Ácidos Carboxílicos

                        Ácidos Carboxílicos

Definição

Ácidos carboxílicos são compostos orgânicos de caráter ácido fraco, que possuem na sua estrutura molecular um ou mais radical funcional, a carboxila (COOH), que aparece sempre ligada ao carbono primário, geralmente da (s) extremidade (s) da cadeia carbônica. Há exceções como o caso do ácido tricarboxílico, um triglicerídio que apresenta uma das carboxilas ligada no carbono secundário.

Os ácidos carboxílicos podem conferir cheiro ás substâncias, alguns são malcheirosos, outros, conferem odores agradáveis às substâncias que os contêm. Esses ácidos são componentes das gorduras e óleos vegetais e animais.  

Propriedades Físicas

Os ácidos carboxílicos abrangem uma quantidade expressiva de compostos, os de cadeias menores, o ácido fórmico e o acético são líquidos incolores. Por possuírem certa polaridade nas moléculas, podem reagir em solução aquosa, portanto são solúveis em água. Outra característica dessas duas substâncias são ter caráter volátil bem irritante, o que podemos conferir, ao inalarmos, por exemplo; aquela utilizada em análise laboratorial, o ácido acético glacial.  
Os com 5, até nove carbonos na cadeia carbônica principal, são poucos solúveis em água, e os compostos do grupo de cadeias carbônicas com dez ou mais carbonos possuem consistência de cera sólida branca, não são solúveis em água, mas podem ser solúveis em álcool, éter ou benzeno. Aparecem na natureza nos vegetais e nos animais.

A Classificação Dos Ácidos Carboxílicos

A Classificação de Acordo Com O número de Carboxila na Molécula.

Ácidos Monocarboxílicos 

São substâncias que possuem apenas uma carboxila na extremidade da molécula.

Ácido Metanóico ou Ácido Fórmico

O ácido metanoico possui uma única carboxila, com a estrutura molecular com um único átomo de carbono, dois hidrogênios e dois átomos de oxigênio.

Ácidos Dicarboxílicos.

São substâncias que possuem duas carboxilas na molécula.

Ácido Malônico

Ácidos Dicarboxilicos 

Ácido Etanodióico ou Ácido Oxálico

Ácido oxálico

Ácido Tricarboxilico

Esse ácido carboxílico aparece nas frutas cítricas como laranja, limão etc. É usado como 
antioxidante, 

conservante e acidulante.

Classificação em Ácidos Carboxílicos Alifáticos, Alicíclicos,  Aromáticos e Mistos

Classificação em Ácidos Carboxílicos Alicíclicos

Ácidos carboxílicos aliciclicos são aqueles que tem uma cadeia carbônica cíclica na estrutura molecular.

Ácido ciclo pentano-carboxílico

Ácido Carboxílico Com Anel Benzênico

Ácido benzóico

O ácido benzóico possui o anel benzênico na sua estrutura molecular.

Ácidos Carboxílicos Mistos

Ácido láctico

O ácido láctico é um ácido carboxílico misto, pois, apresenta na sua estrutura molecular além da carboxila um radical funcional OH, do grupo funcional álcool. Esses ácidos carboxílicos mistos são muito comuns na natureza.

Exemplos de Ácidos Carboxílicos

Ácido metanóico ou Ácido fórmico - ácido das formigas

Algumas espécies de formigas possuem esse ácido que é usado como autodefesa, sendo também o responsável pelo cheiro característico da própria formiga, quando ela pica uma pessoa o local fica irritado. Abelhas e espécies de plantas como a urtiga e o pinheiro também sintetizam esse ácido.

Ácido Etanoico (vinagre) - Acético

Ácido propanóico ou propiônico

Ácido butanóico - Forma na manteiga estragada.

Ácido pentanóico ou ácido valérico

Ácido graxo ou óleo de palmeira (palma)

9-hidroxidec-2-enóico e 10-hidroxidec-2-enóico.

Ácidos marcadores diferenciais entre as abelhas rainha e operárias.

Exemplos de Ácidos carboxílicos insaturados

Ácido propenóico

Exemplo de Ácidos Carboxílicos com Anel Benzênico

Ácido ftálico ou benzeno dicarboxílico-1,2

Ácido diidróxi-butanóico ou ácido tartárico

Observe abaixo o ácido diidróxi-butanóico ou ácido tartárico 

              Fontes e Origens Dos Ácidos Carboxílicos                  

Ácido Oxálico

Ácido que é produzido industrialmente, possui sabor azedo é encontrado no comércio na forma de cristal sólido diihidratado  C2H2O4. 2 H2O, é pouco solúvel em água, mas bem solúvel em etanol, é muito venenoso.

O ácido oxálico é fabricado por algumas empresas, uma delas; a Bramar Chemie da alemanha, ou a GmbH, Xian Litesi Chemical Co., LTD da China, e ainda a Boss Oil da Alemanha. É sintetizado a partir do ácido acético (HCOOH) que reage com hidróxido de sódio (NaOH) liberando água. A partir desse ponto, se transforma em metanoato de sódio (HCOONa+) um composto salino que reage a temperatura de 400 graus Celsius liberando uma molécula de H2, tendo como o produto final o ácido oxálico (C2H2O4) que é comercializado anidro ou hidratado.

Outras fontes naturais desse ácido são o tomate, a beterraba, inhame, cacau, carambola, onde é encontrado em grande quantidade e por isso é altamente tóxica para pessoas com disfunções renais. Em ruibarbo, amendoim, espinafre. No ruibarbo a alta concentração desse ácido nas suas folhas pode levar intoxicação e a morte de indivíduos ao ingerir 1500 mg da substância.  

A China, entre outros países, é atualmente um grande produtor e exportador desse material, 

o ácido fórmico sendo produzido industrialmente em larga escala, que é apresentado na 

forma líquida com 85 % de pureza, armazenado em embalagens próprias ou galões de 25, 35, 

250 kgs ou até mais, que no transporte devem ser mantidos longe de temperaturas altas pois 

é muito inflamável. Deve ser armazenado na sombra, protegido da chuva, em lugares frescos,

secos e ventilados. Tem a sua aplicação na industria do couro e textil, ai tem a aplicabilidade

como agente de tingimento, na industria de pesticidas na produção do triadimefon, na

industria química como formamide ou dimetilformamide, anti oxidante. Na industria médica

na produção de aminoácidos t, cafeina, vitamina B1. na industria da borracha na coagulação

látex.

Fonte e Origem do Ácido Butanoico

O ácido butanoico é encontrado na manteiga estragada. Esse ácido dá a manteiga deteriorada o cheiro de rançosa.

Ácido Acético

Processos de obtenção

O ácido acético é encontrado na proporção de aproximadamente 7% no vinagre. São vários os processos de obtenção. Na industria é obtido por fermentação bacteriana um dos microrganismos produtores é o Mycoderma aceti, que transforma álcool em ácido acético. Outro processo é o de Monsanto, processo químico de obtenção; outro processo de destilação é o a seco, que consiste em extrair da madeira seca em temperatura controlada o ácido pirolenhosos que contem aproximadamente 10 % de ácido acético, há o processo de Herman Kolbe que consiste em transformar o bissulfeto de carbono em tetracloreto de carbono seguindo-se a reação por pirólise desse composto que se transforma em tetracloroetileno, que por cloração aquosa forma o ácido tricloroacético que submetido á redução eletrolítica forma o ácido acético. Por reação química pode ser produzido pela oxidação do acetaldeido com o auxílio de catalisadores.

O processo de Monsanto para se obter o metanol (CH3OH) é o seguinte: adiciona ácido iodídrico (HI) ao álcool metanol que sofre a retirada da hidroxila por ação do ácido iodídrico,  essa hidroxila se junta a oxigênio e sai como água (H2O) é formado o composto CH3I, na continuidade do processo entra o catalisador (RhI)  que se junta ao monóxido de carbono. Dois CH3I se juntam com doismonóxido de carbono (CO) formam um composto com 18 carbonos (CO)2RhI2), que sofre reação de descarboxilação e forma um composto com 16 carbonos, com parcial produção do ácido acético. Ao continuar o ciclo, é necessário a adição de mais CO, com nova quantidade de (RhI) adicionado forma-se novamente o composto com 18 carbonos, dessa substância deriva o composto CH3OI que sofre hidratação, saindo o iodo como ácido iodídrico (HI) e finalmente completa-se a reação de produção total do ácido acético. 

Ácido hexadecanóico

Está presente no óleo de palma, da qual é extraído.

Ácido ftálico 

O ácido ftálico pode ser sintetizado industrialmente a partir do naftaleno, ou mais precisamente da oxidação do tetracloronaftaleno.

Ácido láctico - lático 

É produzido por animais e plantas. No ser humano, na musculatura, é derivado da metabolização da glicose que fornece energia para suas atividades. Após exercícios físicos prolongados, se acumula nos locais respectivos, principalmente na musculatura, é o causador de cãimbras e dores musculares. É encontrado no leite coalhado pela transformação da lactose do leite por algumas espécies de bactérias, por exemplo; o Streptococcus lactis, ou bacilus acidophylus. O ácido lático também está sendo testado para ser produzido industrialmente pela fermentação do xarope do pedúnculo do caju (Anacardium orcidentale) com o microrganismo Leuconostoc mesenteroides B512F. Outro modo de obtenção é feito por reação química do etanal com a solução de ácido sulfúrico e cianeto de sódio.

Ácido diidróxi- butanóico ou ácido tartárico

O ácido diidróxi-butanóico ou ácido tartárico é muito solúvel em água, está presente na uva e no vinho, encontra-se também no mosto fermentado, no suco fermentado da polpa de uva, em outros; vagem do tamarindo, abacaxi, amora ou beterraba. No mercado pode ser encontrado industrializado na forma cristalizada em embalagens de 1 kg.

É produzido no intestino do ser humano por microrganismo, um fungo ou seja; uma levedura, industrialmente pode ser produzido pela reação química do ácido maleico com o peróxido de hidrogênio ainda ser obtido pela fermentação de polpas de uva, abacaxi, tamarindo.

Ácido propenóico

Líquido insaturado volátil, de aparência incolor também chamada de acrilato de metila, dilui fracamente em água, dilui bem em álcool e outros solventes orgânicos. Um dos grandes produtores industriais é a China, é vendido em toneladas.

A Utilidade Dos Ácidos Carboxílicos
 
Ácido fórmico

Uma das utilidades do ácido fórmico está no emprego na industria médica, na produção do aminoácidos triptofano. 

Ácido etanoico 

O ácido acético presente no vinagre que é usado como tempero de saladas e vinagrete, sendo o responsável pelo sabor azedo que proporciona ao alimento temperado.

Na forma de ácido acético glacial tem aplicação na produção de essências, perfumes, nesse caso é utilizado como solvente, é também utilizado na preparação (mordente no tingimento de têxteis) da seda artificial, na produção da aspirina, na detecção laboratorial do vírus do papiloma H.P.V., na produção do plástico acetado de vinila (PVA),  de anidrido acético, no diagnóstico colposcópico ou de citologia oncótica do câncer cérvico ou do colo uterino.

Ácido propanoico

Experimentos científicos recentes, tem demonstrado que o ácido propiônico ou propanoico juntamente com o butírico e acético, pode ser utilizado para o crescimento de animais bovinos e ovinos. Segundo os pesquisadores esse ácido é capaz de promover o aumento da massa muscular nesses animais por ser capaz de reter hidrogênio no organismo.

Ácido oxálico

Tem aplicação no tingimento de tecidos nos processos de alvejamento, no cortume do couro, na purificação de óleos e gorduras para clarear, na limpeza de metais, na galvanoplastia por limpar metais, no processo fermentativo de penicilinas e antibióticos semi-sintéticos 

Ácido ftálico

É empregado na produção de corantes, resinas sintéticas, na produção de polímeros poliéster,

ou de fibras de terylene, tergal, trevira. O ácido ftálico na medicina é utilizado como lacto purga ou seja; laxante. Também é utilizado para a produção de fenolftaleina um indicador ácido base.

Ácido lático

O ácido lático produzido por microrganismos por exemplo: o Lactobacilus casei. Está contido nos yogurtes cuja produção industrial tem grande destaque na economia. 
Ácidos graxos secretados por glândulas localizadas na pele ou no tecido cutâneo humano é utilizado por bactérias por exemplo, do gênero estaphylococcus e micrococcus para obtenção de energia e sobrevivência. Nesse caso esses microrganismos ao metabolizar essas substâncias liberam como um dos resíduos o ácido lático.

Ácido propenoico

É aplicado na fabricação de resinas acrílicas e polímeros de acrílico que forma plástico, na industria têxtil, como surfactante na produção de adesivos, etc. 

Ácido Valérico

É um líquido oleoso retirado da (raiz) da Angélica archangelica planta utilizada como agente digestivo contra gases e do rizoma ou raiz da Valeriana officinalis, planta perene com flor que é utilizada como sedativo, provoca sono e é hipnótico e também pode ser usado como agente no tratamento da acne. Da valeriana se obtém o ácido valérico que é utilizado para transtornos do fígado, doenças do trato digestivo e urinário, nas náuseas e na insônia, é empregado em casos de histeria, nervosismo e epilepsia.

A Nomenclatura Dos Ácidos Carboxílicos

O carbono da cadeia em que está situada a carboxila é o número um, o carbono seguinte ao da carboxila é o carbono alfa (α), o seguinte é o beta (β) e o posterior é o gama (γ). 

A Numeração Dos Carbonos na Cadeia

A ordem de numeração dos carbonos da cadeia principal é feita a partir do carbono da carboxila (COOH) como se observa no seguinte exemplo

Seguindo-se a regra geral, igualmente a dos outros grupos funcionais da química orgânica para a nomenclatura, dependendo do número de carbonos da cadeia coloca-se o prefixo met, et, prop, but, pent, assim por diante:

Se a cadeia carbônica tiver somente carbonos ligados por um único traço entre os carbonos a palavra monossilaba a seguir ao prefixo será "an", se tiver apenas uma dupla ligação na cadeia será "en" e se tiver três traços numa das ligações entre os carbonos será "in" e finalmente coloca-se a terminação "óico"

Exemplos

Ácido metanóico

Nome vulgar ácido fórmico

Ácido etanóico

Nome vulgar ácido acético

Ácido propanoico

Nome vulgar ácido propiônico ou ácido metil acético

Ácido butanoico

Nome vulgar ácido butírico

Ácido pentanoico

Nome vulgar ácido valérico

Ácido hexanoico
Nome vulgar ácido caproico

Ácido hexadecanóico

Nome vulgar ácido palmítico

Nomenclatura Para Ácidos Carboxílicos Insaturados

Ácido -2-propenoico
Nome vulgar ácido acrílico

Ácido propinóico

Nomenclatura de Ácidos Carboxílicos Com Anel Benzênico

Ácido benzeno carboxílico (IUPAC)
Outros nomes
Ácido benzóico
Ácido carboxibenzeno
Ácido E210, dracílico

Ácido ftálico 
Ácido1,2-benzenodicarboxílico
Ácido1,2-benzoldicarboxílico

Nomenclatura de Ácidos Carboxílicos Mistos

Ácido carboxílico que apresenta na sua estrutura um radical funcional dos álcoois.

Ácido hidróxi-butanóico
Nome vulgar ácido málico

Isomeria Que Acontece Com os Ácidos Carboxílicos

Isomeria de Cadeia

Isômeros do ácido butanóico e ácido metil propano

                                 Ácido butanoico                                        Ácido metil-2-propanóico

Isomeria Óptica

Ácido propanoico e ácido propanoico

                          Ácido propanoico                 espelho               Ácido propanoico

                                 Ácido lático                     espelho                 ácido lático

Os mesmos isômeros do ácido lático com ácido lático.

                                 Ácido lático                    espelho                 ácido lático

Isomeria de posição

Nós diferenciamos uma abelha rainha de uma abelha operária visualmente, porém em Appis mellifera, o ácido-9-hidroxidec-2-enoico é produzido pelas glândulas mandibulares da rainha das abelhas, enquanto que o ácido-10-hidroxidec-2-enoico é produzido pelas abelhas operárias. Esses feromônios são os sinalizadores químicos responsáveis pelo reconhecimento entre as abelhas da rainha e dos operários. 

Observe a diferença na estrutura das moléculas dos dois feromônios, o que os tornam isômeros um do outro. Esses isômeros são chamados de isômeros de posição.

Polímeros Dos Ácidos Carboxílicos

A Polimerização Para Formar o Poliéster, Dacron, ou Terilene

A Formação do Dexon

Como a Polimerização Acontece

                                      Ácido tereftálico                                  álcool etilenoglicol

O ácido tereftálico se une ao álcool etilenoglicol com a saída de água pela combinação da hidroxila do álcool com a da carboxila.

                sai água                             sai água                        sai água                  sai água

O polímero de dracon fica:

Outro Tipo de Polimerização

A Formação do Dexon a Partir do Ácido Glicólico

A Estrutura do Ácido Glicólico

                                          Ácido glicólico

A reação se dá entre as moléculas do ácido glicólico que vão se juntando e reagindo; o OH das carboxilas reage com o radical álcool da molécula e sai como água. Esse monômero formado vão se juntando para formar o polímero do Dexon, outro tipo de poliéster.

Os monômeros formados se repetem inúmeras vezes formando o polímero.

Polímero do Dacron outro tipo de poliéster

Reações Que Acontecem Com os Ácidos Carboxílicos

Reação de Oxidação Dos Ácidos Carboxílicos

A Formação de um Ácido Carboxílicos a Partir de um

Álcool

O álcool se junta ao oxigênio atômico que retira um hidrogênio do seu radical funcional, na sequência a reação retira outro hidrogênio do álcool e sai como água, forma assim um aldeído que na sequência reage com outro oxigênio atômico.

Que entra para formar a carboxila, resultando na estrutura a seguir.

 O radical R pode ser representado pelo grupo metil, resultando na estrutura apresentada acima, o ácido carboxílico.

Reação de Preparação do Ácido Acético a Partir do Álcool Etílico

Reação de Oxidação

O álcool etílico reage com o oxigênio do ar liberando uma molécula de água e formando assim o ácido acético. Observe a reação.

A mesma reação de preparação do ácido acético.

                 Álcool etílico                       gás oxigênio                 Acido acético.                    água

OBTENÇÃO INDUSTRIAL DO ÁCIDO BUTANÓICO
2 C₂H₂ → 2 CH₃-COH → CH₃-CH=CH-COH + H₂ → CH₃-CH₂-CH₂-COH + ar → CH₃-CH₂-CH₂-COOH

Exercícios

1) Os ácidos carboxílicos são muito importantes no nosso dia a dia, sua presença na natureza se comprova de várias formas e o ser humano produz industrialmente uma variedade grande desses compostos para o seu uso próprio. podemos definir os ácidos carboxílicos como compostos orgânicos: 

a)  de caráter ácido forte, que possuem na sua estrutura molecular um ou mais radical funcional, Hidroxila (OH), que na estrutura molecular, aparece sempre ligada ao carbono primário, da (s) extremidade (s) da cadeia carbônica.
b)  de caráter ácido fraco, que possuem na sua estrutura molecular um ou mais radical funcional, a carbonila (COH), que na estrutura molecular, aparece sempre ligada ao carbono secundário, da cadeia carbônica.
c) de caráter básico forte, que possuem na sua estrutura molecular um radical funcional, a carboxila (COOH), que na estrutura molecular, aparece sempre ligada ao carbono primário, da (s) extremidade (s) da cadeia carbônica.
d) de caráter salino forte, que possuem na sua estrutura molecular um ou mais radical funcional, a carboxila (COOH), aparece sempre ligada ao carbono primário, geralmente da (s) extremidade (s) da cadeia carbônica.
e)  de caráter ácido fraco, que possuem na sua estrutura molecular um ou mais radical funcional, carboxila (COOH), que aparece sempre ligada ao carbono primário, geralmente da (s) extremidade (s) da cadeia carbônica.

2) Enem 2018 Prova Amarela questão 101. As abelhas usam a sinalização química para distinguir a abelha rainha de uma operária, sendo capazes de reconhecer diferenças entre moléculas. A rainha produz o sinalizador químico conhecido como ácido 9-hidroxidec-2-enoico, enquanto as abelhas operárias produzem ácido 10-hidroxidec-2-enoico. Nós podemos distinguir as abelhas operárias e rainhas pela sua aparência, mas, entre si, elas usam essa sinalização química para perceber a diferença. Pode-se dizer que veem por meio da química.

As moléculas dos sinalizadores químicos produzidas pelas abelhas rainha e operárias possuem diferenças na:

a) fórmula estrutural.

b) fórmula molecular.

c) identificação dos tipos de ligação.

d) contagem dos números de carbonos.

e) identificação dos grupos funcionais.

3) Um ácido carboxílico que é muito solúvel em água, está presente na uva e no vinho, encontra-se também no mosto fermentado, no suco fermentado da polpa de uva, em outros como; vagem, tamarindo, abacaxi, amora ou beterraba. No mercado pode ser encontrado industrializado na forma cristalizada em embalagens de 1 kg é o ácido:

a) 2-propenóico.
b) ftálico.
c) diidróxi- butanóico ou ácido tartárico.
d) 9-hidroxidec-2-enóico.
e) hexadecanóico ou ácido palmítico.

4) O ácido carboxílico que é produzido por animais e plantas e no ser humano, na musculatura, é derivado da metabolização da glicose que fornece energia para suas atividades. Após exercícios físicos prolongados, se acumula nos locais respectivos, principalmente na musculatura, é o causador de cãimbras e dores musculares. É encontrado no leite coalhado pela transformação da lactose do leite por algumas espécies de bactérias, por exemplo; o Streptococcus lactis, ou bacilus acidophylus. Também está sendo testado para ser produzido industrialmente pela fermentação do xarope do pedúnculo do caju (Anacardium orcidentale) com o microrganismo Leuconostoc mesenteroides B512F. Outro modo de obtenção é feito por reação química do etanal com a solução de ácido sulfúrico e cianeto de sódio. Esse ácido carboxílico é o:

a) benzóico.
b) hidroxi-butanóico.
c) 10-hidroxidec-2-enóico.
d) láctico ou lático.
e) ftálico.

5) Quanto a classificação dos ácidos, podemos dizer que os ácidos representados abaixo são respectivamente:

a) monocarboxílico, dicarboxílicos e alifáticos.

b) monocarboxílicos, dicarboxílicos e mistos.

c) monocarboxílicos, dicarboxílicos e tricarboxílicos.

d) tricarboxílicos, alifáticos, mistos e aromáticos.

e) aromáticos, mistos, dicarboxílicos e tricarboxílicos.

                                                       Bibliografia

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Texto em construção.