Nesta aula, assim como na anterior, falamos de radicais livres. O que são essas espécies?
Radicais livres são átomos ou moléculas que possuem elétrons desemparelhados, podendo ser neutros ou ionizados. Veja, por exemplo, o átomo de sódio:
11Na: 1s2 2s2 2p6 3s1
Como possui um elétron desemparelhado no orbital 3s, esse átomo, assim como os demais metais alcalinos, pode ser classificado como radical livre. Vejamos o exemplo de uma molécula que pode existir na forma de radical livre:
depósitos instalações Rio Cristalino Itataia Espinharas Lagoa Real/Caetité Andrinópolis Quadrilátero Ferrífero Caldas Figueira
AULA
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O composto, difenilpicrilhidrazila (DPPH) é um radical livre está- vel, que fornece soluções de coloração roxa quando dissolvido em me- tanol. Essas soluções são empregadas para a avaliação de propriedades antioxidantes de extratos de plantas, já que, na presença de compostos com essas propriedades, sofre redução, gerando um composto de colo- ração amarela.
Outra espécie radicalar que já estudamos é o O2. No seu estado
fundamental, ele possui dois elétrons desemparelhados, comportando-se, então, como um dirradical. Vimos que muitas das reações fundamentais para a manutenção da vida são determinadas exatamente por esse caráter
da molécula de O2.
A geração de um radical livre pode ocorrer por meio de dois caminhos diferentes:
1. Pela cisão homolítica de uma ligação:
2. Pela reação de uma molécula com um radical livre já forma- do:
O primeiro mecanismo irá ocorrer, em termos práticos, quan-
do o composto apresentar uma ligação σ sensível a aquecimento a
temperaturas abaixo de 200 oC, como as presentes em peróxidos e em
diazocompostos:
O peróxido de benzoíla e a azobisisobutironitrila (AIBN) são utilizados como iniciadores de reações radicalares, ou seja, formam os radicais livres iniciais que irão disparar uma reação química baseada no segundo mecanismo descrito: a reação com um radical já existente. Um exemplo é a bromação alílica de alcenos.
Peróxido de benzoíla
AULA
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Nessa reação, o peróxido de benzoíla é degradado pelo aquecimen- to, gerando radical benzoíla, que retira um hidrogênio da posição alílica (ou seja, vizinha a uma ligação dupla C=C), gerando ácido benzóico e um novo radical livre, que é estabilizado por ressonância. Esse radical pode reagir com o bromo, formando o produto, e um novo radical, que propaga a reação. E até quando isso vai ocorrer? Até que um radical alila reaja com um radical bromo, formando o produto sem gerar um novo radical. É a chamada terminação da reação radicalar.
As reações radicalares são empregadas também para a síntese de polímeros, como o acetato de polivinila, que citamos na Aula 4. Veja como ele pode ser produzido por esse tipo de reação:
Acetato de
vinila Poli (acetato de vinila)
Atende ao Objetivo 6
6. O polietileno é um polímero muito utilizado na produção de sacolas de supermercado e em filmes plásticos para embalar alimentos. Ele é produzido a partir do eteno (H2C=CH2) em uma reação de polimeriza- ção radicalar, semelhante à de obtenção do PVA. Outro polímero muito utilizado é o poli (tetrafluoroetileno), mais conhecido como Teflon, TM obtido pela polimerização radicalar do tetrafluoroeteno (F2C=CF2). Ele é empregado em utensílios de cozinha, devido à sua alta resistência térmica e ao baixo coeficiente de fricção. Sabendo que o valor de ∆Ho médio das ligações C-H é de 99 kcal/mol, enquanto que o das ligações C-F é de 116 kcal/mol, explique a maior estabilidade do TeflonTM em relação ao polietileno, além de propor a estrutura desses dois polímeros. Analise também qual dos dois polímeros deve ser o mais facilmente degradado no meio ambiente.
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Vamos iniciar propondo as estruturas desses polímeros. Se a formação deles é um processo semelhante ao de obtenção do PVA, então podemos propor o seguinte:
AULA
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Sabendo que no poli(tetrafluoroetileno) existem diversas ligações C-F, enquanto que no polietileno predominam as ligações C-H, podemos explicar a maior estabilidade do primeiro pela maior força da ligação C-F (maior valor de ∆Ho) em relação à ligação
C-H. Essa maior estabilidade também nos permite supor que o poli(tetrafluoroetileno) permaneça mais tempo no meio ambiente, sem sofrer degradação química ou biológica, que o polietileno. Na verdade, os dois polímeros podem permanecer séculos contami- nando solos e outros ambientes até que sejam degradados.
Esse tema, além de contextualizar uma aula sobre força de ligações químicas, permite abrir um debate sobre consciência ecológica e fazer seus alunos pensarem nas conseqüências de atos tão simples como esquecer uma sacola plástica de supermercado na praia ou na mata.
Os radicais livres são espécies paramagnéticas. No paramag- netismo, uma espécie que possua elétrons desemparelhados apresenta propriedades magnéticas na presença de um campo magnético externo a ela (ou seja, quando colocada próxima a um ímã), sendo atraída por esse. Entretanto, esse magnetismo não é permanente, desaparecendo depois que o campo externo é removido. Isso ocorre porque os elétrons desem- parelhados dos radicais livres geram um dipolo magnético permanente, porém, devido à orientação aleatória das diversas moléculas dos radicais, esses dipolos acabam se anulando. Entretanto, em um campo magnético externo, esses dipolos se alinham paralelamente a esse, dando ao material radicalar propriedades semelhantes a um ímã, mas se desalinham após o campo externo ser removido, já que as moléculas terão novamente uma orientação randômica. Essa propriedade dos radicais livres permite que eles sejam estudados por uma técnica denominada ressonância paramagnética
eletrônica (EPR, do inglês electronic paramagnetic ressonance), também
conhecida por ressonância de spin eletrônico (ESR, do inglês electronic
ATIVIDADE FINAL
Atende ao Objetivo 7
O SO3 é um dos principais poluentes atmosféricos responsável pela chuva ácida, que destrói florestas em diversas regiões do mundo. Você pode mimetizar esse fenômeno queimando uma pequena quantidade de enxofre (disponível em lojas de perfumaria e de artigos religiosos) em um sistema como o descrito no desenho a seguir:
Coloque água no fundo de um pote e algumas pétalas de uma flor colorida (por exemplo, rosa vermelha). Aqueça a colher com o enxofre na chama de uma vela (CUIDADO! Não inale os vapores liberados e faça o experimento em local ventilado!), até o surgimento de uma chama azulada. Coloque-a imediatamente dentro do frasco e tampe-o. Você deverá ver a formação de uma névoa dentro do pote. Espere um pouco e observe o sistema. O que acontece com a pétala da flor? Que reações químicas ocorreram dentro do pote? Como você aproveitaria esse experimento para uma aula com a abordagem CTSA?
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AULA
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R E S U M O
Nesta aula continuamos a estudar as propriedades dos óxidos, iniciando pelo mais abundante na superfície terrestre: a água. Vimos que a capacidade de formar ligações hidrogênio intermoleculares determina propriedades importantes da água, como densidade e tensão superficial, e também explica a menor densidade do gelo em comparação com a água líquida. Estudamos as propriedades de outros óxidos, como os dióxidos de carbono e de enxofre, avaliando como a geometria dessas moléculas é afetada pela distribuição eletrônica dos átomos de carbono e enxofre, e as diferenças de reatividade entre eles e entre seus produtos de hidrólise. Outros óxidos metálicos são empregados em reações de oxirredução, podendo estar envolvidos na formação de pilhas, como no caso da bateria de Ag/Zn. As pilhas são sistemas nos quais as reações de oxirredução ocorrem espontaneamente (ou ___________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________ RESPOSTA COMENTADA
Se tudo der certo, você verá a pétala da flor se descorando e murchando. Isso se dá pela formação do corrosivo ácido sulfúrico na atmosfera do pote, devido às seguintes reações:
S8(s) + 8 O2(g) → 8 SO2 (g)
2 SO2 (g) + O2 (g) → 2 SO3 (g)
SO3 (g) + H2O (g) → H2SO4 (aq)
Esse é outro experimento simples que pode ser empregado na alfabe- tização científica dos seus futuros alunos. Você pode empregá-lo para introduzir os conceitos de acidez, equilíbrio químico e pH, entre outros, e com isso demonstrar que estudar os conceitos fundamentais da Química é muito importante para compreendermos e modificarmos o mundo em que vivemos!
seja, são exergônicas), enquanto que as reações de eletrólise, como a da água, são endergônicas, necessitando de uma fonte externa de energia para ocorrerem. Por fim, estudamos os radicais livres, que são espécies contendo um elétron desemparelhado na última camada eletrônica. Essas espécies são muito reativas, podendo ser formadas a partir da cisão homolítica de ligações σ, ou pela reação com um radical previamente formado. Uma das aplicações das reações radicalares é na síntese de polímeros, como o PVA e o polietileno.
LEITURA RECOMENDADA
Alfabetização científica, de Áttico Chassot. Chassot é um dos
mais notáveis educadores brasileiros, especialmente na área da Educação Científica. Nesse livro, o autor demonstra que ensinar Ciências não é (nem nunca deve ser!) memorizar fórmulas, enunciados e leis, mas em- pregar os conhecimentos científicos, juntamente com os demais saberes humanos, na construção da cidadania.