi um dos primeiros compostos orgânicos a ser preparado e purificado. A produção de etanol por meio da fermentação de grãos e açúcar é conhecida desde a antiguidade e a purificação pela destilação teve seu início no século XII. O etanol (com exceção do etanol para uso em bebidas alcoólicas) é obtido pela hidratação do etileno catalisada por ácido. Possui grande utilização como solvente ou como reagente intermediário em outras reações industriais.

	H3PO4 250º C

H₂C=CH₂ + H₂O → CH₃CH₂OH
12.1. Propriedades dos alcoóis
Os alcoóis são um pouco diferentes dos hidrocarbonetos e dos haletos de alquila estudados anteriormente. Além de a química dos alcoóis ser mais rica, as propriedades físicas também são diferentes. Observando os pontos de fusão e ebulição de alcoóis, alcanos e haletos de alquila com o mesmo número de carbonos, verificamos que os alcoóis tem temperaturas de fusão e ebulição mais elevadas. Por exemplo, o 1-propanol (MM=60), o butano (MM=58) e o cloroetano (MM=65) têm massas molares semelhantes, porém a temperatura de ebulição do 1-propanol é de 97 ºC, se comparado com -0,5 ºC para o alcano e 12,5ºC para o cloroalcano.
Os alcoóis têm temperaturas de ebulição elevadas em decorrência da formação de ligações de hidrogênio no estado líquido, como ocorre com a água. O átomo de hidrogênio –OH polarizado positivamente de uma molécula é atraído pelo par de elétrons isolados de um átomo de oxigênio polarizado negativamente de outra molécula. Isso resulta em uma força intermolecular que une as moléculas. Para que as moléculas passem do estado líquido para o estado gasoso, essas atrações intermoleculares devem ser rompidas, por isso a temperatura de ebulição é maior.

12.2. Propriedades químicas de Alcoóis: acidez e basicidade.
Como a água, os alcoóis são fracamente ácidos (eletrófilos) e básicos (nucleófilos). Como bases fracas, os alcoóis são reversivelmente protonados pelo tratamento com ácidos fortes formando o íon oxônio, ROH₂⁺:



Como ácidos fracos, os alcoóis se dissociam fracamente em solução aquosa diluída, doando um próton para a água, formando H₃O⁺ e um íon alcóxido, RO^-, ou um íon fenóxido, ArO^-:



A força de um ácido é a capacidade com que esse composto tem de se dissociar em solução, e essa propriedade pode ser expressa pela constante de acidez, K_a:


Os compostos com valores de K_a baixos (ou valores de pK_a elevados) são menos ácidos, enquanto os compostos com valores de K_a elevados são mais ácidos. A tabela abaixo mostram a acidez de alguns alcoóis:

álcool	pKa	Característica
(CH3)3COH	18,00	Fraco
CH3CH2OH	16,00
HOH (Água)	15,74
CH3OH	15,54
CF3CH2OH	12,43	Médio
Fenol	9,89	Forte

O efeito da substituição de grupos alquílicos na acidez dos alcoóis deve-se principalmente à solvatação do íon alcóxido resultante da dissociação. Quanto mais facilmente o íon alcóxido é solvatado pelas moléculas de água, mais estável e mais energeticamente favorável é sua formação e, conseqüentemente, maior sua acidez. Por exemplo, o átomo de oxigênio de um íon alcóxido desprotegido, como o metanol, é estericamente acessível e facilmente solvatado pela água, como o álcool tert-butila, é menos facilmente solvatado e, portanto, menos estabilizado.

Os efeitos indutivos também são importantes na determinação da acidez dos alcoóis. Os substituintes retiradores de elétrons, como, por exemplo, 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 (pK_a = 16,00) com o 2,2,2-trifluoroetano (pK_a = 12,43).

Uma vez que são muito menos ácidos em comparação aos ácidos carboxílicos ou ácido minerais, os alcoóis não reagem como bases fracas, como com as aminas ou com o íon bicarbonato. Também reagem de maneira limitada como os hidróxidos metálicos, como NaOH. Os alcoóis, entretanto, reagem com os metais alcalinos e com as bases fortes, como o hidreto de sódio (NaH), o amideto de sódio (NaNH₂) e os reagentes de Grignard (RMgX). Os alcóxidos são bases e, portanto, muito utilizados como reagentes em química orgânica.
12.3. Preparação de alcoóis
Os alcoóis ocupam uma posição central na química orgânica. Podem ser preparados a partir de vários tipos de compostos (alcenos, haletos de alquila, cetonas, ésteres, aldeídos, entre outros). Os alcoóis também podem ser igualmente transformados em uma variedade de compostos diferentes.

12.4. Alcoóis a partir da redução de compostos carbonílicos
Redução de aldeídos e cetonas
Os aldeídos e cetonas podem ser facilmente reduzidos a alcoóis. Os aldeídos são convertidos em álcoois primários, enquanto as cetonas são convertida em alcoóis secundários.

Muitos agentes são utilizados para reduzir as cetonas e os aldeídos, entretanto o boro-hidreto de sódio, NaBH₄, é o mais usado por questões de segurança e facilidade de manusear.
Redução de aldeído

Redução de cetona

O hidreto de alumínio lítio, LiAlH₄, é outro agente redutor muito utilizado para aldeídos e cetonas. Porém sua utilização requer maior cuidado, devido sua característica explosiva em reação com a água.

Redução de ácidos carboxílicos e ésteres
Os ácidos carboxílicos e os ésteres podem ser reduzidos a alcoóis primários:

Essas reações não são tão rápidas quanto às dos aldeídos e cetonas. O NaBH₄ reduz os ésteres muito lentamente e praticamente não faz o mesmo com os ácidos carboxílicos. A redução de ácidos carboxílicos e ésteres, portanto, ocorrem na presença de um agente redutor mais forte, como o LiAlH₄. Observe que um átomo de hidrogênio é transferido para o átomo de carbono do grupo carbonila durante a redução de aldeídos e de cetonas, mas que dois átomos de hidrogênio se ligam ao carbono carbonílico durante a redução dos ácidos e dos ésteres.
Redução de ácido carboxílico

Redução de éster

Alcoóis a partir da reação de compostos carbonílicos com reagentes de Grignard
O reagente de Grignard são compostos formados da reação do magnésio metálico com haletos de alquila, formando um composto de fórmula geral RMgX. Os reagentes de Grignard provocam uma reação com os compostos carbonílicos para formar alcoóis da mesma maneira que os hidretos metálicos o fazem. O resultado final é um método geral e muito utilizado na síntese de alcoóis.
Formação do reagente de Grignard

Muitos alcoóis podem ser obtidos a partir de reagentes de Grignard, dependendo dos reagentes. Por exemplo, os reagentes de Grignard provocam uma reação com o formaldeído, H₂C=O, para formar os alcoóis primários, e com os aldeídos para gerar os alcoóis secundários e, ainda, com as cetonas para produzir os álcoois terciários:
Reação com o formaldeído

Reação com o aldeído





Reação com a cetona

Os ésteres provocam uma reação com os reagentes de Grignard para formar os alcoóis terciários em que dois dos substituintes ligados ao carbono do grupo hidroxila são provenientes desse reagente.

Os ácidos carboxílicos não dão origem a produtos de adição com os reagentes de Grignard, porque o átomo de hidrogênio ácido do grupo carboxílico provoca uma reação com o reagente de Grignard básico, formando um hidrocarboneto e um sal de magnésio como produtos.
12.5. Reações de alcoóis
As reações dos álcoois dividem-se em dois grupos – aquelas que ocorrem na ligação C-O e as que ocorrem na ligação O-H.
Desidratação de alcoóis para produzir alcenos
Uma das reações mais valiosas envolvendo a ligação C-O é a reação de desidratação de alcoóis na formação de alcenos. A ligação C-O e a ligação vizinha C-H são rompidas e um ligação p no alceno é formado:



Apenas os alcoóis terciários são rapidamente desidratados com ácido. Os alcoóis secundários podem reagir, porém as condições são mais drásticas (75% H₂SO₄, 100 ºC). Os álcoois primários são ainda menos reativos que os alcoóis secundários, sendo necessárias condições ainda mais severas (95% H₂SO₄, 150ºC).

Podemos compreender a ordem de reatividade observada visualizando o mecanismo da reação. As desidratações catalisadas por ácido são reações E₁, que ocorrem por um mecanismo que envolve três etapas, a protonação do oxigênio do grupo hidroxila, a perda espontânea de água para formar o intermediário carbocátion e a perda final de um próton (H⁺) do átomo de carbono vizinho.

Conversão de alcoóis em haleto de alquila
Outra reação de alcoóis envolvendo a ligação C-O é a sua conversão em haletos de alquila. Os alcoóis terciários são rapidamente convertidos em haletos de alquila pelo tratamento com o HCl ou o HBr a 0ºC. Os alcoóis primários e secundários são muito mais resistentes ao tratamento ácido, geralmente são convertidos em haletos a partir da reação com o SOCl₂ ou o PBr₃.
A reação de um álcool terciário com o HX ocorre por um mecanismo SN₁. O ácido protona o átomo e oxigênio do grupo hidroxila, eliminando a água para formar um carbocátion. O cátion então reage com o íon halogênio nucleofílico para formar um haleto de alquila como produto.

Oxidação de alcoóis
Uma das reações mais importantes dos alcoóis é a reação de oxidação para preparar compostos carbonílicos – a reação oposta de redução de um composto carbonílico para formar os alcoóis:

Os alcoóis primários reagem para formar os aldeídos ou os ácidos carboxílicos, os alcoóis secundários para dar origem às cetonas, porém os alcoóis terciários normalmente não reagem com a maioria dos agentes oxidantes.

Os agentes oxidantes mais comuns são o permanganato de potássio (KMnO₄), trióxido de crômio (CrO₃) e dicromato de sódio (Na₂Cr₂O₇).
Exercícios
1) Quais destes alcenos podem existir como isômeros cis-trans?
a) CH₂=CHCH₂CH₃ b) CH₃CH=CHCH₃
c) CH₂=C(CH₃)₂ d) CH₃CH₂CH=CHCl
2) Considere cada par de formulas que se seguem e determine se as duas fórmulas representam o mesmo composto ou se são estereoisômeros (diasterômeros ou enântiomeros)?

3) Indique se a configuração é cis ou trans nos cicloalcanos abaixo:

4) Quais das moléculas abaixo tem estereocentros (carbonos quirais)?

5) Diga se as moléculas abaixo possuem arranjo R ou S:

6) Mostre o mecanismo da reação dos haletos de alquila abaixo:
a) reação SN₂: HO^- + CH₃Cl àCH₃OH + Cl^-
b) reação SN₁: (CH₃)₃CCl + 2H₂O à (CH₃)₃COH + H₃O⁺ + Cl^-
c) reação E₂: C₂H₅O^- + CH₃CHBrCH₃ à CH₂=CHCH₃ + C₂H₅OH + Br^-
d) reação E₁: (CH₃)₃CCl + H₂O à CH₂=C(CH₃)₂ + H₃O⁺ + Cl^-
7) Mostre o mecanismo da reação de adição de HX e Br₂ a alcenos:
a) (CH₃)₂C=CH₂ + HBr à (CH₃)₂BrCCH₃
b) H₂C=CH₂ + Br₂ à BrH₂CCH₂Br
8) Descreva o(s) produto(s) de oxidação do álcool.

Por que a cebola nos faz chorar ?

 
Cortar cebolas, uma situação bastante desagradável na hora de cozinhar

Sabe aquele ardor sentido nos olhos após picar uma cebola? E a choradeira então, é só começar e depois de alguns minutos vem aquela sensação incômoda. A explicação de tal fenômeno deve-se às células da cebola, uma parte dela é rica em enzimas e a outra em sulfuretos. Ao serem cortadas, essas duas células se rompem e se misturam. Reação que resulta em uma substância chamada ácido sulfénico e é transformada em um gás. A irritação é produzida quando esse gás atinge os olhos.

Quando o gás entra em contato com a água, uma vez que os olhos estão constantemente úmidos, é produzida uma solução fraca de ácido sulfúrico. O organismo se defende do incômodo, produzindo mais lágrimas. Uma dica para evitar a “choradeira” é cortar as cebolas próximo a um ventilador, assim evita-se que os gases atinjam a visão.

Outras formas de reduzir a irritação são: cortar as cebolas em água corrente; cortá-las dentro de um recipiente cheio de água ou lavá-la em água corrente antes de cortar.

Por Patrícia Lopes
Equipe Brasil Escola

Octanagem da Gasolina

O índice de octanagem da gasolina interfere no desempenho do carro

A octanagem consiste na resistência à detonação de um determinado combustível utilizado em motores no ciclo de Otto. Quanto mais elevada a octanagem, maior será a capacidade do combustível ser comprimido, sob altas temperaturas, na câmara de combustão sem que ocorra a detonação.

Os valores de octanagem em um combustível variam, havendo um índice mínimo para o bom funcionamento de cada veículo. Os valores inferiores ao estabelecido podem provocar a destruição do motor.

O índice de octanagem estabelece relação de equivalência à porcentagem de mistura em um isoctano e o n-heptano. Nesse sentido, uma gasolina de octanagem 90 possui resistência de detonação equivalente a uma mistura de 90% de isoctano e 10% de n-heptano. No Brasil, a unidade de medida empregada é o Índice Antidetonante (IAD).

Motores muito potentes exigem combustíveis com elevados índices de octanagem, visto que a utilização de gasolina com valores inferiores irão aumentar o consumo, reduzir a potência do motor, além de desencadear problemas mecânicos. Porém, é importante elucidar que altos índices de octanagem não garantem a qualidade do combustível e o melhor desempenho do automóvel, pois para que isso ocorra é necessário haver compatibilidade de octanagem com a capacidade do motor.

Conforme dados da Petrobras (Petróleo Brasil S/A), o Índice Antidetonante (IAD) das gasolinas produzidas no país são:

Gasolina Comum: 87%.
Gasolina Aditivada Supra: 87%.
Gasolina Podium: 95%.

Por Wagner de Cerqueira e Francisco
Graduado em Geografia
Equipe Brasil Escola

Video Aula - Introdução á Química Orgânica

História da Química Orgânica

As substâncias encontradas na natureza eram divididas na antiguidade, em três grandes reinos:

o vegetal,

o animal,

mineral.

Tanto o reino vegetal como o reino animal são constituídos por seres vivos ou orgânicos.

Apesar de serem conhecidas várias substâncias extraídas de produtos naturais, a Química como ciência, teve início no fim da Idade Média com o nome de "alquimia".

Os alquimistas, como eram chamados os primeiros pesquisadores tinham por objetivos:

- transformar qualquer metal em ouro - princípio chamado de "pedra filosofal" e

- o "elixir da  vida", para prolongar a vida.

O médico Paracelso (Suiço) que também atuava no campo da alquimia, afirmou, que "o homem é um composto químico, cujas doenças são decorrrentes das alterações desta estrutura, sendo necessários medicamentos para combater as enfermidades."

Foi o início do uso de medicamentos para curar as enfermidades da época (séculos XVI e XVII).

Somente no século XVIII foram extraídas várias substâncias a partir de produtos naturais, além daquelas  anteriormente conhecidas (vinho, fermentação da uva e os produtos obtidos pela destilação de várias outras substâncias).

Neste mesmo século - no ano de 1777-,  a química foi dividida em duas partes de acordo com Torben Olof Bergmann:

- a Química Orgânica que estudava os compostos obtidos diretamente dos seres vivos e

- a Química Inorgânica que estudava os compostos de origem mineral.

Entretanto, o desenvolvimento da Química Orgânica era prejudicado pela crença de que, somente a partir dos organismo vivos - animais e vegetais - era possível extrair substâncias orgânicas. Tratava-se de uma teoria, conhecida pelo nome de "Teoria da Força Vital", formulada por Jöns Jacob Berzelius, que afirmava: a força vital é inerente da célula viva e  o homem não poderá criá-la em laboratório."

Em 1828, após várias tentativas, um dos discipulos de Berzelius, mais precisamente Friedrich Wöhler, conseguiu por acaso obter uma substância encontrada na urina e no sangue, conhecida pelo nome de uréia.

Estando no laboratório, Wöhler aqueceu o composto mineral "cianato de amônio" e obteve a "uréia", composto orgânico, derrubando assim, a Teoria da Força Vital.

Após o êxito desta experiência vários cientistas voltaram ao laboratório para obter outras substâncias orgânicas e verificaram que o elemento fundamental era o carbono.
Em 1858 Friedrich A. Kekulé definiu a Química Orgânica como sendo a parte da química dos compostos do carbono.
Atualmente são conhecidos milhões de compostos orgânicos e diarimente, devido às pesquisas para a obtenção de novas substâncias, o número de compostos orgânicos aumenta consideravelmente.

Fonte : http://www.algosobre.com.br/quimica/historia-da-quimica-organica.html