O Nerd da Quimica 2

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ENFIM, COMPROVADO: ELE EXISTE!

Posted by 123456 on November 24, 2011 at 10:55 AM

 Veja também:

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- ELE EXISTE, AFINAL!

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Por que a existência do ácido carbônico puro (H2CO3) foi injustamente considerada impossível por tanto tempo?

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Estrutura do ácido carbônico (H2CO3).

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De acordo com os livros didáticos, o ácido carbônico puro não existe, pois é um composto extremamente instável. Contudo, isso revelou-se num erro. Nos últimos anos, vários grupos de pesquisa têm sido capazes de isolar e caracterizar o ácido carbônico como um composto puro. A sua estabilidade foi comprovada em ambas as fases sólido e gás, um resultado que não poderia ser devidamente explicada por um longo tempo. O que causa a discrepância com observações anteriores? 

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Alguns pesquisadores trabalhando com Klaus R. Liedl, Erwin Mayer e Hallbrucker Andreas tem revelado o segredo. Através da realização de alguns cálculos teóricos, eles descobriram em que condições o ácido carbônico é estável, e por que essa estabilidade não foi reconhecida por tanto tempo.

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O resultado obtido pelo Liedl e seus colegas é ao mesmo tempo surpreendente e simples: a água desempenha o papel crucial! Na total ausência de água, o ácido carbônico é muito estável. Liedl calculada uma meia-vida de 180 mil anos para que o ácido se decomponha sozinho. "No entanto, o ácido carbônico se decompõe imediatamente quando entra em contato com a água. Uma única molécula de água é suficiente para acelerar a decomposição de uma molécula de ácido carbônico um bilhão de vezes."

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Porque é que o ácido carbônico é um tema de investigação a todos? Algumas partes interessadas são os cientistas que estão tentando determinar se o ácido carbônico está presente no universo. Para isso necessitam de espectros de H2CO3 no estado gasoso puro a partir do laboratório para comparação.

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No entanto, o ácido carbônico é também vital para nós: ele é um intermediário essencial na transferência de CO2 entre o tecido e o sangue, em particular entre os pulmões e o sangue. A transformação do dióxido de carbono em ácido carbônico é acelerada por uma enzima, a anidrase carbônica. Portanto, o ácido está presente em solução no sangue, principalmente na forma dissociada, como um ânion bicarbonato (HCO3(-)) e um próton (H(+)). Este equilíbrio é necessário para manter um nível de pH constante no sangue.

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--> Pergunta:

Por que o H2CO3 se decompõe tão rapidamente em CO2 e H2O? Qual é a sua estrutura? É por causa de uma ligação particular, ou existe algum outro motivo?

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--> Respostas:

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Boa pergunta! Você poderia pensar que a resposta para uma pergunta tão óbvia teria sido respondido há muito tempo, mas que acaba por não ser o caso.

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Energeticamente, é bastante favorável para o ácido carbônico (H2CO3) se decompor em CO2 e H2O. No entanto, isso por si só não é suficiente para fazer isso acontecer. Também é bastante energeticamente favorável para a madeira, por exemplo, combinar com o oxigênio atmosférico para formar H2O e CO2, mas sem uma maneira fácil para que isso aconteça a madeira e o ar podem co-existir por um tempo muito longo. O ácido carbônico não é intrinsecamente pior do que um monte de outros compostos persistentes, mas tem uma maneira fácil de se quebrar.

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A chave é a água. O ácido carbônico, por si só, é realmente uma molécula bastante estável. No últimos anos, vários químicos conseguiram preparar o ácido carbônico na completa ausência de água, e descobriram que ele não se decompõe imediatamente. No entanto, se a água está presente, ele irá acelerar a decomposição do ácido carbônico. Como a água é também um produto da decomposição, mesmo traços minúsculos de água irão destruir rapidamente uma amostra de ácido carbônico. Na maioria dos casos, o ácido carbônico é produzido em solução aquosa (reação do bicarbonato de sódio com o vinagre, por exemplo), por isso ele se decompõe tão logo formado.

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Muito recentemente, um grupo na Áustria relatou cálculos químicos quânticos de caminhos possíveis para a reação de decomposição (T. Loerting, C. Tautermann, RT Kroemer, I. Kohl, A. Hallbrucker, E. Mayer, KR Liedl, Angewandte Chemie International Edition em Inglês, v. 39, n º. 5, pp 892-894 (2000)). Eles calculam que duas moléculas de água em conjunto podem aumentar a taxa de decomposição do ácido carbônico por um fator de 50 bilhões.

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Então, qual é a reação pela qual a água catalisa a decomposição do ácido carbônico? É difícil de descrever sem desenho, mas vou tentar. A molécula do ácido carbônico possui uma estrutura basicamente trigonal planar em torno do átomo de carbono. Sua estrutura é

O = C(OH)2. Foco agora os dois grupos OH do ácido carbônico. Cada oxigênio é ligado ao átomo de carbono e os átomos de hidrogênio estão cada um ligados apenas a dois dos três oxigênios. Interpostas entre esses dois grupos OH estão duas moléculas de água, ligadas em cadeia por meio de pontes de hidrogênio. A cadeia é algo como isto:

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..............O -- H :: O -- H

............/................ \

O == C.................. H

............\............... ::

......H -- O :: H -- O -- H

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onde dois hífens representa uma ligação covalente simples e "::" representa uma ponte de hidrogênio. A molécula do ácido está representada em amarelo e as moléculas de H2O em verde claro. É muito difícil representar uma estrutura cíclica com uma linha de texto. Este átomo de carbono é também duplamente ligado a outro átomo de oxigênio. Na decomposição, alguns dos átomos de hidrogênio se movem de um grupo -OH para o outro do ácido, através da cadeia de moléculas de H2O (salto de prótons), de modo que algumas das ligações covalentes e pontes de hidrogênio trocam de lugar, formando

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..........O :: H -- O -- H

......... ||............ ::

O == C............ H

........................ |

..H -- O -- H :: O -- H

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Com isso, o que temos agora é O = C = O (dióxido de carbono) e três moléculas de água:

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H2CO3 + 2H2O -> CO2 + 3H2O

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Compostos relacionados, tais como ácidos carboxílicos, não podem produzir um produto estável por tal caminho fácil, então eles persistem na presença de água.

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Richard E. Barrans Jr., Ph.D.

Assistente de direção

PG Research Foundation, Darien, Illinois

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*http://www.newton.dep.anl.gov/askasci/chem99/chem99661.htm

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O NERD DA QUÍMICA, Nova Venécia - ES

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Veja mais coisas no site: http://nerdaquimica.webs.com/

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--> Fonte:

Elaborado a partir da tradução e adaptação destes artigos em inglês:

 

* http://www.wiley-vch.de/vch/journals/2002/press/200005press.html

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4 Comments

Reply SILVANA
5:46 PM on October 5, 2014 
GOSTARIA DE SABER COMO FAZER PERGUNTAS NESSE SITE?
JA IREI DEIXAR A MINHA DUVIDA AQUI
Gostaria de saber como fazer essas formulas?
Tiacetamida + sódio metálico gerando a solução F

Nitroprussiato de sódio mais solução F

Acetato de chumbo + solução F

Nitrogênio + solução F
Reply Maylle
8:24 AM on October 21, 2014 
Olá tambem sou de Nova Venécia e queria que você me ajudasse (se possível) a resolver umas questões. Por favor entre em contato comigo pelo email. Tenho URGÊNCIA!!!! Aguardo retorno!
Reply tadeu
7:37 PM on December 10, 2014 
ola amigo, boa noite, vc sabe me responder qual e o agente passivador da prata na fabricacao de espelhos copper free???????abraço
Reply tadeu
7:38 PM on December 10, 2014 
tadeu says...
ola amigo, boa noite, vc sabe me responder qual e o agente passivador de ligamento da prata na fabricacao de espelhos copper free???????abraço