Propriedades Físicas dos Ácidos Carboxílicos
Os ácidos carboxílicos são de grande importância à química orgânica, correspondem a uma função que aparece em moléculas de natureza mista. A fórmula do ácido é R-COOH. Para identificar esse elemento basta verificar se existem um ou mais grupamentos carboxílicos. São moléculas polares, justamente por conta do grupo carboxila. Eles fazem ligação de hidrogênio com dois pontos da sua molécula com o grupo C=O. Desse modo recebe hidrogênio e, com o grupo -OH, doa e recebe o hidrogênio.
Por conta das fortes interações entre as moléculas, o ponto de ebulição é mais alto que nos álcoois com peso molecular semelhante. As moléculas de ácido carboxílico com pouco peso molecular são solúveis em água. Já quando o peso aumenta o caráter hidrofóbico do grupamento alquila supera a polaridade da carboxila. Dessa forma os ácidos carboxilas de pesos maiores são insolúveis em água.
Os ácidos carboxílicos alifáticos são conhecidos há muito tempo. Um deles é o ácido metanóico; ele causa o ardor das picadas das formigas. Já o ácido butanóico possui cheiro semelhante à manteiga. Os ácidos hexanóico, octanóico e decanóico estão nas gorduras das cabras. O ácido etanóico tem sabor azedo.
Os principais representantes
Dentre os ácidos carboxílicos mais representativos estão os ácido etanóico, ácido metanóico, o ácido etanodióico e o ácido 2-hidróxibenzeno carboxílico. O metanóico, etanóico e etanodiódico podem ser misturados completamente em água. Conforme a cadeia se expande de carbonos a solubilidade diminui. Os sólidos são insolúveis.
Além da polarização intensa em ligações duplas de carbono-oxigênio, o grupo hidroxila realiza ligações de hidrogênio juntamente com moléculas polarizada que o caso dos alcoóis, água e demais ácidos carboxílicos. O PE (ponto de ebulição) é maior do que em haletos de alquila, aldeídos, alcanos, haletos, e alcoóis com peso molecular parecido.
Propriedades físicas dos ácidos carboxílicos
• Anidridos: Têm o ponto de ebulição parecido com os aldeídos e cetonas com o peso molecular equivalente.
• Cloreto de Acila: são polares, apesar de não possuírem hidrogênio ligado a átomo eletronegativo. Logo podem fazer ligações de hidrogênio com moléculas que doam esse átomo. Ligações de hidrogênio entre essas moléculas não acontecem, por isso o PE é menor do em álcoois com peso molecular semelhante.
• Ésteres: têm propriedades semelhantes ao anterior. São polares, não tem ligações com o hidrogênio e tem menor PE que ácidos carboxílicos e álcoois de peso molecular parecido. O PE é parecido com da cetona e aldeídos.
• Amidas: são primárias e secundárias e formam fortes ligações de hidrogênio. Logo o PE e PF (ponto de fusão) são mais altos que dos aldeídos, cetonas e mais ácidos carboxílicos com peso molecular semelhante. Já as amidas terciárias não tem ligação de hidrogênio, logo tem baixo peso molecular. Em temperatura ambiente são sólidos cristalinos. Apenas a formamida tem característica diferente, pois é líquida.
Os pontos de ebulição de alguns grupos orgânicos, de forma decrescente, se apresentam da seguinte maneira:
Amida> ácido carboxílico > nitrila > álcoois > ésteres ~ cloretos de acila ~ aldeídos ~ cetonas.
Propriedades físicas
Sobre o estado físico desses ácidos, os primeiros nove monoácidos saturados se apresentam na forma líquida e o restante é sólido. Os três iniciais são incolores, e conforme a massa molecular aumenta. Logo são substância de consistência oleosa. Com dez carbonos são chamados de sólidos brancos. O primeiro tem cheiro ruim e os sólidos praticamente não possuem odor.
O ácido aromático mais básico, o ácido benzoico, por ter muitos carbonos, não dissolve bem em água. Dessa maneira os ácidos carboxílicos dissolvem em substância menos polar que o caso do éter, benzeno e álcool.
Os pontos tanto de fusão quanto de ebulição são razoavelmente altos comparados a outros compostos. O fator que influencia essa característica é a existência de duas ligações por pontes de hidrogênios, chamados dímeros. Os ácidos alifáticos mais baixos têm cheiros que se intensificam progressivamente em ácidos acético e fórmico. Já o ácido butírico, valérico e capróico tem odor extremamente desagradável. Em contrapartida, ácidos altos têm pouco odor por conta da sua volatilidade.
A acidez é determinada também pelo padrão estrutural. No caso do ácido acético e seus derivados possuem efeitos indutivos e estéricos. Existe também um efeito eletrônico importante que é o de ressonância. Ela influencia a acidez dos ácidos carboxílicos aromáticos como o benzóico. Grupos de elétrons que doam elétrons ao anel aromático por meio da ressonância (como ocorre no cloro, bromo, hidroxila, amino, iodo e metoxila) reduzem a acidez dos compostos, afinal aumentam a densidade eletrônica do carboxilado. Isso reduz a estabilidade da base conjugada.
Usos e atribuições
O ácido fórmico, como já dito, é o ácido existente nas formigas e é extraído das formigas vermelhas. Ele é aplicação como mordente para fixar cores em tingimento de tecidos, bem como desinfetante na medicina. O ácido acético é o constituinte do vinagre, usado para temperar alimento, limpeza e preparação dos perfumes, seda artificial, acetona e corantes. Os ácidos carboxílicos também são usados em filtros solares.