1. Como você supõe que apenas éteres simétricos podem ser preparados por desidratação com ácido sulfúrico? Que produtos e em que proporção você espera se etanol e 1-propanol forem deixados reagirem juntos em quantidades molares iguais?

Passo 1

O enunciado pede duas coisas: (1) explicar por que “apenas éteres simétricos podem ser preparados por desidratação com ácido sulfúrico” (isto é, o motivo da limitação do método) e (2) quando etanol e 1-propanol são deixados reagir juntos em quantidades molares iguais sob essa desidratação, quais produtos se formam e em que proporção molar.
Informações dadas e condições implícitas: temos etanol e 1-propanol em quantidades molares iguais; a reação é a desidratação ácida (ácido sulfúrico concentrado) de álcoois, que forma éteres e possivelmente alcenos; devemos considerar a química típica dessa desidratação para álcoois primários.

Passo 2

Entendendo o mecanismo geral que leva ao éter quando só existe UM tipo de álcool presente (por que dá éter simétrico). Vou explicar passo a passo o mecanismo de desidratação ácida entre moléculas de álcool primário, do jeitinho que aparece em prova:
  • Primeiro passo (protonação): o ácido protona o grupo hidroxila do álcool, transformando \text{R–OH} em uma espécie oxônio \text{R–OH}_2^+. Isso deixa a água como uma boa saída porque \text{H}_2\text{O} é uma base fraca quando protonada.
  • Segundo passo (ataque nucleofílico bimolecular): para álcoois primários não se forma facilmente um carbocátion estável; em vez disso, outra molécula de álcool ataca por mecanismos do tipo S_N2 a espécie protonada, expulsando \text{H}_2\text{O} e formando o éter. Esquematicamente:
\text{R–OH} + \text{R–OH} \xrightarrow{H^+} \text{R–O–R} + \text{H}_2\text{O}
Esse passo envolve duas moléculas de álcool: a que foi protonada (electrofílica) e a que faz o ataque (nucleófila).
  • Conclusão: se só há um tipo de álcool \text{R–OH} disponível, o único éter que pode surgir por essa via é \text{R–O–R}, isto é, o éter simétrico. Por isso se diz que a desidratação ácida de um álcool puro gera (principalmente) o éter simétrico correspondente.

Passo 3

O que muda quando misturamos dois álcoois diferentes? Vou chamar:
A = \text{etanol} \quad\text{e}\quad B = \text{1-propanol}.
Como o mecanismo que forma éter envolve duas moléculas de álcool (uma que fica protonada e outra que ataca), qualquer par de moléculas pode reagir: A+A, B+B ou A+B. Isso gera, respectivamente:
A+A \longrightarrow \text{diethyl ether }(A\text{–O–}A),
B+B \longrightarrow \text{dipropyl ether }(B\text{–O–}B),
A+B \longrightarrow \text{ethyl propyl ether }(A\text{–O–}B).
Observação importante: a associação A+B pode ocorrer em duas orientações (A protonada atacada por B, ou B protonada atacada por A), mas o produto \text{A–O–B} é o mesmo (não há duas moléculas distintas de éter assimétrico), então contamos essa possibilidade dupla quando calculamos a frequência de formação.

Passo 4

Agora vamos estimar as proporções molares esperadas. Para simplificar (e isso é o que normalmente se faz em prova), assumimos que as duas espécies têm reatividades semelhantes sob as condições da desidratação, então as velocidades de formação são proporcionais às concentrações das espécies que colidem.
Sejam [A] e [B] as concentrações instantâneas de etanol e 1-propanol. Tomando uma constante de proporcionalidade comum k para a etapa bimolecular, taxas relativas (proporcionais) de formação dos éteres são:
r_{AA} = k[A]^2
r_{BB} = k[B]^2
r_{AB} = 2k[A][B]
onde o fator 2 em r_{AB} aparece porque há duas orientações que levam ao mesmo produto \text{A–O–B}.
Como o enunciado diz que há quantidades molares iguais inicialmente, colocamos [A]=[B]=c. Substituindo:
r_{AA} = k c^2,
r_{BB} = k c^2,
r_{AB} = 2k c^2.
Assim as taxas (e, sob condições de consumo semelhante, as quantidades formadas) estão na proporção
r_{AA} : r_{AB} : r_{BB} = 1 : 2 : 1.
Para transformar em frações molares (percentuais) somamos as partes: 1+2+1=4. Portanto:
\text{fração de } A\text{–O–}A = \frac{1}{4} = 25\%,çã
\text{fração de } A\text{–O–}B = \frac{2}{4} = 50\%,çã
\text{fração de } B\text{–O–}B = \frac{1}{4} = 25\%.çã
Ou seja, espera-se que metade dos éteres formados seja o éter misto (etil-propil), e um quarto para cada éter simétrico.

Passo 5

Observações práticas e limites dessa estimativa (o que pode acontecer numa prova oral ou experimental):
  • Esta previsão assume reatividades iguais e ausência de outros efeitos. Na prática, pequenas diferenças de nucleofilicidade, solubilidade ou a tendência de cada álcool formar alcenos podem deslocar as porcentagens um pouco.
  • Outro produto concorrente é a desidratação para formar alcenos (eliminação). A tendência a formar alceno aumenta com a facilidade de formar carbocátion; para álcoois primários essa via é menos favorável, mas em condições mais quentes ou por longos tempos pode ocorrer.
  • Por isso, na prática, preparar um éter assimétrico puro por desidratação ácida de uma mistura é ineficiente — costuma-se obter uma mistura estatística. Para obter um éter assimétrico puro, métodos alternativos (por exemplo, síntese de Williamson: formar um alcóxido e usar um haleto de alquilo apropriado) são preferidos.

Resposta

Diethyl ether (etanol + etanol): 25\%
Ethyl propyl ether (etanol + 1-propanol, éter misto): 50\%
Dipropyl ether (1-propanol + 1-propanol): 25\%

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