14.5: Propriedades Físicas dos Derivados de Ácido Carboxílico

As forças intermoleculares ditam várias propriedades físicas, como pontos de ebulição, pontos de fusão, solubilidades e assim por diante. Eles são classificados em quatro tipos: forças iônicas, ligações de hidrogênio, forças dipolo-dipolo e forças de dispersão. As forças iônicas são as mais fortes, enquanto as forças de dispersão são as mais fracas.

Entre os derivados do ácido carboxílico, os pontos de ebulição dos cloretos e ésteres ácidos são muito semelhantes e são os mais baixos. Os anidridos ácidos têm pontos de ebulição ligeiramente mais elevados, seguidos pelos nitrilos. As amidas têm os pontos de ebulição mais elevados devido à sua capacidade de formar ligações de hidrogênio intermoleculares. Dentro das amidas, as amidas primárias têm duas ligações N-H, cada uma representando um potencial local de ligação de hidrogênio. As amidas secundárias têm apenas uma ligação N-H, limitando a ligação de hidrogênio a um local. Em contraste, as amidas terciárias não possuem ligações N-H e não participam das ligações de hidrogênio; no entanto, elas são mantidas por forças dipolo-dipolo. Como resultado, as amidas primárias e secundárias têm pontos de ebulição mais elevados do que as amidas terciárias. Uma tendência semelhante é observada com os pontos de fusão das amidas.

Em termos de solubilidade, ésteres, amidas e nitrilas com menos de quatro carbonos são altamente polares e solúveis em água. Em contraste, os derivados correspondentes com mais de quatro carbonos são menos polares e solúveis em solventes apolares como éteres, alcanos clorados e hidrocarbonetos aromáticos.

As propriedades físicas dependem da força das forças intermoleculares, sendo as forças iônicas as mais fortes e as forças de dispersão as mais fracas.

Como os ésteres e cloretos ácidos não podem funcionar como doadores de ligações de hidrogênio, eles não conseguem se envolver em ligações de hidrogênio intermoleculares. Consequentemente, eles têm os pontos de ebulição mais baixos.

Em comparação, os anidridos ácidos são grandes moléculas polares e experimentam fortes forças de dispersão que levam a pontos de ebulição mais altos.

Os nitrilos têm pontos de ebulição ainda mais altos resultantes de fortes interações dipolares entre os grupos ciano.

Entre os derivados, as amidas têm os maiores pontos de ebulição.

As amidas primárias e secundárias formam fortes ligações de hidrogênio e têm pontos de ebulição mais altos do que as amidas terciárias, onde a interação primária é a interação dipolo-dipolo.

O ponto de fusão das amidas segue a mesma tendência de seus pontos de ebulição.

Ésteres, amidas e nitrilas com menos de quatro carbonos são altamente polares, tornando-os solúveis em água.

No entanto, a solubilidade em água diminui à medida que o comprimento do grupo alquila apolar aumenta, tornando as cadeias mais longas solúveis em solventes menos polares.