sexta-feira, 21 de dezembro de 2012

ÓLEOS ESSENCIAS





Índice

bulletIntrodução
bulletHidrocarbonetos Saturados - Estrutura
bulletHidrocarbonetos Insaturados - Estrutura
bulletHidrocarbonetos - Nomenclatura
bulletAlcoóis e Éteres - Estrutura
bulletAlcoóis e Éteres - Nomenclatura
bulletPropriedades Físico Químicas - Hidrocarbonetos, Alcoóis e Éteres

 

Introdução

Há muito tempo, numa aldeia da região do Rio Amazonas, havia um índio chamado Piripiri. Era um índio lindo, misterioso, que exalava um perfume tão suave que as moças da aldeia ficavam inebriadas de paixão. Elas sempre o perseguiam e tentavam agarrá-lo, mas ele se transformava em uma nuvem de fumaça e desaparecia. Desesperadas de paixão, procuraram o pajé Supi para saber como prender Piripiri, e ele lhes mandou prender o índio com seus cabelos. Naquela mesma noite, enquanto Piripiri dormia, elas amarraram os pés do índio com seus cabelos e adormeceram ao seu lado. Ao acordarem, Piripiri havia desaparecido, e em seu lugar restava uma planta que tinha o mesmo perfume que ele. O pajé contou a elas então que Piripiri havia subido aos céus e se transformado em Arapari, a constelação do Cruzeiro do Sul. A partir de então, as moças da tribo passaram a se banhar e a lavar os cabelos com uma infusão daquela planta que havia surgido no leito de Piripiri, e assim conquistar os homens da aldeia. Essa planta se chama priprioca, que vem de piripirioca, ou seja, a casa de Piripiri (lenda dos índios manaus, registrada por Brandão de Amorim em 1926, a partir do original tupi).
Muitas plantas fornecem um material oleoso de odor intenso e agradável, denominado, de forma geral, óleos essenciais. Devido ao aroma intenso, essas plantas podem ser empregadas em perfumaria, na indústria alimentícia (essência de laranja e limão, por exemplo) e de cosméticos, e, acima de tudo, na culinária e na medicina, como acontece com o alecrim, a sálvia, o tomilho e a hortelã. Aliás, que tal preparar um tabule, e discutir Química e mundo árabe com seus alunos? Talvez o professor de Geografia possa acompanhar nessa tarefa... ou, se preferir, chame o professor de Artes e faça uma salada verde, usando as chamadas ervas da Provença (manjericão, tomilho, alecrim, sálvia, louro) para temperar. [colocar em pop-up, incluindo a foto da Provença: A Provença é uma região da França muito conhecida por ter abrigado artistas famosos, em especial Vincent Van Gogh.

Alecrim
 

 

Provença (França)
 
Os óleos essenciais são compostos principalmente por hidrocarbonetos, álcoois e éteres voláteis, a maioria deles pertencendo a classe dos terpenos.
Terpenos são substâncias naturais sintetizadas pelas plantas e outros organismos vivos a partir do ácido mevalônico; são constituídos por cadeias que possuem um número de átomos de carbono que seja múltiplo de 5. Assim, temos os monoterpenos (10 carbonos), os sesquiterpenos (15 carbonos) e os diterpenos (20 carbonos), entre outros. Em alguns casos pode ocorrer a perda de um ou mais átomos de carbono.
Outros derivados da via metabólica dos terpenos são os carotenos. Essas substâncias são pigmentos naturais e conferem coloração alaranjada ou vermelha a alimentos, como a cenoura, a abóbora e o tomate, que é rico em licopeno. Atualmente existe grande preocupação em estimular o consumo de alimentos contendo essas substâncias, já que são compostos com propriedades antioxidantes e ajudam na prevenção do câncer e de outras doenças degenerativas. Entretanto, isso não significa que essas substâncias devam ser ingeridas em excesso, porque pode causar danos à sua saúde!

 

Hidrocarbonetos saturados - estrutura

Os hidrocarbonetos saturados são constituídos de cadeias de átomos de carbono ligados a átomos de hidrogênio:
O mais simples deles é o metano, de fórmula CH4.
Como você sabe, as ligações químicas em uma molécula correspondem à combinação de orbitais atômicos, um de cada átomo pertencente à ligação. Assim, na ligação C-H temos a combinação do orbital 1s do hidrogênio com um orbital do carbono. Mas qual? Ora, é só lembrar a distribuição eletrônica do carbono:
Assim, espera-se que ocorra a interação do orbital 1s do hidrogênio com um orbital 2p do carbono. Mas, se fosse assim, como conseguiríamos ligar quatro átomos de hidrogênio a um único carbono? Além disso, como orbitais p são ortogonais, o ângulo de ligação H-C-H deveria ser de 90o, mas os experimentos mostram que é de 109,5o.
Como isso é possível? A teoria mais aceita pelos químicos orgânicos é a teoria da hibridização, que preconiza uma hibridização entre os três orbitais 2p com o orbital 2s do carbono, gerando quatro orbitais 2sp3, ficando cada um ocupado por um elétron:
Agora, um orbital 2sp3 do carbono pode se unir ao orbital 1s do hidrogênio, formando um orbital molecular ligante σ (ligação s s-sp3), que contém os dois elétrons da ligação C-H. Nesse tipo de interação entre dois orbitais, a região de maior densidade eletrônica encontra-se entre os dois núcleos, e o eixo maior da ligação coincide com o eixo internuclear:
Como o número de orbitais moleculares formados tem que ser igual ao número de orbitais atômicos combinados, forma-se também um orbital antiligante σ*, de alta energia, que permanece vazio.
No caso de ligações C-C, ocorre uma combinação entre dois orbitais 2sp3 (um de cada carbono), formando um orbital ligante σ (ligação s sp3-sp3) e um orbital antiligante σ*:
O ângulo de 109,5o é dado pela repulsão entre os elétrons das ligações C-C e C-H. O afastamento máximo entre esses quatro pares de elétrons, a fim de minimizar essa repulsão, é alcançado com esse ângulo de ligação, que corresponde a um tetraedro regular.
As ligações C-C possuem tamanho médio de 1,54 Å, enquanto as ligações C-H são mais curtas, medindo cerca de 1,05-1,09 Å.

 

Hidrocarbonetos insaturados - estrutura

Além da hibridização sp3, o átomo de carbono pode assumir outros dois tipos de hibridização:
bulletHibridização sp2:
Neste caso ocorre a hibridização do orbital 2s com dois orbitais 2p do carbono, resultando em três orbitais 2sp2, permanecendo um orbital 2p não hibridizado (cada um com um elétron):
Dois átomos de carbono com hibridização sp2 podem se unir através desses orbitais, formando uma ligação σ do tipo sp2-sp2. Além disso, como em cada carbono existe um orbital 2p não hibridizado, eles podem se unir para formar uma segunda ligação entre os átomos de carbono, desde que esses orbitais 2p estejam contidos no mesmo plano (ou seja, seus eixos estejam paralelos):
Este tipo de ligação C-C difere daquela formada pela interação frontal dos orbitais 2sp2. Aqui, o eixo maior do orbital molecular formado não coincide com o eixo internuclear. Esse tipo de ligação é denominado ligação π, e corresponde à formação do orbital molecular π ligante, ou seja, que será ocupado pelos dois elétrons desta ligação. Como o número de orbitais moleculares formados tem que ser igual ao número de orbitais atômicos que interagiram, além desse π ligante forma-se também o orbital π* (antiligante), que permanece vazio no estado fundamental da molécula:
As ligações π são mais fracas que as ligações σ, devido à não-coincidência da região de maior densidade eletrônica com o eixo internuclear, o que diminui a atração dos elétrons pelo núcleo atômico. As ligações σentre dois átomos de carbono possuem energia da ordem de 80-85 kcal/mol, enquanto as ligações π ficam em torno de 55-60 kcal/mol.
Os compostos que possuem uma ligação π entre dois átomos de carbono de hibridização sp2 são denominados alcenos.
bullet
Hibridização sp:
Neste tipo de hibridização, ocorre o envolvimento de um único orbital 2p com o orbital 2s, permanecendo dois orbitais 2p não hibridizados (cada um com um elétron):
Como no caso da hibridização sp2, dois carbonos podem formar um ligação σ entre si, pela combinação de dois orbitais sp (ligação s sp-sp). Além desta, podem ser formadas duas ligações π, cada uma advinda da combinação de dois orbitais 2p não hibridizados e paralelos:
Cada ligação π corresponde a um orbital π ligante, que será ocupado por um par de elétrons. Para cada um desses orbitais haverá também um orbital π* (antiligante), que permanecerá vazio no estado fundamental da molécula.
Os compostos que possuem duas ligações π entre dois átomos de carbono de hibridização sp são denominados alcinos.
Tanto os alcenos como os alcinos são denominados hidrocarbonetos insaturados, porque podem sofrer adição de hidrogênio (H2), formando os alcanos – também denominados hidrocarbonetos saturados. O tamanho médio de uma ligação C=C é de 1,34 Å, enquanto o de uma ligação C≡C é de 1,20 Å.
Uma grande fonte de hidrocarbonetos é o petróleo. Os diversos hidrocarbonetos lá presentes podem ser separados em frações em função de suas volatilidades (pontos de ebulição) e constituem alguns dos combustíveis mais empregados no mundo, como a gasolina e o querosene de aviação, e estão no centro de um dos principais temas da atualidade, o aquecimento global. Aliás, esse é um tema interessante para você abordar nas suas aulas, associando hidrocarbonetos, petróleo e meio ambiente.

 

 

Hidrocarbonetos - nomenclatura

A nomenclatura dos alcanos lineares é muito simples: os hidrocarbonetos saturados lineares de um a quatro átomos de carbono são denominados, respectivamente, metano, etano, propano e butano. A partir daí, o nome é dado pelo prefixo correspondente ao número de carbonos (penta para cinco, hexa para seis e assim por diante) mais o sufixo ano.
No caso de hidrocarbonetos ramificados, o primeiro passo é definir a cadeia principal, que é aquela de maior número de átomos de carbono contínuos. Em seguida, basta determinar o nome das ramificações, que é feita dando o nome do hidrocarboneto correspondente a essa ramificação, substituindo o sufixo ano por ila.
Algumas ramificações mantiveram nomes próprios:
O próximo passo é numerar a cadeia principal, usando algarismos arábicos. Ela deve ser numerada sempre de forma a dar a menor numeração para os carbonos ligados às ramificações:
Em seguida, o nome é dado pela adição do nome das ramificações à frente do nome do hidrocarboneto, sinalizando as suas posições (em português, ao fazer essa adição, suprime-se a letra h de hexano e heptano).
No caso de haver mais de uma ramificação do mesmo tipo, devem ser empregados os prefixos di, tri, tetra e assim por diante. Se houver mais de um tipo de ramificação, a seqüência no nome do composto deve seguir a ordem alfabética (e não de número total de carbonos!) e os prefixos numéricos (di, tri, tetra) não devem ser levados em consideração na atribuição dessa ordem:
Se duas ramificações diferentes puderem direcionar a numeração da cadeia principal, a prioridade deve ser dada àquela que aparecerá primeiro no nome do composto, ou seja, segue a ordem alfabética.
No caso de ramificações complexas (ramificações com ramificações), os prefixos numéricos são considerados como pertencentes ao nome da ramificação, e aí contam para a ordenação no nome do hidrocarboneto:
Se duas cadeias de mesmo número de carbonos estiverem competindo para serem consideradas a cadeia principal, será designada assim aquela com maior número de ramificações ou aquela que tem as ramificações com menor numeração de localização:
No caso de hidrocarbonetos contendo anéis (ciclos), a nomenclatura segue as mesmas regras, adicionando-se o prefixo ciclo ao nome do hidrocarboneto (em português, ao fazer essa fusão, suprime-se a letra h dehexano e heptano). No caso de haver cadeias cíclicas e acíclicas na mesma molécula, aquela de maior número de átomos de carbono deve ser considerada a principal.
As nomenclaturas dos alcenos e dos alcinos seguem as mesmas regras; nestes casos, a cadeia principal deve incluir a insaturação, e deverá ser numerada de forma a dar a menor numeração possível para ela.
Se o composto tiver duas ou mais insaturações, é necessário adicionar os prefixos quantitativos (di, tri, tetra, etc.) antes dos sufixos eno e ino para alcenos e alcinos, respectivamente. A numeração deve ser tal que dê o menor número possível às insaturações; se em uma molécula houver ligações duplas e triplas, a numeração da ligação dupla deverá ser menor que a da tripla, desde que ambas fiquem com os menores números possíveis:
Alguns nomes para hidrocarbonetos e ramificações insaturadas especiais são:
Se o composto possuir mais de uma ligação insaturada, a cadeia principal deverá ser aquela de maior número de carbonos que contenha, ao menos, uma destas ligações, e não necessariamente terá que conter as duas ou mais insaturações:
Esquema

Álcoois e éteres - estrutura

Quando um átomo de hidrogênio de uma cadeia alquila é substituído por um grupo OH, formam-se os compostos da classe dos álcoois:
Nos álcoois, há uma ligação s entre um átomo de carbono sp3 e um átomo de oxigênio. Observe os ângulos de ligação dessa função álcool:
Você pode observar que o ângulo da ligação C-O-H no etanol é de 108,5o, muito próximo daquele observado para a ligação H-C-H do metano (109,5o). Assim, esse átomo de oxigênio também é tetraédrico, e, portanto, tem hibridização sp3.
Mas como explicar esse desvio de um grau em relação ao metano? Isso ocorre devido à repulsão entre os pares de elétrons que estão nos orbitais n (elétrons não-ligantes). Como estes elétrons não estão compartilhados com outros átomos, eles se encontram mais próximos do núcleo do oxigênio, e com isto a repulsão entre os elétrons nos dois orbitais n é maior que aquela que ocorre entre os elétrons em orbitais n e aqueles em orbitais s, ou entre elétrons em orbitais s diferentes. Isso faz com que os elétrons nos orbitais n se afastem, levando à aproximação dos elétrons em ligações s, com conseqüente diminuição do ângulo de ligação.
O mesmo ocorre nos éteres, que são compostos em que um átomo de oxigênio se encontra ligado a duas cadeias alquílicas:
O etanol é o álcool mais conhecido de todos. Seu uso vem crescendo em nossa sociedade em função de seu emprego como biocombustível, e o Brasil se destaca no cenário mundial como produtor de álcool de cana de açúcar, o que tem gerado debates calorosos sobre as vantagens e desvantagens de seu uso. Esse é outro tema multidisciplinar que você pode empregar nas suas aulas, e mostrar as correlações entre a Química e a Sociologia!

 
O etanol também é utilizado como droga recreacional por jovens e adultos; infelizmente, o abuso do consumo de álcool tem levado a diversas mortes, direta ou indiretamente (acidentes de carros, assassinatos e violência praticada por jovens embriagados). O éter etílico também já foi muito utilizado como entorpecente, por possuir propriedades anestésicas. Que tal discutir também esse assunto em sala de aula?

 

Álcoois e éteres - nomenclatura

A nomenclatura oficial dos álcoois é dada a partir do nome do hidrocarboneto correspondente, acrescentando-se o sufixo ol (com exclusão da letra o terminal do nome do hidrocarboneto, por questões fonéticas), acrescentando-se, ainda, a posição do grupamento hidroxila na estrutura:
No caso de haver outras funções de maior prioridade para a nomenclatura do composto (íons e todas as funções carboniladas), a função álcool será representada pelo prefixo hidroxi, acrescido de sua posição na estrutura:
A nomenclatura vulgar de álcoois é feita pela adição do termo álcool à frente do nome da cadeia hidrocarbônica correspondente ao álcool, acrescentando o sufixo ico.
No caso dos éteres, que é uma função de baixa prioridade para fins de nomenclatura (só não é inferior aos peróxidos), a nomenclatura oficial é feita da seguinte forma: a menor cadeia hidrocarbônica ou que não contenha outros grupos funcionais ligados ao átomo de oxigênio é nomeada como radical, acrescentando o sufixo oxi (este será o grupamento alcoxila); em seguida, adiciona-se o nome do hidrocarboneto correspondente à cadeia principal, não esquecendo de referenciar a posição em que o grupamento alcoxila está ligado. Outra nomenclatura para éteres consiste em nomear os radicais correspondentes às cadeias hidrocarbônicas ligadas ao oxigênio, em ordem alfabética, acrescentando no final a palavra éter.
A nomenclatura vulgar dos éteres é muito semelhante a esta última, sendo que o termo éter inicia o nome, seguido do nome do radical correspondente à cadeia menor; por fim, o nome do radical correspondente à cadeia maior acrescido do sufixo ico.
Epóxidos, ou oxiranas, são éteres cíclicos de três membros (dois carbonos e um oxigênio). São compostos muito reativos; o mais simples deles, comumente denominado óxido de etileno, é empregado na síntese do anticongelante etilenoglicol e como agente esterilizante, por promover a alquilação de enzimas e proteínas estruturais.

Propriedades fisico-químicas de hidrocarbonetos, álcoois e éteres

Observe o quadro a seguir:
EstruturaNomePonto de ebulição (ºC)
Nonano149
1-Octanol192
Butoxibutano140
Como você pode ver, álcoois possuem ponto de ebulição mais alto que os hidrocarbonetos e éteres de peso molecular semelhante. Isso ocorre devido às interações do tipo ligação de hidrogênio que irão unir as moléculas dos álcoois, juntamente com as interações do tipo van der Waals que ocorrem entre as suas cadeias hidrocarbônicas:
Entre hidrocarbonetos, a interação entre as moléculas será somente do tipo van der Waals.
Nos éteres, embora possamos ter interações do tipo dipolo-dipolo, estas são fracas; além disto, a alta densidade eletrônica dos átomos de oxigênio faz com que ocorra repulsão entre suas nuvens eletrônicas quando duas moléculas se aproximam, o que diminui o grau de interação entre elas, com conseqüente abaixamento do ponto de ebulição:
Também por serem capazes de realizar ligações de hidrogênio, os álcoois apresentam maior solubilidade em água que os hidrocarbonetos e os éteres, sendo que a presença de ramificações também aumenta a solubilidade, já que irá diminuir a interação entre as cadeias hidrocarbônicas (interações de van der Waals). Por sua vez, os éteres apresentam maior solubilidade em água que os hidrocarbonetos correspondentes, devido à capacidade de formar ligações hidrogênio (maior polaridade).

Sit de pesquisa:http://www.profpc.com.br/Qu%C3%ADmica%20na%20Cozinha/%C3%93leos%20Essenciais/%C3%93leos_essenciais.htm

Nenhum comentário:

Postar um comentário

Postar um comentário