A quase totalidade dos compostos orgânicos são derivados da petroquímica. Cerca de 90% do petróleo é usado como combustível, e o restante dá origem aos plásticos, às colas, aos detergentes, etc., etc.
Após uma purificação prévia, em que se removem areias e outros detritos, o petróleo é submetido a destilação fracionada, para se obter os seus diversos componentes:
Gás
Gasolinas (C5-C12)
Querosene (gás de iluminação) C12-C18
Gasóleo (C18-C25)
resíduo (cadeias mais longas).
Após destilação do resíduo sob vácuo, obtêm-se os óleos lubrificantes e os asfaltos.
Para fazer gasolinas a partir de querosene i.e. compostos de cadeia curta a partir de compostos de cadeia mais longa, faz-se o “cracking catalítico” num reator de leito fluidizado (catalizador Al2O3-SiO2). Neste reator também existe H2, para reduzir as olefinas (que formariam gomas), o enxofre (que envenena os catalisadores) e o azoto (pois os óxidos de azoto são poluentes). O catalizador removerá hidreto dos hidrocarbonetos, dando origem a intermediários extremamente reativos: os carbocátions.
Os carbocátions têm muita tendência a receber um par de eléctrons: são electrófilos (ou ácidos de Lewis). O eléctrons das ligações p (presentes em compostos insaturados) são bons candidatos para reagir com os carbocátions:
Os carbocátions também podem sofrer cisões b:
Também podem sofrer rearranjos do esqueleto carbonado:
Por razões que se estudarão mais adiante, os carbocátions terciários (i.e. ligados a 3 átomos de carbono) serão mais estabilizados do que os carbocátions secundários, e estes mais do que os primários.
Os carbocátions, principalmente devido a poderem sofrer cisões b, permitirão a síntese de hidrocarbonetos de cadeia curta (gasolinas) a partir de hidrocarbonetos de cadeia mais longa.
Além das gasolinas, um produto muito importante da petroquímica é o etileno. Este é produzido a partir de misturas razoavelmente ricas em etano através de um processo denominado cracking térmico:
A altas temperaturas o etano sofre cisão homolítica , i.e. a ligação C-C quebra de forma a que os dois eléctons da ligação ficam separados: um em cada produto da quebra.
Os produtos da quebra contêm eléctrons desemparelhados: são radicais, e altamente reativos. Estes radicais terão tendência a retirar átomos de hidrogénio de outras moléculas de hidrocarbonetos, dando origem a radicais em cadeias longas. Os radicais atuarão em certos aspectos de forma semelhante aos carbocátions: por exemplo, também provocam cisões b:
O novo radical pode ainda voltar a sofrer cisão b e recomeçar o ciclo. Um único radical pode portanto dar origem a muitas centenas de moléculas de produtos da reação. Quando é que terminará a cadeia? Quando dois radicais se encontrarem:
Se a concentração de radicais fôr baixa, a probabilidade de dois deles se encontrarem será muito baixa. Nessas condições, a cadeia poderá continuar uns milhares (ou dezenas de milhares) de ciclos antes de terminar.
Ao contrário dos carbocátions, os radicais que se formam têm tendência a ser radicais primários. Porquê?
Os radicais metilo que se formam têm de reagir com hidrocarbonetos mais longos (para dar início às reações de propagação, cisões b, etc.). Esta reação consiste em retirar um átomo de hidrogênio da cadeia. E de onde é mais fácil retirar um hidrogénio? Das pontas da cadeia, porque é aí que existe mais espaço livre! (O carbono está rodeado de três hidrogénios que ocupam pouco espaço, e é portanto mais fácil o radical metilo aproximar
Após uma purificação prévia, em que se removem areias e outros detritos, o petróleo é submetido a destilação fracionada, para se obter os seus diversos componentes:
Gás
Gasolinas (C5-C12)
Querosene (gás de iluminação) C12-C18
Gasóleo (C18-C25)
resíduo (cadeias mais longas).
Após destilação do resíduo sob vácuo, obtêm-se os óleos lubrificantes e os asfaltos.
Para fazer gasolinas a partir de querosene i.e. compostos de cadeia curta a partir de compostos de cadeia mais longa, faz-se o “cracking catalítico” num reator de leito fluidizado (catalizador Al2O3-SiO2). Neste reator também existe H2, para reduzir as olefinas (que formariam gomas), o enxofre (que envenena os catalisadores) e o azoto (pois os óxidos de azoto são poluentes). O catalizador removerá hidreto dos hidrocarbonetos, dando origem a intermediários extremamente reativos: os carbocátions.
Os carbocátions têm muita tendência a receber um par de eléctrons: são electrófilos (ou ácidos de Lewis). O eléctrons das ligações p (presentes em compostos insaturados) são bons candidatos para reagir com os carbocátions:
Os carbocátions também podem sofrer cisões b:
Também podem sofrer rearranjos do esqueleto carbonado:
Por razões que se estudarão mais adiante, os carbocátions terciários (i.e. ligados a 3 átomos de carbono) serão mais estabilizados do que os carbocátions secundários, e estes mais do que os primários.
Os carbocátions, principalmente devido a poderem sofrer cisões b, permitirão a síntese de hidrocarbonetos de cadeia curta (gasolinas) a partir de hidrocarbonetos de cadeia mais longa.
Além das gasolinas, um produto muito importante da petroquímica é o etileno. Este é produzido a partir de misturas razoavelmente ricas em etano através de um processo denominado cracking térmico:
A altas temperaturas o etano sofre cisão homolítica , i.e. a ligação C-C quebra de forma a que os dois eléctons da ligação ficam separados: um em cada produto da quebra.
Os produtos da quebra contêm eléctrons desemparelhados: são radicais, e altamente reativos. Estes radicais terão tendência a retirar átomos de hidrogénio de outras moléculas de hidrocarbonetos, dando origem a radicais em cadeias longas. Os radicais atuarão em certos aspectos de forma semelhante aos carbocátions: por exemplo, também provocam cisões b:
O novo radical pode ainda voltar a sofrer cisão b e recomeçar o ciclo. Um único radical pode portanto dar origem a muitas centenas de moléculas de produtos da reação. Quando é que terminará a cadeia? Quando dois radicais se encontrarem:
Se a concentração de radicais fôr baixa, a probabilidade de dois deles se encontrarem será muito baixa. Nessas condições, a cadeia poderá continuar uns milhares (ou dezenas de milhares) de ciclos antes de terminar.
Ao contrário dos carbocátions, os radicais que se formam têm tendência a ser radicais primários. Porquê?
Os radicais metilo que se formam têm de reagir com hidrocarbonetos mais longos (para dar início às reações de propagação, cisões b, etc.). Esta reação consiste em retirar um átomo de hidrogênio da cadeia. E de onde é mais fácil retirar um hidrogénio? Das pontas da cadeia, porque é aí que existe mais espaço livre! (O carbono está rodeado de três hidrogénios que ocupam pouco espaço, e é portanto mais fácil o radical metilo aproximar
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