Propriedades dos éteres e éteres coroa

RKA4JL – Olá, meu amigo e minha amiga. Hoje nós vamos ver algumas propriedades dos éteres. Nós temos aqui dois compostos. Esse primeiro é um álcool, OH ligado a um carbono saturado. Como ele tem dois carbonos, ele é o etanol, e aqui nós temos o oxigênio entre carbonos. Esse composto é um éter. Ele é um éter dimetílico. Nós estamos vendo aqui uma das propriedades, que é o ponto de ebulição. Do álcool é 78 graus Celsius e do éter -25 graus Celsius, uma diferença bem grande. A 78 °C indica que o álcool é líquido nas condições ambientais. Já a -25 °C indica que o éter é um gás nas condições ambientais. O que faz com que o ponto de ebulição deles seja tão diferente? São as forças ou interações intermoleculares. Então, vamos ver aqui as interações que acontecem entre esses dois compostos. Nós temos aqui o primeiro etanol. Vamos colocar aqui dois carbonos, ligado a eles, o oxigênio, e o oxigênio ligado ao hidrogênio. O oxigênio, por ser da família 6A, tem seis elétrons na última camada, está usando dois para se ligar e sobra dois pares aqui. O que vai acontecer aqui? O oxigênio é mais eletronegativo. Vai puxar o par de elétrons para ele e gerar uma densidade de carga negativa. Por outro lado, o hidrogênio vai ficar com uma densidade de carga positiva. Então essa molécula é extremamente polar. Se analisarmos a interação com outra molécula... Então vou desenhar aqui o hidrogênio e o oxigênio ligado a dois carbonos. Será a mesma coisa: o oxigênio é mais eletronegativo, puxa o par de elétrons para ele, gerando uma densidade de carga negativa e o hidrogênio com uma densidade de carga positiva. Então nós temos aqui a presença da polaridade também. O que vai acontecer? A gente sabe que cargas opostas se atraem, então a interação que vai acontecer entre o oxigênio, que tem essa densidade negativa, e o hidrogênio que tem essa densidade positiva, é extremamente forte. Ela é chamada de ligações... Então vamos escrever aqui: ligações ou pontes de hidrogênio. Vamos colocar aqui: ligações de hidrogênio, ou pontes de hidrogênio. Essa interação, volto a falar, é extremamente forte. É importante também nós analisarmos o seguinte: temos o oxigênio aqui, interagindo com o hidrogênio. Mas o hidrogênio está ligado a um outro oxigênio, então esse outro átomo é extremamente importante para puxar intensamente o par de elétrons para gerar esse polo negativo e um polo positivo intenso e interagir. Então a ponte de hidrogênio acaba acontecendo entre três átomos, não somente esses dois, porque há necessidade da interação desse oxigênio com este hidrogênio. Agora vamos analisar o éter. Então vamos colocá-lo aqui. Nós temos aqui o oxigênio, família 6A com seus dois pares de elétrons sobrando. Interagindo com a outra molécula, nós temos o oxigênio aqui ligado aos dois carbonos e dois pares de elétrons sobrando, ou disponíveis. A mesma coisa vai acontecer. Entre o oxigênio e carbono, quem é mais eletronegativo? O oxigênio. Ele vai puxar o par de elétrons para ele, gerando uma densidade de carga negativa e o carbono com sua densidade de carga positiva. Do outro lado, a mesma coisa. O oxigênio com densidade de carga negativa e o carbono com sua densidade de carga positiva. Muito bem. Esse carbono, como ele está fazendo uma ligação só, nós temos que ligá-lo a um hidrogênio, mais outro hidrogênio e o terceiro hidrogênio. Como a gente tem hidrogênio e oxigênio, nós podemos pensar que vão ocorrer ligações de hidrogênio aqui também, mas não ocorre. Por quê? Para acontecer ligações de hidrogênio, este tem de estar ligado diretamente a um dos três elementos mais eletronegativos da tabela periódica, que é flúor, oxigênio e nitrogênio, como está acontecendo aqui. O hidrogênio está ligado diretamente ao oxigênio. Ele está ligado ao carbono. Como a diferença de eletronegatividade deles é muito pequena, não vai gerar aqui uma densidade de carga positiva suficiente para interagir intensamente com o oxigênio, que tem essa densidade de carga negativa. Então, o que vai acontecer entre o oxigênio e o hidrogênio é uma interação um pouco mais fraca. Ela é chamada de dipolo-dipolo. Então vamos colocar aqui: dipolo-dipolo, ou dipolo permanente. Então está aqui uma das explicações para essa grande diferença do ponto de ebulição Aqui, a interação intermolecular é ligação de hidrogênio, extremamente forte. A interação que ocorre aqui é dipolo-dipolo, um pouco mais fraca. Vamos ver o que acontece agora se nós aumentarmos aqui o tamanho da cadeia carbônica do éter e vamos relacionar com o que vai acontecer com o seu ponto de ebulição. Então eu tenho aqui o éter dimetílico, do qual já vimos ali em cima que a temperatura de ebulição é -25 °C. E temos aqui o éter dietílico, cuja temperatura de ebulição é 35 °C. Então nós estamos vendo aqui o aumento da parte carbônica da cadeia. Aqui eu tinha um carbono de cada lado, e aqui eu tenho dois de cada lado. A temperatura de ebulição aumentou de -25 para 35 aqui no éter em questão. O que vai acontecer para que ocorra esse aumento de temperatura? Então vou desenhar aqui a interação intermolecular entre dois éteres dietílicos. Então vamos lá. O que vai acontecer? Vai acontecer que, quando você tem uma parte carbônica maior na molécula, vão ocorrer, além da interação dipolo-dipolo aqui no éter, vão ocorrer as dispersões de London, que nós já vimos em assuntos anteriores. Quando você tem uma cadeia carbônica mais longa, a gente tem uma área de superfície de contato maior para fazer essa interação, ou seja, a dispersão de London. Então, nós temos aqui uma interação maior entre as moléculas que ocorre devido a esse aumento da parte hidrocarbônica da cadeia. E isso acarreta no quê? No aumento de temperatura de ebulição. Então nós temos que ir de -25 para 35 °C, mas essa temperatura não aumenta muito acima da temperatura ambiente, por isso esse éter dietílico é um excelente solvente para a extração. Outra coisa que acontece também: como aumenta a parte de carbono e hidrogênio, aumenta somente a parte apolar da molécula, sendo útil como solvente para muitos compostos orgânicos apolares. Por isso, nós podemos ferver o éter e ficar com seu produto orgânico. Então você usará muito esse éter para extração. Vamos ver um outro tipo de éter, que é uma espécie interessante, chamado éter de coroa. Então se olharmos para esta estrutura aqui, que é o éter de coroa, isso foi descoberto por um cara chamado Charles Pedersen, que ganhou o Prêmio Nobel por isso. Para dar nome a essa estrutura, qual é o mecanismo que nós temos? Primeiro é contar a quantidade de átomos que o formam. Então vamos contar: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18 átomos. Então a gente coloca 18. Colocamos depois "coroa", e vamos ver quantos átomos de oxigênio está formando o nosso éter. Então nós temos aqui um, dois, três, quatro, cinco, seis átomos de oxigênio. Nós colocamos, portanto, seis. Então está aqui esse éter, 18-coroa-6. Essa nomenclatura somente diz respeito ao tipo de éter de coroa que nós temos. Mas por que é chamado éter de coroa? O interessante sobre o éter de coroa é que ele pode interagir com íons diferentes, por exemplo o potássio. Então, se nós colocarmos aqui o potássio, que é um íon grande e que cabe exatamente dentro dessa estrutura, ele pode interagir com esse éter de coroa, encaixando certinho nesse espaçamento. E como o potássio tem carga positiva, os oxigênios, por terem dois pares de elétrons disponíveis, todos eles, ele vai ser carregado negativamente. Então vá ocorrer uma interação eletrostática entre os oxigênios e o íon potássio. Essa interação é que vai fixar e segurar o íon potássio dentro dessa estrutura. Então, parece uma coroa. Se pensarmos no íon potássio como uma cabeça, nós teríamos o éter sendo a coroa, sendo colocado sobre ela. Os éteres de coroa podem ser muito úteis. Por exemplo, se você tivesse fluoreto de potássio (vamos colocar que é o KF. K⁺ e F⁻), ele não dissolveria em solventes orgânicos apolares. Mas se você usar o éter de coroa, nós conseguimos dissolvê-lo. Os oxigênios vão acabar interagindo com o íon potássio e o exterior da coroa, que é a parte apolar, se dissolverá em um solvente orgânico, como o benzeno. Então vamos colocar aqui que essa seria a parte apolar e ela dissolveria no benzeno. Então vamos colocar aqui benzeno. E o que isso faria? O que aconteceria é que o íon fluoreto seria liberado, aumentando a sua força nucleofílica e poderia participar de uma reação de substituição tipo SN2. Então, esse é um dos usos dos éteres de coroa: se ligar ao cátion e liberar o ânion para funcionar como um melhor nucleófilo, porque o íon potássio é solvatado pelo éter de coroa. E, é claro, você pode obter diferentes éteres de coroa com tamanhos diferentes para interagir com esses íons. Então, os éteres de coroas são moléculas muito interessantes. E se você puder olhar para uma representação tridimensional de um éter de coroa, é muito mais fácil ver que o seu exterior é apolar.