Solubilidade dos Compostos Orgânicos
A estrutura de um composto orgânico – também chamado de moléculas orgânicas – é constituída por hidrogênio e carbono. Em certos casos, possui também enxofre, oxigênio, fósforo, nitrogênio, boro, halogênio, entre outros. Existem substâncias orgânicas e inorgânicas. Essas, ao contrário das orgânicas, não possuem ligações de hidrogênio e carbono. Carbonetos, carbonatos, óxidos de carbono, cianetos, bicarbonatos, carbono grafite, fulereno e diamante não são compostos orgânicos.
A bioquímica se encarrega de estudar as moléculas orgânicas naturais (denominadas biomoléculas), que são sintetizadas por seres vivos. Há ainda as moléculas artificiais, que são fabricados pelo homem, ou seja, não existem na natureza. Um exemplo dessa artificialidade é o plástico. É importante notar que apenas uma pequena parcela dos compostos puros não é produzida artificialmente.
Os químicos antigos acreditavam que as substâncias orgânicas vinham dos seres vivos, animais e vegetais, e as inorgânicas vinham dos minerais. Durante muitos anos os cientistas pensavam que entre os dois tipos de substância havia uma divisão que impossibilitava qualquer transposição das substâncias.
A divisão mostrou-se artificial quando o químico alemão Friedrich A. Wöhler (1800 – 1882) sintetizou um produto orgânico (a ureia) a partir de substâncias inorgânicas (cianeto de amônio). A química moderna consegue demonstrar isso facilmente nos dias de hoje.
Para analisar a solubilidade dos compostos orgânicos precisamos levar em consideração três aspectos:
- Polaridade
- Forças de atração intermolecular
- Tamanho das cadeias carbônicas
A seguir vamos analisar mais minuciosamente cada um dos aspectos.
Definições básicas
A regra da polaridade diz que uma substância polar é solúvel em outra substância polar, e as substâncias apolares são solúveis em apolares. Como a água é polar, apenas as substâncias polares se dissolverão no líquido. Entre os exemplos desses compostos temos o açúcar, o álcool comum e a acetona. Eles se misturam na água criando homogeneidade.
Como a maioria dos compostos orgânicos são apolares, eles não se misturam à água. Percebemos isso quando sujamos as mãos com graxa, pois não adianta lavá-las já que a água não consegue ser eficaz na remoção. Mas se utilizarmos gasolina para remover, que também é um composto apolar, a graxa poderá sair das mãos.
Existem algumas exceções a essa regra. A própria gasolina pode ser dissolvida no etanol, que é uma substância polar. Devemos levar em consideração então as intensidades das forças intermoleculares na solubilidade. Quando a intensidade entre as forças de atração das moléculas de soluto e solvente é superior ou igual às forças atrativas das moléculas, a possibilidade de haver dissolução é maior.
É fácil notar que o óleo de cozinha não possui uma alta solubilidade em água. Isso acontece por dois motivos. O primeiro é que a água é polar, ao contrário do óleo de cozinha. O segundo mostra que as moléculas de água se agrupam com bastante força, através das ligações de hidrogênio. Ou seja, as moléculas de óleo não conseguem estar no meio de duas moléculas de água que são vizinhas.
Outro fator que contribui para a solubilidade é o tamanho das moléculas. Um exemplo disso é o ácido acético, que pode ser diluído em qualquer porção de água, pois há uma afinidade entre as substâncias. Sua parte hidrofílica possui compatibilidade com a água, possibilitando a dissolução mais fácil.
Ele possui outra parte, essa incompatível, chamada de hidrofóbica, mas ela não afeta diretamente na dissolução. O oposto acontece ao ácido caproico, que pode ser parcialmente dissolvido porque sua parte hidrofóbica é maior que a do ácido acético.
Regras de solubilidade
O estudo dos compostos precisa levar em consideração alguns métodos de separação de misturas, recristalização de substâncias e extração de produtos naturais. A temperatura, o solvente e a natureza do soluto irão determinar a solubilidade da substância. Estudiosos analisam as interações entre solventes e solutos, analisando suas estruturas moleculares, para prever o comportamento de alguns solutos em relação aos solventes.
Muitas indústrias utilizam a solubilidade na fabricação de seus produtos, entre os mais comuns, perfumes, tintas, sabões, plásticos, detergentes e até açúcares. Como vimos anteriormente, as regras de solubilidade determinam que semelhantes dissolvem semelhantes. Por exemplo, uma substância polar pode ser dissolvida em um solvente polar.
Levando isso em consideração, concluímos que as substâncias orgânicas necessitam de líquidos orgânicos para serem dissolvidas. São chamados, nesse caso, “solventes orgânicos”. Entre exemplos temos benzeno, éter, gasolina, álcool, etc.
Um soluto pode ser purificado através de sua cristalização. Isso acontece quando a temperatura da solução diminui ou quando acontece a vaporização do solvente. Algumas substâncias são mais fáceis de serem dissolvidas, como é o caso da iônica, pois há uma atração elétrica entre os íons.
Mas quando a atração entre as moléculas é menor, a cristalização se torna mais difícil. A demora é grande no caso das substâncias orgânicas, e, em certos casos, como o da parafina, os compostos orgânicos nem chegam a se cristalizar.
Quando há uma grande polaridade entre os compostos orgânicos (entre eles os iônicos como os sais orgânicos), eles se tornam bastante cristalizados, a exemplo dos açúcares.