Forneça explicações para os seguintes fenômenos:
O isômero orto do ácido hidroxibenzoico
tem o ponto de liquefação muito mais baixo do que os isômeros meta e para.
O isômero orto do ácido hidroxibenzoico
Passo 1
Resumindo o enunciado: queremos entender por que o isômero orto do ácido hidroxibenzoico, cuja fórmula é
com substituintes nas posições
e
, apresenta ponto de fusão muito mais baixo que os isômeros meta (
) e para (
). O conteúdo envolvido é a influência de ligações de hidrogênio intra- versus intermoleculares sobre a estabilidade do retículo cristalino e, consequentemente, sobre o ponto de fusão.
Passo 2
No isômero orto, o grupo hidroxila (
) e o grupo carboxílico (
) estão adjacentes, o que permite a formação de uma ligação de hidrogênio intramolecular. Esse H\mbox{-}bond fecha um anel de seis membros no interior de cada molécula, conforme o desenho esquemático:
onde o hidrogênio do
fica “preso” ligando\mbox{-}se ao oxigênio do
H) dentro da mesma molécula.]
Passo 3
Essa ligação intramolecular reduz drasticamente a capacidade da molécula de participar de ligações de hidrogênio intermoleculares com outras moléculas vizinhas. No sólido, como há poucas ligações intermoleculares, a energia de retículo cristalino cai muito, e portanto o ponto de fusão também é baixo.
Passo 4
Nos isômeros meta e para não existe essa conformação
que permita H\mbox{-}bond interno. Em vez disso, cada molécula forma ligações de hidrogênio intermoleculares fortes, tipicamente dando dímeros de ácidos carboxílicos
além de cadeias ou redes de H\mbox{-}bond que elevam muito a energia de retículo e, por consequência, o ponto de fusão.
Resposta
O isômero orto forma uma ligação de hidrogênio intramolecular, diminuindo as interações intermoleculares e enfraquecendo o retículo cristalino, o que resulta em ponto de fusão muito mais baixo do que nos isômeros meta e para.