Forneça explicações para os seguintes fenômenos:
O isômero orto do ácido hidroxibenzoico \left[\mathrm{C}_{6} \mathrm{H}_{4}(\mathrm{OH})\left(\mathrm{CO}_{2} \mathrm{H}\right)\right] tem o ponto de liquefação muito mais baixo do que os isômeros meta e para.

Passo 1

Resumindo o enunciado: queremos entender por que o isômero orto do ácido hidroxibenzoico, cuja fórmula é \mathrm{C}_6\mathrm{H}_4(\mathrm{OH})(\mathrm{CO}_2\mathrm{H}) com substituintes nas posições 1 e 2, apresenta ponto de fusão muito mais baixo que os isômeros meta ( 1,3) e para ( 1,4). 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 ( -\mathrm{OH}) e o grupo carboxílico ( -\mathrm{CO}_2\mathrm{H}) 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:
\text{--C}_6\text{H}_4\bigl(\,\substack{\overset{HO}{\vert}\\[-4pt]{}},\;{}_{\substack{\!\!\!\!CO_2H}}\,\bigr)
onde o hidrogênio do -OH fica “preso” ligando\mbox{-}se ao oxigênio do -C\(O_{2}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 1,2 que permita H\mbox{-}bond interno. Em vez disso, cada molécula forma ligações de hidrogênio intermoleculares fortes, tipicamente dando dímeros de ácidos carboxílicos
2\,\bigl(\text{--CO}_2\mathrm{H}\bigr)\longleftrightarrow\text{dímero}\,,í
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.

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