Classificar os compostos como iniciadores radicalar, catiônico e aniônico:
azoisobutironitrila

Passo 1

O enunciado pede para classificar o composto dado entre as três classes de iniciadores: iniciador radicalar, iniciador catiônico ou iniciador aniônico.
Composto fornecido: azoisobutironitrila (conhecido internacionalmente como AIBN).

Passo 2

O que é um iniciador e como diferenciá-los (explicação didática, passo a passo):
  • Um iniciador é uma espécie que gera o primeiro radical, íon positivo (carbocátion) ou íon negativo (carbanion) que vai “iniciar” uma polimerização ou outra cadeia de reações em cadeia.
  • Três classes comuns:
    • Iniciador radicalar (iniciador por radicais livres): gera radicais neutros (espécies com um elétron ímpar). Mecanismo típico: clivagem homolítica de uma ligação, formando duas espécies radicalares. Exemplo clássico: peróxidos e compostos azo. Em notação geral: \mathrm{A\!-\!B \rightarrow A^\cdot + B^\cdot}.
    • Iniciador catiônico: gera carbocátions ( \mathrm{R^+}), normalmente por protonação ou por ação de ácidos fortes / sais onium / complexos de Lewis que facilitam heterólise. Exemplo: \mathrm{H^+}, \mathrm{BF_3 \cdot OEt_2} em presença de um doador.
    • Iniciador aniônico: gera carbanions ( \mathrm{R^-}), normalmente por ataque de bases très fortes ou reagentes organometálicos (ex.: \mathrm{BuLi}, \mathrm{NaNH_2}) que removem um próton ou transferem um elétron.

Passo 3

Critério prático para classificar um iniciador a partir da estrutura:
  • Se a estrutura tem um grupo azo ( \mathrm{-N=N-}) ou grupos peróxido ( \mathrm{-O-O-}) que se quebram homoliticamente formando radicais e gás inerte ou fragmentos neutros, isso indica iniciador radicalar.
  • Se a estrutura favorece formação de catiões por heterólise (bom grupo deixador, estabilidade do carbocátion) e normalmente requer ácidos fortes, indica iniciador catiônico.
  • Se a estrutura gera ou reage sob bases fortes formando carbanions, indica iniciador aniônico.
    Vamos aplicar isso ao composto em questão.

Passo 4

Estrutura e reação de decomposição da azoisobutironitrila (AIBN) — aqui entra a parte química concreta:
  • A fórmula estrutural simplificada pode ser escrita como \mathrm{(CH_3)_2C(CN)\!-\!N\!=\!N\!-\!C(CN)(CH_3)_2}. (Do enunciado pegou-se o nome do composto: azoisobutironitrila.)
  • A característica chave é o grupo azo \mathrm{-N\!=\!N-}. Esse grupo sofre, por aquecimento, clivagem homolítica da ligação \mathrm{N\!-\!N}, liberando gás nitrogênio \mathrm{N_2} e gerando dois radicais orgânicos idênticos. A equação simplificada de decomposição térmica é:
\mathrm{(CH_3)_2C(CN)\!-\!N\!=\!N\!-\!C(CN)(CH_3)_2 \xrightarrow{\Delta} 2\\ \mathrm{(CH_3)_2C(CN)^\cdot} + \mathrm{N_2}
  • Aqui \mathrm{(CH_3)_2C(CN)^\cdot} é o radical 2-ciano-2-propil (radical neutro, com um elétron desemparelhado representado por \cdot).
  • Esse tipo de reação é homolítica: a ligação se divide de modo que cada átomo fica com um elétron da ligação, produzindo dois radicais.

Passo 5

Por que isso faz da AIBN um iniciador radicalar e não catiônico/aniônico (explicação intuitiva):
  • AIBN gera explicitamente radicais neutros ao perder \mathrm{N_2}; não há formação de íons carregados na etapa inicial. A evidência direta é a equação de decomposição acima, que mostra radicais e \mathrm{N_2}.
  • Não há um caminho favorável na molécula para gerar um carbocátion por heterólise: o grupo \mathrm{-N\!=\!N-} se quebra homoliticamente com perda de \mathrm{N_2}, não por heterólise que daria íons.
  • Também não há geração de carbanions: a reação térmica típica não envolve transferência de pares de elétrons que deixem um íon negativo.
  • Em prática experimental, AIBN é amplamente usado como iniciador em polimerizações por radicais livres (por exemplo, polimerização de estireno, acrilatos) exatamente por gerar radicais sob aquecimento (meio-biocondições típicas: decomposição significativa ao redor de \approx 60\!-\!75^\circ\mathrm{C} dependendo da meia-vida desejada).

Passo 6

Resumo e exemplos rápidos para fixar:
  • AIBN: gera radicais, portanto é um iniciador radicalar (iniciador por radicais livres).
  • Exemplos comparativos: peróxidos orgânicos (ex.: benzoilperóxido) também são iniciadores radicalares; \mathrm{H^+} em presença de um monômero insaturado pode iniciar por via catiônica; \mathrm{BuLi} inicia por via aniônica.

Resposta

Azoisobutironitrila: iniciador radicalar.

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