Como Solventes Influenciam Taxas e Resultados de Reações Químicas

Um solvente pode ser qualquer substância que se torna uma solução dissolvendo um soluto sólido, líquido ou gasoso. O solvente é geralmente um líquido, mas também pode ser um sólido ou gás.

Em nossa vida diária, encontraremos o melhor exemplo de solvente, que não é outro senão a água.

Usos comuns de solventes variam desde agentes de limpeza a seco, diluentes de tinta, removedores de esmalte de unha, colas, removedores de manchas, detergentes e em produtos de cuidados pessoais como perfumes.

Exemplos de Solventes

• Tolueno
• Acetona
• Acetato de metila
• Hexano
• Etanol

Solventes encontram várias aplicações nas indústrias química, farmacêutica, de petróleo e gás, incluindo sínteses químicas e processos de purificação.

A maioria dos outros solventes comumente usados são químicos contendo carbono. São denominados solventes orgânicos. Solventes geralmente têm ponto de ebulição baixo e, como resultado, evaporam facilmente ou podem ser removidos por um processo simples chamado destilação, deixando a substância dissolvida para trás. Solventes são inertes por natureza, pois não reagem quimicamente com os compostos dissolvidos. Também podem ser usados para extrair compostos solúveis de uma mistura, o exemplo mais comum é a preparação de café ou chá com água quente.

Classificações de Solventes

Os solventes são basicamente agrupados em não-polares, polares apróticos e polares proticos.

Efeitos dos Solventes em Reações Químicas

Solventes podem afetar várias propriedades de substâncias como solubilidade, estabilidade e taxas de reação.

Efeitos dos Solventes na Solubilidade

Um soluto se dissolve em um solvente apenas quando forma interações favoráveis com o solvente. Este processo de dissolução depende inteiramente da mudança de energia livre de ambos soluto e solvente. Isso, por sua vez, a energia livre de solvatação depende novamente de vários fatores.

Efeitos dos Solventes na Estabilidade

Diferentes solventes podem afetar a constante de equilíbrio de uma reação por estabilização diferencial do reagente ou produto. O equilíbrio é deslocado na direção da substância que é preferencialmente estabilizada. Uma estabilização do reagente ou produto pode ocorrer através de qualquer das diferentes interações não-covalentes com o solvente, como ligações de hidrogênio, interações dipolo-dipolo, interações de van der Waals, etc.

Em outra instância, o equilíbrio de ionização de um ácido ou base é afetado por mudança de solvente. O efeito do solvente não é apenas por causa de sua acidez ou basicidade, mas também por causa de sua constante dielétrica e sua capacidade de solvatar preferencialmente e assim estabilizar certas espécies em equilíbrios ácido-base. Uma mudança na capacidade de solvatação ou constante dielétrica pode assim influenciar a acidez ou basicidade.

Efeitos dos Solventes nas Taxas de Reação

Solventes podem afetar taxas através de efeitos de equilíbrio-solvente que podem ser explicados com base na teoria do estado de transição. Em essência, as taxas de reação são influenciadas pela solvatação diferencial do material inicial e estado de transição pelo solvente.

Outros Efeitos dos Solventes

O solvente usado em reações de substituição inerentemente determina a nucleofilicidade do nucleófilo. Como tal, condições de solvente afetam significativamente o desempenho de uma reação com certas condições de solvente favorecendo um mecanismo de reação sobre outro. Para reações SN1, a capacidade do solvente de estabilizar o carbocátion intermediário é de importância direta para sua viabilidade como solvente adequado. A capacidade de solventes polares de aumentar a taxa de reações SN1 é resultado da solvatação da espécie intermediária do reagente pelo solvente polar, ou seja, o carbocátion, diminuindo assim a energia intermediária relativa ao material inicial.

Reações SN1

A reação SN1 é uma reação de substituição na química orgânica. 'SN' significa substituição nucleofílica e o '1' representa o fato de que a etapa determinante da taxa é unimolecular. A reação envolve um intermediário carbocátion e é comumente vista em reações de haletos de alquila secundários ou terciários sob condições fortemente básicas ou, sob condições fortemente ácidas, com álcoois secundários ou terciários.

Reações SN2

A reação SN2 é um tipo de mecanismo de reação comum na química orgânica. Neste mecanismo, uma ligação é quebrada e uma ligação é formada sincronicamente. SN2 é um tipo de mecanismo de reação de substituição nucleofílica.

O caso para reações SN2 é bastante diferente, pois a falta de solvatação no nucleófilo aumenta a taxa de uma reação SN2.

Reações envolvendo complexos de metais de transição carregados (catiônicos ou aniônicos) são dramaticamente influenciadas pela solvatação, especialmente em meios polares.

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