Ressonancia da Carbonila

Introdução

O oxigênio é o heteroátomo de maior presença em compostos orgânicos e componente característico do grupo carbonila, presente em compostos orgânicos oxigenados que consiste em um carbono com hibridização ligado duplamente a um átomo de oxigênio. O grupo carbonila faz parte de várias funções orgânicas que estão presentes na natureza e na indústria química desempenhando papel importante. Os aldeídos, RCHO, e cetonas, RCOR1, são responsáveis pelo aroma e sabor de muitos alimentos. No sistema biológico participam das funções de muitas enzimas. O centro reativo das estruturas carboniladas está no grupo carbonila, C = O, que devido ao efeito de ressonância permite uma variedade de reações de adição.

[pic 1]

Graças à natureza eletronegativa do oxigênio, este acaba atraindo fortemente a nuvem eletrônica para sua proximidade, fazendo com que, no caso da carbonila, seja altamente polarizada. Além do grupo carbonila, o oxigênio também está presente em um composto orgânico através do grupo hidroxila, o qual o oxigênio faz uma ligação sigma com o carbono e com o hidrogênio. Da mesma forma que acontece em compostos com grupo carbonila, o grupo hidroxila é muito bem polarizado, de maior densidade eletrônica próxima ao oxigênio.

O aspecto polar, presente nos álcoois e cetonas, permite a sintetização de um ao outro através de uma reação de oxidação, no sentido álcool formando cetona, ou reação de redução, cetonas derivando álcoois, desde que seja usado um agente oxidante ou redutor bem forte, como uma solução aquosa de dicromato de potássio (K2Cr2O7) ou de permanganato de potássio (KMnO4) em meio ácido.

Vale ressaltar que os álcoois funcionam como substâncias anfóteras, isto é, comportam-se às vezes como ácidos e às vezes como base, ambos muito fracos. Isso vai depender principalmente da natureza do outro reagente. A acidicidade dos álcoois se deve ao fato de existir um hidrogênio ligado a um átomo muito eletronegativo, o oxigênio, e é devido a essa acidicidade que é necessária a utilização de um agente oxidante forte para a ocorrência da reação.

   Reações de oxidação se caracterizam pelo acréscimo de um elemento muito eletronegativo ou mais eletronegativo que o carbono em compostos orgânicos, ou pela diminuição da quantidade de um elemento pouco eletronegativo, geralmente o hidrogênio.

A oxidação de álcoois fornece ácidos orgânicos se forem álcoois primários e os álcoois terciários não se oxidam. Para um álcool primário a oxidação formará primeiramente um aldeído (oxidação branda), o qual quando oxidado mais uma vez formará um ácido carboxílico(oxidação enérgica).

Os álcoois secundários sofrem oxidação produzindo cetonas, como agente oxidante usa-se, normalmente, uma solução de dicromato de potássio e acido sulfúrico, que é uma mistura sulfocrômica. Pode-se utilizar ainda o CrO₃ em ácido acético glacial, CrO₃ em piridina ou ainda uma solução de KMnO₄ a quente como alternativa.

[pic 2]

Objetivo

O objetivo desta prática é o estudo de reações de oxidação de álcoois, tendo como base a síntese da acetona.

Materiais

Reagentes e solventes:

• Água (H2O)
• Dicromato de Potássio (K₂Cr₂O₇)
• Ácido sulfúrico (H2SO4)
• Acetona (C3H6O)
• Isopropanol (C3H8O)

Vidrarias e Materiais:

• Balão de fundo redondo de 250 mL;
• Fragmentos de Porcelana porosa;
• Béquer de 50 mL;
• Proveta de 50 mL;
• Pipeta Pasteur;
• Bacia com gelo;
• Condensador;
• Termômetro;
• Coluna de Fracionamento;
• Mangueiras;
• Manta Aquecedora;
• Suporte Universal;
• Bastão de Vidro.

Métodos

Adicionou-se em um balão de 250 mL cerca de 19 mL de propan-2-ol, 20 mL de água e alguns fragmentos de porcelana.

Em um béquer, preparou-se uma solução com 29 g de dicromato de potássio em 120 mL de água, adicionou-se também, cuidadosamente, 20 mL ácido sulfúrico concentrado. Resfriou-se a solução ácida de dicromato e transferiu-se a mistura, com o auxílio de uma pipeta de Pasteur, para o balão contendo o isopropanol, cuidadosamente, gota a gota.

Após a adição, montou-se o destilador, e recolheu-se o destilado obtido até 56 ºC.

Resultados e Discussões

Em um béquer adicionou-se dicromato de potássio à água, gerando a seguinte reação:

K2Cr2O7(s) → 2K+(aq) + Cr2O72-(aq)

Após esse procedimento, adicionou-se ácido sulfúrico ao béquer, a fim de se obter ácido crômico (já que essa reação ocorre apenas em meio ácido). Enquanto a reação acontecia, observou-se que a mistura se tornou exotérmica, facilitando assim, a dissolução do dicromato.[pic 3]

Cr2O72-(aq)                         2H2CrO4(aq)

O mecanismo abaixo é uma proposta de como ocorre a reação acima:

ESSE MECANISMO FOI FEITO À MÃO

Após obter-se ácido crômico, o béquer foi resfriado em banho de gelo por alguns minutos e posteriormente, adicionou-se o mesmo ao balão que continha propanol-2.

Os álcoois podem sofrer oxidação quando expostos a algum agente oxidante, como a solução de dicromato de potássio usada no experimento.

Em solução ácida, um íon dicromato forma duas moléculas de ácido crômico, segundo o equilíbrio:[pic 4]

2H+ + Cr2O72-           2H2CrO4

A próxima etapa, rápida e reversível, envolve a formação de um éster cromato com o álcool,[pic 5]

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