UERJ QUÍMICA 11

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Nesta leitura, você vai saber mais sobre os componentes do petróleo e o método usado para obtê-los (destilação fracionada). À medida que o ouro negro vai sendo destilado, vai dando origem a diferentes produtos. 
Os combustíveis a seguir, seguem a ordem em que são obtidos na coluna de fracionamento: 
Gás natural: o metano (CH4) é o principal componente da 1ª fração de destilados (compostos com ponto de ebulição menor que 40°C). Nesta mesma faixa de temperatura é possível ainda obter o gás GLP (gás de cozinha) cujos componentes são: Propano (C3H8) e butano (C4H10). 
Gasolina natural: corresponde à 2ª fração da torre de fracionamento com ponto de ebulição abaixo de 200°C. É composta dos hidrocarbonetos com cinco a dez átomos de carbono, ou seja, pentano (C5H12) a dodecano (C12H26). 
Querosene: é obtido na 3ª fração, composto por hidrocarbonetos de 12 a 16 átomos de carbono, cujo ponto de ebulição está entre 150 e 275 graus Celsius. Outra aplicação deste destilado, é como combustível de aviões. 
Diesel: os hidrocarbonetos com 12 a 20 átomos de carbonos compõem essa fração. Estes, entram em ebulição na faixa de 250-400 °C. O diesel é usado para abastecer ônibus, caminhões e veículos pesados em geral. 
Parafinas e óleos lubrificantes: a fração correspondente à faixa de temperatura de 350-550 °C, e é destinada à produção de produtos para manutenção de carros, como por exemplo, óleos e graxas para lubrificação. A parafina por sua vez, é usada na composição de velas. Estes hidrocarbonetos comportam de 20 a 36 átomos de carbono. 
Asfalto e piche: os compostos de carbono que possuem temperatura de ebulição acima de 550 °C encontram-se no estado sólido. Esta fração é destinada à produção de asfalto e piche.
O petróleo, após ser extraído da natureza, é transportado para as refinarias e começa a ser fracionado através de aquecimento em tanques apropriados dando origem a vários subprodutos, esse processo é denominado de destilação fracionada.
Os derivados do petróleo são hidrocarbonetos (compostos por átomos de carbono e hidrogênio), sendo os mais leves formados por pequenas moléculas, como, por exemplo, o etano (C2H6), e os mais pesados contendo até 70 átomos de carbono. A destilação acontece justamente por essa diferença de tamanho das moléculas, quanto menor a molécula de hidrocarboneto, menor é a sua densidade e temperatura de evaporação.
Através do quadro abaixo é possível ter uma idéia do que é o destilamento do petróleo, e como os diferentes subprodutos vão sendo obtidos a partir do aumento de temperatura:
  
Acompanhe agora a utilização de cada um dos subprodutos do petróleo:
Gás de petróleo: dá origem ao gás de cozinha.
Gasolina: usada como combustível de motores automotivos.
Querosene: combustível próprio para aviões.
Diesel: é o combustível de ônibus, caminhões, tratores.
Lubrificante: aplicado em máquinas e peças para aumentar a vida útil desses equipamentos.
Óleo: também chamado de óleo combustível, é ele o responsável pela movimentação de navios.
Asfalto: este é o último produto a ser fracionado, e apresenta aspecto denso, é usado na pavimentação de ruas e estradas.
O petróleo é uma mistura muito complexa, pois contém diversos tipos de substâncias diferentes. A maioria dos compostos presentes nele são hidrocarbonetos, além de compostos oxigenados, sulfurados e nitrogenados.
 
Características físicas do petróleo
É um líquido de cor negra;
É bastante viscoso;
É menos denso que a água;
É insolúvel em água;
Apresenta uma grande quantidade de hidrocarbonetos alifáticos, alicíclicos e aromáticos;
Pode apresentar componentes metálicos, como níquel e vanádio.
 
Origem e obtenção do petróleo
Uma jazida petrolífera (região da crosta onde está armazenado o petróleo) pode ter, em média, de 10 a 400 milhões de anos. Ela se forma quando restos de animais e vegetais são cobertos por sedimentos como areia, calcário, entre outros, sendo decompostos pela ação de bactérias anaeróbicas.
As jazidas petrolíferas podem estar localizadas atualmente em regiões secas ou em regiões marítimas. A forma de obtenção de petróleo nas jazidas é semelhante, já que é necessária a realização de uma perfuração e bombeamento do líquido.
Exploração do petróleo em região seca
A única diferença é que, nas jazidas marítimas, são necessárias grandes plataformas.
Plataforma de estação de petróleo em alto-mar
 
Tipos de petróleo
O petróleo é classificado de acordo com a predominância de um determinado grupo de substâncias ou ainda em relação à região na qual ele foi explorado. Veja:
Petróleo Brent: produzido na região do Mar do Norte e proveniente dos sistemas de exploração petrolífera de Brent e Ninian. É o petróleo na sua forma bruta, sem passar pelo sistema de refino;
Petróleo Light: é o petróleo que já passou pelo processo de refino e que não apresenta, portanto, impurezas;
Petróleo Naftênico: apresenta grande quantidade de hidrocarbonetos naftênicos;
Petróleo Parafínico: apresenta grande quantidade de hidrocarbonetos parafínicos;
Petróleo Aromático: apresenta grande quantidade de hidrocarbonetos aromáticos;
Métodos de separação empregados no petróleo
a) Processos mecânicos de separação empregados no petróleo
Após ser extraído, o petróleo é submetido a dois processos de purificação, a saber:
Decantação: Método de separação utilizado para separar misturas com líquidos imiscíveis, ou seja, que não se dissolvem. É utilizado para separar o petróleo da água, misturada durante a exploração;
Filtração: Método de separação utilizado para separar componentes sólidos presentes em um líquido. Durante a perfuração de uma jazida petrolífera, o petróleo pode ser misturado a componentes sólidos, como areia e argila.
b) Refino do petróleo
O refino do petróleo é o método de separação das frações do petróleo. Como o petróleo apresenta diversas substâncias diferentes, é impossível separá-las uma a uma. O que é feito é a separação de grupos de substâncias denominados de frações do petróleo.
Para tal, é utilizada a destilação fracionada, que é um método que separa os componentes de uma mistura composta predominantemente por líquidos. Nesse método, o petróleo é submetido a um aquecimento, e a separação das frações é realizada em uma torre de fracionamento de acordo com os seus pontos de ebulição.
Exemplo de uma refinaria de petróleo
 
Frações do petróleo e suas utilizações
 
Gás natural: Utilizado como combustível e na fabricação de plásticos;
Gás liquefeito de petróleo: utilizado como gás de cozinha;
Éter de petróleo: utilizado na produção de solventes que são utilizados em lavagem a seco;
Benzina: utilizada como solvente de substâncias orgânicas;
Nafta: é uma importante matéria-prima para a produção de plásticos;
Gasolina: combustível para motores de veículos;
Querosene: combustível para aviões;
Óleo diesel: combustível para veículos de grande porte;
Óleo lubrificante: lubrificação de máquinas e de motores gerais;
Vaselina: fabricação de produtos cosméticos e de panificação;
Parafina: fabricação de cosméticos;
Asfalto: fração utilizada na pavimentação;
Coque de petróleo: reveste a parte interna de fornos refratários.
Atualmente a maior parte da demanda mundial de energia (cerca de 75%) é suprida por meio da utilização de combustíveis fósseis, que são aqueles originados da decomposição de organismos animais e vegetais durante milhares de anos em camadas profundas do solo ou do fundo do mar. Os principais combustíveis fósseis são o petróleo, o gás natural e o carvão.
O uso dos combustíveis fósseis começou principalmente em meados do século XVIII com o advento da Revolução Industrial. O primeiro combustível fóssil que se tornou a fonte de energia mundial mais importante foi o carvão mineral, também chamado de carvão natural. Nessa época, o calor gerado na sua queima era utilizado na produção de vapor que movimentava máquinas, locomotivas e navios.
O carvão mineral é formado pela fossilização da madeira, que vai perdendo água, dióxidode carbono e metano com o passar do tempo, o que produz uma mistura de substâncias complexas ricas em carbono.
No entanto, havia vários inconvenientes, como a dificuldade no transporte, as cinzas que ficavam como resíduos e, principalmente, o fato de ser altamente poluente porque possui muitas impurezas, entre eles o enxofre. Assim, ao ser queimado, além dos produtos normais oriundos da combustão que falaremos mais adiante e que já geram poluição, o carvão mineral libera também grande quantidade de óxidos de enxofre que reagem com a água da chuva e formam a chuva ácida.
Hoje o carvão corresponde a 6% da oferta de energia primária no Brasil.
O carvão mineral é um combustível fóssil
O petróleo é, na atualidade, o combustível fóssil de maior aplicação comercial, pois, nas refinarias, ele passa por um processo em que são obtidos os seus derivados, tais como a gasolina — que detém entre todos a maior importância econômica —, o óleo diesel, o querosene e o GLP (Gás Liquefeito de Petróleo). Para saber mais sobre eles, leia o texto Refino do petróleo.
Além disso, esses derivados também são usados como matéria-prima na produção de plásticos e borrachas tão usados em nossa sociedade.
O petróleo e seus derivados correspondem a 37% da oferta de energia primária no Brasil.
Extração de petróleo
Um dos derivados do petróleo é o gás natural, outro combustível fóssil que também pode ser encontrado em jazidas, geralmente em associação ao petróleo. Ele é formado basicamente de metano (CH4) e é usado, por exemplo, na geração de calor e de energia em indústrias e em automóveis, sendo menos poluente que o óleo combustível. Seu uso vem crescendo muito e corresponde a cerca de 9% da oferta de energia primária no Brasil.
A sua desvantagem, porém, é seu transporte e estocagem, pois, como ele é um gás, são necessários cilindros e vasos industriais para estocar, além de grandes gasodutos para o transporte que trazem impactos ao meio ambiente.
Os gasodutos podem trazer impactos sobre o meio ambiente
Todos os combustíveis fósseis são formados por compostos orgânicos que, quando queimados, liberam gás carbônico e água, se a combustão é completa. Isso é um grande problema, pois, desde o século XIX, a concentração de gás carbônico na atmosfera vem aumentando cada vez mais, o que tem intensificado o problema do efeito estufa.
Além disso, a combustão incompleta dos combustíveis fósseis libera o monóxido de carbono, um gás extremamente venenoso que não pode ser lançado na atmosfera.
Assim como foi dito no caso do carvão, os derivados do petróleo também possuem impurezas que são liberadas em sua queima e poluem a atmosfera.
Além da poluição ambiental que causam, os combustíveis fósseis não são renováveis, ou seja, um dia vão esgotar-se. Por isso, há a necessidade e a busca urgentes por alternativas que sejam fontes de energia mais limpas e renováveis, como os biocombustíveis.
Ainda assim, o século XXI ainda terá uma grande participação dos combustíveis fósseis no total da energia consumida no mundo.
O petróleo é uma mistura complexa de compostos orgânicos, sendo que os principais são os hidrocarbonetos, ou seja, substâncias formadas somente por átomos de carbono e hidrogênio e que podem ser subdivididas em cinco grupos principais: alcanos, alcenos, alcinos, cicloalcanos e aromáticos. Falaremos mais a respeito desses grupos e como eles interferem na composição do petróleo e de seus derivados mais adiante.
Na composição do petróleo, também são encontrados compostos orgânicos que possuem átomos de nitrogênio, oxigênio e enxofre, além de poder conter também alguns metais. Visto que o petróleo foi formado pela decomposição lenta (milhões de anos) de matéria orgânica (seres animais e vegetais), é de se esperar que a maior parte de sua composição seja de hidrocarbonetos, sendo, portanto, natural que elementos derivados da matéria orgânica encontrem-se em menor quantidade no petróleo extraído atualmente.
O problema de o petróleo conter nitrogênio e enxofre é que esses são responsáveis pela liberação de gases tóxicos que poluem a atmosfera no momento da queima dos combustíveis derivados do petróleo. Na combustão completa dos hidrocarbonetos, são liberados dióxido de carbono (CO2) e água, enquanto, na queima incompleta, podem ser liberados monóxido de carbono (CO), água e fuligem (C). O monóxido de carbono e o dióxido de carbono são gases-estufa, ou seja, são capazes de reter parte da radiação infravermelha do sol, aquecendo o nosso planeta. O problema é que a grande quantidade de combustões de derivados do petróleo está elevando a concentração desses poluentes, intensificando o efeito estufa e levando ao aquecimento global.
Além disso, os óxidos de enxofre e de nitrogênio liberados nessas combustões reagem com a água da chuva, formando ácidos, como o ácido sulfúrico e o ácido nítrico, que são fortes e causam o fenômeno da chuva ácida.
O petróleo na sua forma bruta praticamente não é utilizado em nossa sociedade, mas conforme mostra o texto Refino do Petróleo essa mistura complexa de compostos orgânicos passa por um processo de refinamento em que são separadas frações com compostos mais simples que podem ser usados para as mais diversas finalidades.
As propriedades físicas e químicas de todas as frações obtidas no refinamento do petróleo dependem diretamente da quantidade de carbonos que forma suas moléculas. Quanto maior a massa molar (ou quanto maior o número de átomos de carbono na cadeia), mais pesado e viscoso será o derivado obtido. Por exemplo, o gás natural é a fração mais leve do petróleo, isso ocorre porque ele é formado por hidrocarbonetos que possuem de 1 a 2 carbonos apenas, principalmente o metano (CH4 – de 70% a 99%). Por outro lado, o óleo diesel possui de 15 a 18 átomos de carbono; a parafina, que é ainda mais pesada e viscosa, é formada por sólidos de massa molar elevada como o C36H74;o asfalto é uma mistura de hidrocarbonetos parafínicos, aromáticos e compostos heterocíclicos que contêm enxofre, nitrogênio e oxigênio.
A qualidade dos derivados do petróleo depende diretamente da sua composição química. A gasolina, por exemplo, possui hidrocarbonetos com 6 a 10 átomos de carbono, sendo que é praticamente impossível encontrar uma gasolina com exatamente a mesma quantidade que outra. No texto Índice de Octanagem da Gasolina, é explicado que quanto maior for a quantidade de isoctano (hidrocarboneto com oito carbonos e que possui ramificações) na gasolina, maior é a sua qualidade, pois apresenta bastante resistência à compressão no motor e explode na hora exata.
Molécula de isoctano
Assim, os hidrocarbonetos ramificados, bem como os alquenos e os aromáticos, possuem melhores propriedades para a queima no interior de motores e melhoram a qualidade da gasolina. O isoctano, bem como a maioria dos componentes da gasolina, é um alcano, ou seja, possui somente ligações simples entre seus carbonos. A gasolina também pode conter cicloalcanos, como o ciclo-hexano.
Já os alcenos ou alquenos são hidrocarbonetos que possuem uma ligação dupla entre átomos de carbonos e estão presentes no GLP (Gás Liquefeito de Petróleo), outra fração do petróleo cujas moléculas possuem de 3 a 4 carbonos, sendo usado, por exemplo, no gás de cozinha.
Já os alcinos ou alquinos, que são aqueles hidrocarbonetos com uma ligação tripla entre carbonos, são menos comuns no petróleo.
Os aromáticos são compostos que possuem um anel aromático, que é um ciclo com seis átomos de carbonos com três ligações duplas intercaladas. 
Petróleo: Origem, Composição e Refinamento
O petróleo é um produto líquido, escuro e viscoso, constituído por uma mistura complexa de hidrocarbonetos (compostos orgânicos de carbono e hidrogênio).
Como se originou?
A formação das jazidas petrolíferas tem sua origem no depósito de micro-organismos animais e vegetais de centenas de milhares de anos, no fundo dos oceanos. Esse depósito, junto com outros sedimentos minerais, tem sofrido transformações muito lentas em temperaturas de até 150 °C e pressões próximasa 1 000 atmosferas.
O resultado desse processo é uma rocha compacta que liberou, pouco a pouco, hidrocarbonetos líquidos ou gasosos, com tendência a subir à superfície, uma vez que sua densidade é menor que a da água e as das rochas sedimentares. Em algumas ocasiões, afloram à superfície terrestre produtos betuminosos, o que gerou a palavra petróleo: “óleo de pedra”.
Esquema ilustrado de depósito de petróleo. O produto, tal como se extrai da jazida, é chamado petróleo cru.
Esses hidrocarbonetos interrompem seu percurso quando encontram uma falha formada por rochas impermeáveis. Então, acumulam-se em rochas porosas, dando lugar às jazidas atuais.
Normalmente, os gases, que são menos densos, ocupam a parte superior da rocha porosa, depois se situam os petróleos e, por último, a água, na parte inferior. Não se formam bolsas ou lagos subterrâneos de gás e petróleo, como se acredita às vezes.
As jazidas de petróleo são detectadas fundamentalmente mediante procedimentos sísmicos. Esse estudo, unido às medidas das variações do campo magnético terrestre e do valor da gravidade, permite conhecer de maneira precisa a localização das jazidas. Essas análises, entretanto, não são feitas em qualquer lugar. Deve haver uma confirmação prévia por parte de geólogos de que a estrutura rochosa e os fósseis presentes correspondem a um lugar supostamente petrolífero.
Composição e refinamento do petróleo
O petróleo cru que se obtém de uma jazida petrolífera é um líquido mais ou menos viscoso e de cor variável: há petróleos de cor amarela pálida e petróleos pretos.
E formado essencialmente por hidrocarbonetos, desde o metano até compostos orgânicos com mais de trinta átomos de carbono. Contém, além disso, compostos oxigenados, nitrogenados e sulfurados. A presença de enxofre pode provocar corrosão de equipamentos de prospecção e destilação. Por esse motivo, o enxofre deve ser eliminado.
O petróleo bruto tal como sai das jazidas não pode ser utilizado. Mediante destilação, obtêm-se do petróleo as frações mais importantes. A transformação do petróleo em produtos utilizáveis recebe o nome de refinamento, operação que implica essencialmente dois processos: destilação fracionada e cracking.
Destilação fracionada
Quando se aquece uma mistura de líquidos cujas temperaturas de ebulição são diferentes, produz-se uma mistura de vapores que é mais rica nos componentes mais voláteis, isto é, de temperaturas de ebulição mais baixas. Portanto, se essa mistura é refrigerada até que se condense (destilação), obtêm-se um líquido mais rico que o original em componentes voláteis e, ao mesmo tempo, um líquido residual mais rico nos componentes menos voláteis.
Repetindo esse processo de destilação de maneira sucessiva sobre o líquido resultante, consegue se decompor a mistura original em uma série de líquidos cujas temperaturas de ebulição são diferentes. Esse processo recebe o nome de destilação fracionada e é o que se aplica ao petróleo para o separar em seus diversos componentes. A operação é realizada em torres de aproximadamente 8 m de diâmetro e até 60 m de altura. Os componentes do petróleo são depositados em bandejas de condensação situadas nos diferentes níveis da torre, ordenando esses componentes da menor à maior volatilidade.
Fragmentação catalítica ou cracking
Nas bandejas inferiores das torres de destilação fracionada, são depositados os compostos mais pesados do petróleo cru original, que com frequência superam amplamente em quantidade à demanda do mercado. Por essa razão, eles são submetidos a um tratamento que consiste em quebrar suas moléculas e gerar substâncias mais “leves” e voláteis. Essa reação de ruptura é produzida a uma temperatura de, aproximadamente, 500 °C e a pressão atmosférica, utilizando um aluminossilicato como catalisador. Obtêm-se, assim, gasolinas de grande qualidade (50%) junto a óleo diesel (15%), butano (10%), propano (5%), metano e etano (5%) e resíduos pouco utilizáveis.
Por último, convém destacar que, por meio de reações químicas adequadas, realizadas a partir dos derivados do petróleo, se obtém uma série de produtos absolutamente necessários para a sociedade atual, como os plásticos e as fibras, as resinas, as tintas e os corantes, dentre muitos outros.
	Produto
	Composição
	Temperatura de destilação
	Utilidade
	Gases e olefinas
	Hidrocarbonetos de até 4 átomos de C (metano, etano, propano, butano)
	Até 30 °C
	Combustíveis, plásticos
	Éter de petróleo
	Hidrocarbonetos de 5 a 7 átomos de C
	Entre 30 °C e 80 °C
	Solventes
	Gasolina
	Hidrocarbonetos de 7 a 12 átomos de C
	Entre 80 °C e 200 °C
	Combustíveis para motores. Solventes
	Querosene
	Hidrocarbonetos de 12 a 15 átomos de C
	Entre 200°C e 250 °C
	Combustíveis de aviação. Calefação
	Óleo diesel
	Hidrocarbonetos de 16 a 18 átomos de C
	Entre 250°C e 350 °C
	Combustíveis para motores diesel
	Óleos lubrificantes
	Hidrocarbonetos com mais de 20 átomos de C
	Acima de 350 °C
	Lubrificação
	Asfalto
	Resíduo sólido negro
	—
	Pavimentação de estradas, tintas
Combustíveis fósseis são aqueles materiais combustíveis resultado de um processo muito lento de decomposição de restos de plantas e de animais. O nome "fóssil" surge pelo tempo que demora à sua formação, vários milhões de anos. Estes recursos que agora se utilizam foram formados há aproximadamente cerca de 65 milhões de anos. Existem três grandes tipos de combustíveis fósseis, como o carvão, petróleo e o gás natural.
Carvão
Consiste em uma substância de aparência preta e rígida, semelhante a uma pedra. Entre os elementos de sua composição estão o carbono, hidrogênio e oxigênio e diversas quantidades de enxofre. Por meio da exploração mineira são extraídas as principais variedades de carvão mineral, como linhito, antracito e hulha. Nos últimos 25 anos, a produção de carvão mineral em todo o mundo cresceu cerca de 65%. O carvão é dentre os três o recurso mais abundante, e ao mesmo tempo o mais poluente, pois produz 1,37 vezes mais dióxido de carbono do que petróleo, para igual conteúdo energético, emitindo ainda quantidades significativas de outros poluentes do ar, em especial o óxido de nitrogênio, óxido de enxofre e cinzas. Supre ainda cerca de 24% das necessidades primárias de energia mundial.
Petróleo
Formado por uma mistura complexa de hidrocarbonetos. Encontra-se impregnado em rochas porosas, em conjunto com o gás natural e à água, sendo estes locais designados jazidas de petróleo. Apesar de conhecido há muitos séculos, só recentemente seu uso como combustível consolidou-se, sendo que na década de 60 tornou-se o principal elemento combustível da indústria como um todo. As suas reservas mundiais limitam-se a alguns poucos locais em determinados países, na sua maioria localizada no hemisfério sul, sendo que o seu consumo está em sua maioria, em países da América do Norte. Seu emprego na vida moderna é bastante diverso, indo de material combustível de automóveis, aviões, navios e no aquecimento de casas e prédios, é ainda matéria-prima para plásticos, produtos químicos, fertilizantes e tecidos.
Gás Natural
Mais leve que o ar, condição vantajosa em questões de aplicação de segurança, constituído em sua maioria por metano. Gás altamente inflamável disponível em reservatórios subterrâneos. Sua queima é menos poluente que a do petróleo ou a do carvão, sendo que seu aproveitamento depende de bombeamento e consequente transporte.
Importante fonte de geração de energia e produção industrial, sendo que a sua forma liquefeita e comprimida é também utilizada em veículos automotivos. Sua contribuição para a demanda primária total de energia deve subir em torno de 25% até 2030.
Os combustíveis fósseis são as fontes energéticas mais utilizadas em todo o mundo. Este tipo de combustível é de origem mineral, resultado de um processo de decomposição de restos de animais e restos de plantas. São denominados de fóssil pelo seu tempo de decomposição, com um tempo aproximado de 65 milhões de anos de sua formação.
No fundo do mar e áreasmuito profundas do solo terrestre são os locais mais apropriados para encontrar os combustíveis fósseis. Por meio de pressão do solo sobre a matéria prima, o gás oxigênio é forçado a sair e de resultado se transforma em querogênio. Esta matéria insolúvel, o querogênio, é aquecida e transformada em óleo que, quando aquecido em temperaturas superiores a 110° C, vira o gás utilizado para gerar energia para automóveis, máquinas e energia elétrica (até mesmo em usinas termoelétricas).
Refinaria de Petróleo
A utilização contínua dos combustíveis fósseis causa diversas desvantagens notadas em todo o universo, como o temido efeito estufa e o aquecimento global. Além disso, a liberação de poluentes resultantes da queima de combustíveis fósseis são fortemente prejudiciais para a saúde dos seres humanos e dos animais. Algumas fontes alternativas de energia estão sendo estudadas para evitar estes efeitos prejudiciais e garantir a qualidade de vida para todos, como a energia eólica, energia solar, energia proveniente dos mares, energia nuclear e a biomassa (proveniente de material orgânico como a cana-de-açúcar).
Os combustíveis fósseis mais utilizados atualmente são o carvão, o petróleo e o gás natural.
CARVÃO
O carvão é extraído próximo das superfícies de toda a crosta terrestre, a chamada superfície de mineração, ou também das profundezas, denominada mineração subterrânea. A extração de carvão é feita de maneira simples, com escavadeiras ou até mesmo pás. Esta substância é similar a uma pedra, de coloração preta e bem rígida, tendo em sua composição carbono, enxofre, hidrogênio e oxigênio. Com um forte crescimento nos últimos anos, o carvão é um dos recursos mais farto encontrados; porém também é um dos mais poluentes, com uma produção muito mais elevada de dióxido de carbono do que o petróleo. Além disso, a queima do carvão também emite grande quantidade de outros poluentes na atmosfera, como óxido de enxofre e nitrogênio.
PETRÓLEO
O petróleo é um óleo natural formado por uma soma complexa de hidrocarbonetos; uma sustância oleosa e inflamável com forte odor e coloração muito escura. Este óleo natural é resultado de uma composição de restos animais e vegetais milenares que foram se depositando em profundidades da crosta terrestre por meio de várias alterações naturais do universo (como vulcões, movimento dos oceanos, deslocamentos dos polos e muito mais). Estes restos sofreram, dentre todas as alterações, as alterações do calor e resultaram no petróleo por conta da decomposição. A utilização do petróleo como fonte de energia se iniciou na década de 60, com extração feita principalmente no hemisfério sul. Hoje em dia, o petróleo é utilizado como combustível para automóveis (convertidos em gasolina e óleo diesel), navios e até mesmo aviões, como também serve de matéria-prima para alguns produtos (plásticos, tecidos e fertilizantes). O petróleo é uma fonte de energia não renovável, sendo as reposição ao ambiente natural ocorre muito lentamente; por este motivo a procura pelo petróleo seja tão grande e tão acirrada em todo o mundo. 
GÁS NATURAL
O gás natural (um hidrocarboneto) é altamente inflamável, encontrado juntamente ao petróleo em reservatórios subterrâneos. Este gás é mais leve do que o ar, completamente translúcido e sem nenhum odor, tendo que passar por um procedimento para que ganhe um cheiro característico e fácil de localizar. A constituição do gás natural é, em sua maioria, de gás metano. O gás natural é menos poluente do que o carvão e o petróleo, porém sua utilização também deve ser supervisionada. Este tipo de gás é formado por conta da decomposição de materiais orgânicos há milhares de anos atrás, que ficaram armazenados nas rochas mais antigas, onde atuam os microrganismos de maneira anaeróbica. O Brasil produz o gás natural fortemente, que é transportado por meio de gasodutos. O gás natural é uma fonte de energia para nossas casas, fábricas, eletricidade em geral, como também em automóveis em sua versão liquefeita e comprimida.
Os biocombustíveis são considerados fonte de Energia limpa por não poluírem o meio ambiente. Qual seria a matéria-prima para a obtenção dessa alternativa ecologicamente correta? Na verdade são muitas e a cada dia novas pesquisas mostram novas fontes possíveis de biocombustível.
A melhor notícia é que no Brasil, pesquisas relacionadas a este assunto ganham total apoio por parte dos governantes. E como a flora brasileira é muito rica, nosso país sai na frente quando o assunto é variedade de matéria-prima para a produção de Biocombustível.
Vejamos exemplos de produção em alguns estados brasileiros:
Produção da mamona no Nordeste, Bioma na Caatinga, do dendê no Norte e Amazônia e da soja no Cerrado, Sul e Sudeste. Conheça outras plantas de onde pode se extrair biocombustível: macaúba, buriti (Maurutia fexuosa), pinhão manso (Jatropha curcas) e o babaçu (Ricinus communis), todas nativas do solo Brasileiro.
Como vemos, os bicombustíveis são combustíveis de fontes renováveis, obtidos a partir do beneficiamento de determinados vegetais. São considerados como fontes de energia limpa, porque, não contribui de maneira significativa para a quantidade de carbono (mais especificadamente dióxido de carbono (CO2)) na atmosfera e, consequentemente, não intensifica o efeito estufa e não agrava o problema do aquecimento global.
Para evitar a emissão de gases poluentes e combater o efeito estufa, precisamos substituir o uso de combustíveis fósseis (derivados do petróleo) pelos bicombustíveis. Além de estar contribuindo para o próprio bem estar do homem, os biocombustíveis possuem a vantagem de ter origem em fontes renováveis, já que o petróleo está ameaçado de extinção.
Biocombustível é todo combustível produzido de fontes renováveis da biomassa, como, por exemplo, o álcool e resíduos de madeira.Quanto ao biodiesel, que, também, é um biocombustível, consiste de ésteres metílicos ou etílicos produzidos pela transesterificação de óleos vegetais ou gorduras animais.
O Brasil tem capacidade para liderar o maior mercado de energia renovável do mundo. Isso porque no país existe matéria prima renovável em abundância para fabricar o biocombustível – combustível de origem vegetal, como cana de açúcar, óleos vegetais e da madeira, derivados de leite, gordura animal, entre outros.
O biocombustível ou combustível biológico é uma alternativa viável para substituição do petróleo com uma série de vantagens, tanto ambientais, como econômicas e sociais. Há um indicativo de que é possível 5% de adição de biocombustível no diesel de petróleo, que alimenta a economia, diminui a importação de petróleo e reduz a poluição.
O uso do petróleo como fonte energética representa uma das maiores causas da poluição do ar, e sua queima contribui para o efeito estufa. A energia renovável é uma alternativa para reduzir o efeito estufa. Além disso, o uso dela faz com que o país diminua a dependência do combustível fóssil, que num futuro muito próximo, dentro de 40 a 50 anos, estará em extinção.
De acordo com estudos, o biocombustível que se mostra totalmente viável é o álcool, pois já existem tecnologias e experiências em grande escala na área.
Em muitos locais já existe a eliminação da queima da cana de açúcar, o que aumenta a produtividade. “Sem a queima da cana, sobra a palhada, que é um componente estratégico em nível de energia. Só a palhada dá mais energia que a própria cana, além de aumentar o número de empregos no processo de colheitas, aumentar o teor de matéria orgânica do solo e reduzir a poluição do ar”, argumenta José Otavio Brito, professor da Esalq.
A madeira é um elemento importante, e está em terceiro lugar, junto com a cana como recurso energético brasileiro. A Esalq tem várias ações na linha de madeira e transformações para energia, como carvão vegetal ou mesmo na utilização como lenha. Segundo Brito, no Brasil mais da metade da madeira é utilizada como fonte de energia, e 30 milhões de pessoas a usam como única fonte.
A obtenção de combustíveis a partir de óleosvegetais é realidade no país. Um exemplo é o óleo de palmeiras, que resultam na mais alta produção de energia dentre todas as plantas produtoras de óleo. Dentre essas palmeiras, se destaca o óleo de dendê, que é cultivado principalmente nas regiões pobres do nordeste e na região amazônica. Por produzir o ano todo, sem muitos custos e sem a necessidade de adubação nitrogenada, a dendeicultura abre empregos para populações pobres destas regiões.
Alguns tipos de biocombustíveis:
BIODIESEL:
Mono-ester-alcalóide de ácidos gordos de longa cadeia, derivado de lipídos orgânicos renováveis, como sejam óleos vegetais e gorduras animais, para utilização em motores de ignição por compressão (diesel). Produzido por transestrificação por meio de metanol.
Biodiesel é um combustível obtido a partir de óleos vegetais como o de girassol, nabo forrageiro, algodão, mamona, soja e canola, é uma energia renovável e, portanto, uma alternativa aos combustíveis tradicionais, como o gasóleo, que não são renováveis.
O biodiesel reduz determinadas emissões poluentes e emissões de dióxido de carbono que é o gás responsável pelo efeito estufa que está alterando o clima em escala mundial, promove o desenvolvimento da agricultura nas zonas rurais mais desfavorecidas, criando empregos e evitando a desertificação. O biodiesel apresenta inúmeras vantagens em relação ao diesel comum.
Reduz a dependência energética do nosso País e a saída de divisas pela poupança feita na importação do petróleo bruto.
O biodiesel pode ser utilizado em motores diesel, puro ou misturado com diesel fóssil numa proporção que vai de 1 a 99%.
Características do Biodiesel
O biodiesel é mais seguro do que o diesel de petróleo. O ponto de combustão do biodiesel na sua forma pura é de mais de 300 F contra 125 F do diesel comum. Equipamentos a biodiesel são, portanto, mais seguros.
A exaustão do biodiesel é menos ofensiva. Seu uso resulta numa notável redução dos odores, o que é um benefício real em espaços confinados. Seu cheiro se assemelha um pouco com o cheiro de batata frita. Não foram noticiados casos de irritação aos olhos. Como o biodiesel é oxigenado, ele apresenta uma combustão mais completa.
Biodiesel não requer armazenamento especial. Na sua forma natural pode ser armazenado em qualquer lugar onde o petróleo é armazenado, e pelo fato de ter maior ponto de fusão é ainda mais seguro o seu transporte.
O biodiesel funciona em motores convencionais.
O biodiesel é renovável, contribuindo para a redução do dióxido de carbono.
O biodiesel pode ser usado sozinho ou misturado em qualquer quantidade com diesel de petróleo.
Aumenta a vida útil dos motores por ser mais lubrificante. É biodegradável e não-tóxico.
GÁS NATURAL:
O Gás natural veicular é uma mistura de gases (hidrocarbonetos leves e gases inertes) com cerca de 90%de metano. Não é Tóxico. Após sua extração, o Gás natural é enviado por gasoduto a Unidades de Processamento de Gás natural para retirada de frações condensáveis e mais pesadas do Gás natural, como a gasolina natural e o gás liquefeito do petróleo – GLP (mistura de propano e butano) – gás de cozinha, resultando em um gás seco, limpo e extremamente leve em relação ao ar, com excelentes qualidades energéticas para consumo nos veículos e industrias.
O Gás natural é reconhecidamente mais seguro que os demais combustíveis. Por ser mais leve, o gás, em caso de vazamento, se dissipa rapidamente na atmosfera, diminuindo o risco de explosões e incêndios e, ainda, para se inflamar  é necessário que se submeta a uma temperatura superior à 620ºc. Somente para efeito de comparação, o álcool se inflama à 200ºc e a gasolina à  300ºc.
Os veículos movidos a gás emitem menos poluentes (óxidos nitrosos, dióxido de carbono e principalmente o monóxido de carbono).
Hoje existem no mundo 160.000.000 de toneladas de petróleo, garantindo uma reserva de aproximadamente 40 anos, enquanto o gás está em condições de garantir uma reserva de 65 anos.
Principais vantagens do uso do Gás Natural Veicular:
Economia de aproximadamente 70% no valor do combustível
Redução da alíquota do IPVA
Maior vida útil do motor
As características de sua queima são pouco agressivas ao meio ambiente
O Veículo torna-se bi-combustível. A conversão do carro para o GNV não elimina a possibilidade de utilizar o combustível original
Maior duração de calibração dentro dos limites de poluentes, por ser um sistema estável.
OS ÁLCOOIS:
O metanol ou álcool metílico pode ser extraído da madeira, do carvão ou do próprio gás metano.
O etanol ou álcool etílico pode ser extraído do milho, da soja, do côco de babaçu, da beterraba, da batata ou da cana de açúcar.
Tanto o metanol quanto o etanol aplicam-se a motores movidos a gasolina, que costumam equipar veículos leves e médios. A queima desses combustíveis ocorre de maneira mais limpa que a gasolina, produzindo menos hidrocarbonetos e monóxido de carbono, porém, essa queima produz formaldeído, considerado um gás cancerígeno.
Em termos de preço, a produção do etanol é mais cara que a de metanol. No Brasil, a produção de etanol gera como resíduos o bagaço da cana de açúcar e o vinhoto, que é poluente e normalmente é rejeitado a céu aberto, em rios e lagoas, provocando danos ao meio ambiente, embora exista tecnologia capaz de biodigerir o vinhoto e transformá-lo em gás natural.
GÁS LIQUEFEITO DE PETRÓLEO (GLP):
O gás liquefeito de petróleo é uma mistura de hidrocarbonetos, possuindo maior incidência de propano e butano. Pode ser aplicado como combustível em substituição à gasolina, com desempenho similar aos veículos movidos a gás natural.
É um tipo de combustível mais utilizado industrialmente, alimentando empilhadeiras, tratores, máquinas e implementos agrícolas. As frações mais pesadas do ás e suas impurezas produzem maior emissão de hidrocarbonetos que o gás natural, além de possuir manuseio mais perigoso.
HIDROGÊNIO:
É um combustível limpo, cuja combustão emite apenas vapor d’água e óxido de nitrogênio.
O hidrogênio pode ser encontrado na atmosfera em larga escala, sendo possível o seu uso em substituição à gasolina. Mas assim como o gás natural, o hidrogênio gasoso é muito difícil de se estocar e na fase líquida necessita de tanques muito caros, o que inviabiliza sua comercialização.
Para receber o prefixo “Bio”, o combustível precisa provar que não polui a atmosfera com sua queima, e só então ele pode ser classificado como Energia limpa. 
O alcance deste patamar ecológico, o de “não poluente”, depende da composição do combustível. Os chamados “fósseis” são os piores em se tratando de fonte de energia ecologicamente correta. Mas o que seria combustível fóssil? Talvez você não os conheça por esta denominação, mas são eles: gasolina, óleo diesel, óleo combustível, todos derivados do petróleo. Quando se queimam emitem gases tóxicos, prejudiciais à saúde humana. 
Os biocombustíveis não emitem tais gases quando passam pelo processo de combustão. Além da vantagem de não serem poluentes, ainda contam com a classificação de “energia renovável”, você sabe o que significa isto? Fonte inesgotável de energia, as lavouras de matéria-prima podem ser replantadas, ao contrário dos fósseis, e é por essa razão que o petróleo se torna a cada dia mais escasso. 
O solo Brasileiro é uma fonte rica de matéria-prima para a produção de Biodiesel, a começar pelo famoso dendê, proveniente do Norte e Amazônia, da soja (típica das regiões Sul, Sudeste e Cerrado), da mamona no Nordeste, etc. 
Existem outras plantas para extração de biocombustível: macaúba, babaçu, buriti, pinhão manso, todas essas são fontes de onde é possível se extrair Energia limpa, e o melhor: são nativas do solo Brasileiro. 
Diante de tantos aspectos favoráveis, resta aos Órgãos competentes brasileiros investirem na pesquisa e produção dessa forma de energia que promete eliminar uma das causas da poluição atmosférica.
O álcool corresponde a um líquido transparente, com cheiro forte e sem cor, cuja característica principal é a capacidade de ser queimado, ouseja, é um líquido inflamável. A queima do álcool dá origem aos produtos água, gás carbônico e muita energia. 
O álcool combustível para veículos mais conhecido é o etanol (álcool etílico), é produzido por fermentação a partir da cana de açúcar, veja o processo: 
1. O caule da cana é triturado nas moendas das usinas e origina o caldo que serve de matéria-prima para a produção do etanol. 
2. O bagaço que sobra da moagem é queimado e produz a eletricidade utilizada pela usina. 
3. Após ser filtrado, o caldo é fermentado com uma solução composta de leite de levedura, água e ácido sulfúrico. 
4. Da fermentação ele é centrifugado e bombeado para colunas de destilação, onde é aquecido até 90ºC e transformado em álcool etílico. 
A cana-de-açúcar não é a única matéria prima existente para a produção de álcool combustível, em outros países, ele é extraído do milho, da beterraba e até da madeira. 
Vantagens do etanol: 
• Apresenta preço acessível; 
• A queima do álcool produz em média 25% menos monóxido de carbono e 35% menos óxido de nitrogênio (NO) que a gasolina; 
• Alto índice de octonas: Chamamos octonagem o poder de resistência à compressão da mistura ar-vapor de combustível dentro do motor. 
• Libera grande quantidade de energia ao ser queimado: o poder calorífico do álcool combustível é de 6300 cal/g. Num motor de combustão interna, é o vapor de combustível que sofre combustão, por isso, um combustível é bom quanto maior for sua facilidade em passar para o estado gasoso. 
O álcool foi uma solução brasileira como alternativa ao petróleo, é um combustível ecologicamente correto, o álcool não afeta a camada de ozônio e é obtido de fonte renovável.
COMBUSTÍVEIS FÓSSEIS E BIOCOMBUSTÍVEIS 
Combustível não é só sinônimo de poluição, mas também de vida. Todos os seres vivos do planeta Terra necessitam de substâncias “combustíveis” para sobreviverem.
Nossa sociedade é absurdamente dependente de certos tipos de combustíveis que movem toda a sociedade como a conhecemos.
1 – Combustíveis Fósseis  
Os combustíveis fósseis são misturas de origem orgânica, constituídos principalmente por um conjunto de substâncias denominado de hidrocarbonetos que são caracterizados por apresentarem em suas estruturas apenas átomos de carbono e hidrogênio.
Combustíveis fósseis são originados pela decomposição de material orgânico, porém, este processo leva milhões de anos. Portanto, são considerados recursos naturais não renováveis.
Os combustíveis fósseis mais conhecidos são: petróleo, gás natural e carvão mineral. A queima destes combustíveis é usada para gerar energia e movimentar motores de máquinas, veículos e até mesmo gerar energia elétrica (no caso das usinas termoelétricas).
Do petróleo são retirados a gasolina e o óleo diesel que servem de combustíveis para grande parte dos automóveis que circulam no mundo, vários outros produtos são derivados do petróleo como, por exemplo, a parafina, gás natural, GLP (gás liquefeito de petróleo), piche (usado na composição do asfalto), nafta, querosene, solventes, óleos combustíveis, óleos lubrificantes e vários subprodutos.
A gasolina é um combustível constituído basicamente por hidrocarbonetos e, em pequena quantidade, por algumas substâncias oxigenadas e nitrogenadas. Esses hidrocarbonetos têm, em geral, uma massa molecular menor do que aqueles que compõem o óleo diesel, pois suas moléculas possuem uma estrutura com menor quantidade de átomos de carbono e hidrogênio (normalmente de 4 a 12 átomos de carbono). Além dos hidrocarbonetos e das substâncias oxigenadas, a gasolina também pode conter compostos de enxofre.
Já o óleo diesel é o combustível mais usado no Brasil, provém da destilação do petróleo, sendo uma mistura de substâncias que apresentam cadeias carbônicas com 12 a 22 átomos de carbono, é utilizado para gerar energia e movimentar máquinas e motores de grande porte.
O gás natural é considerado o mais limpo dos combustíveis fósseis, pois a emissão de dióxido de enxofre (SO2) e resíduos presentes na fumaça oriundos do processo de combustão é baixíssima. É uma mistura de hidrocarbonetos de baixa massa molecular como metano (CH4), etano (C2H6), propano (C3H8), butano (C4H10) e outros gases em menores proporções, nas condições ambientes de temperatura e pressão atmosférica estes gases permanecem no estado gasoso.
Existem depósitos contendo apenas gás natural, mas pode ser extraído do petróleo, constituindo reservas finitas, portanto é um recurso natural não renovável.
O carvão mineral é a segunda fonte de energia mais utilizada do mundo depois do petróleo, combustível fóssil formado há cerca de 400 milhões de anos. Este combustível é uma rocha de origem sedimentar, formada a partir do soterramento, compactação e elevação de temperatura em depósitos orgânicos de vegetais (celulose).
A análise dos elementos químicos que constituem o carvão mineral mostra que o principal constituinte é o carbono e, em menor proporção, também hidrogênio, oxigênio, enxofre e nitrogênio.
A queima dos combustíveis fósseis gera altos índices de poluição atmosférica. Logo, contribuem para problemas ambientais como a intensificação do efeito estufa e da chuva ácida.
A combustão da gasolina, do óleo diesel e do carvão mineral gera óxidos de enxofre (SO2 e SO3) que ao reagirem com a água da atmosfera formam ácidos aumentando a acidez das chuvas. A combustão de todos os combustíveis fósseis libera o gás carbônico (CO2) que é um dos responsáveis pelo efeito estufa no planeta Terra. 
2 – Biocombustíveis 
Os Biocombustíveis são oriundos de plantas não sendo necessário milhões de anos para se formarem, através de processos biológicos e químicos são extraídas substancias que liberam grande quantidade de energia quando entram em combustão. São usados em veículos (carros, caminhões, tratores) integralmente ou misturados com combustíveis fósseis. No Brasil, por exemplo, o diesel é misturado com o biodiesel e a gasolina contém etanol. O lixo orgânico também pode ser usado para a obtenção de biocombustível como o biogás que é exalado na decomposição da matéria orgânica.
São produzidos de plantas tais como milho, soja, cana-de-açúcar, mamona, canola, babaçu, cânhamo, entre outros. 
A vantagem do uso dos biocombustíveis é a redução significativa da emissão de gases poluentes. A grande vantagem é que o gás carbônico liberado na combustão destes combustíveis foi absorvido pelas plantas pelo processo de fotossíntese, formando um ciclo - o gás que esta sendo liberado foi anteriormente absorvido - não alterando significativamente a concentração de CO2 na atmosfera. 
Por ser uma fonte de energia renovável é considerado a grande alternativa para substituir os combustíveis fósseis (petróleo, gás natural e carvão mineral).
Os principais biocombustíveis são: o etanol produzido a partir da cana-de-açúcar e milho, o biogás que é produzido a partir da biomassa e o biodiesel que é produzido a partir de óleos naturais.
O biodiesel é um biocombustível obtido através da transesterificação de triglicerídeos. A principal matéria-prima utilizada na fabricação do biodiesel são óleos de origem vegetal. O biodiesel representa uma diminuição na poluição de duas formas.
Durante sua reação de combustão a quantidade de dióxido de carbono liberada pela queima é menor em relação aos combustíveis fósseis. Além de ser uma fonte de energia renovável.
O biodiesel ainda contribui significativamente para diminuição da poluição da água por que pode ser produzido através do reciclo de resíduos de óleos utilizados em fritura, evitando o seu lançamento em corpos d’ água. Para se ter uma idéia, 1 gota de óleo contamina 25 litros de água tornando-a impura para o consumo e causando a disseminação de doenças. Sem contar que materiais de origem graxa são substratos para milhões de microorganismos patogênicos.
A pesquisa em torno do biodiesel tem mostrado que é possível cultivar vegetais capazes de produzir os óleos, para serem usados no processo de fabricação.A pesquisa tem sido intensa principalmente com óleos de girassol, soja e mamona, em virtude de sua capacidade de produzir óleos que contenham os triglicerídeos de interesse. Por um lado observa-se um fundamento importante, culturas vegetais proporcionam uma ótima absorção de CO2 da atmosfera. Por que as plantas sintetizam o gás transformando-o em energia indispensável para sua vida através da fotossíntese que nada mais é do que uma reação química catalisada pela luz solar, armazenada na forma de carboidratos, e de quebra libera oxigênio na atmosfera, formando assim ciclo combustível–planta. Um ciclo básico para o biodiesel é o seguinte:
O esquema mostra o processo produtivo do biodiesel, mostra claramente a importância dos biocombústiveis, onde este ciclo representa uma saída para preservação ambiental. A reação química envolvida na fabricação do biodiesel, além de fornecer o produto de interesse, fornece ainda a glicerina como resultado da hidrólise alcalina a qual ele é submetido. A reação é semelhante a esterificação do ácido graxo pelo metanol, catalisada por hidróxido de sódio, onde:
Processo básico para fabricação de biodiesel
Propriedades Físico-Químicas
 
O biodiesel é um líquido límpido e transparente que vai do verde amarelado ao castanho claro, é praticamente insolúvel em água e solventes polares, possui odor semelhante ao dos óleos utilizados em sua fabricação, não é tóxico e nem corrosivo porém não deve ser ingerido, e nem inalado.
Alcalinidade total: de 0,004 a 0,006 meq g-1
Ponto de ebulição: 130ºC
Ponto de fulgor: 112 a 122ºC
Densidade: 0,820 a 0,880 g cm-3
Acidez total: 0,224 mg/KOH/g
Glicerina livre: 0,01 a 0,02%
Teor de enxofre: 0,003%
Viscosidade: 4,0 mm² s-1
Composição de alguns ácidos graxos usados como matéria-prima
	Óleos
	Ácido Esteárico
	Ácido Oléico
	Ácido Linoléico
	Ácido Linolênico
	Ácido Palmítico
	Girassol
	3 a 7%
	14 a 43%
	Traços
	Traços
	3 a 7%
	Mamona 
	2 a 6%
	25 a  48%
	6 a 14%
	3 a 7%
	20 a 34%
	Soja 
	2  a 6%
	23  a 31%
	49  a 52%
	2  a 10%
	2  a  11%
A produção de biodiesel e os impactos
 
A produção de biodiesel é um impacto positivo, as desvantagens são poucas e necessitam apenas de entendimentos e esclarecimentos. Os impactos acontecem principalmente em âmbitos  como social, profissional e ambiental.
Em âmbito social o biodiesel evita a poluição do ar melhorando a saúde das pessoas, ao contrário do diesel comum que lança toneladas de dióxido de enxofre, hidrocarbonetos pesados oriundos da queima incompleta sem falar na enorme emissão de dióxido de carbono e outras partículas que causam problemas respiratórios e dermatológicos.
No âmbito profissional, a produção desse biocombustível aumenta o número de empregos tanto no campo quanto na indústria em virtude de sua fabricação reclamar mão de obra especializada e nos cuidados com as culturas que fornecem matéria prima.
O aspecto mais importante fabricação do biodiesel é o ambiental, por que o meio ambiente vem enfrentando sérios problemas causados pela poluição dos combustíveis convencionais tanto em seu refino quanto em seu uso.
O biodiesel apresenta algumas desvantagens como a dificuldade em sua obtenção, inadaptações mecânicas dos veículos existentes sua produção, apresenta um custo consideravelmente mais alto do que a dos combustíveis normais. A produção de biodiesel em grande escala demanda profissionais especializados, e equipamentos sofisticados, ao contrário do pensamento de muitos a síntese envolvida na fabricação desse combustível exige conhecimentos profundos em química orgânica, bioquímica e físico-química, além de observar aspectos como segurança em função da síntese de biodiesel envolver a manipulação do metanol que é extremamente venenoso e bases fortes como NaOH por ser altamente tóxicas e corrosivas e descarte de resíduos.
A simplicidade de obtenção reside no fato de produção em pequena escala, porém a pequena escala encarece significativamente os custos.
Mecanismo de uma reação é o caminho pelo qual a reação se processa, ele descreve as várias etapas pelas quais ela passa. 
A ruptura das ligações, os ataques eletrofílicos e nucleofílicos ao reagente orgânico, a formação de novas ligações e de compostos intermediários, tudo isso é demonstrado em um mecanismo. Vale lembrar que um mecanismo é proposto se baseado em experimentos, mas é apenas um modelo, não sendo um caminho obrigatório para a reação. 
No mecanismo da reação influem vários fatores, como a natureza do solvente, polaridade das ligações, troca de elétrons, etc. Portanto, um determinado mecanismo nem sempre é a única maneira de se explicar a formação de determinado produto. 
No caso das reações orgânicas, um mecanismo pode ocorrer de duas maneiras: ionicamente ou via radicais livres. 
1. Mecanismo iônico: a ruptura heterolítica de uma ligação covalente dá início ao processo, originando íons (carbocátion e carbânion). 
2. Mecanismo via radicais livres: a ruptura homolítica de uma ligação covalente forma radicais livres (muito instáveis e reativos). 
Acompanhe o mecanismo de Halidrificação de Alcenos. 
Podemos dividir o mecanismo em etapas: 
1ª Etapa: A quebra homolítica de Ácido Bromídrico (H — Br) deu origem ao radical livre • Br, este reage com alceno e forma um novo radical. 
Etapa intermediária: o radical livre ataca o hidrogênio polarizado do HBr. 
Etapa final: Nesta etapa se forma o produto (1- Bromo propano) e um novo radical que reiniciará a reação. 
Como se vê, a Halidrificação de Alcenos ocorre por Mecanismo via radicais livres. 
Observação: Halidrificação pode ser entendida como Halogenação, uma vez que houve a adição de um Halogênio (Bromo) à molécula. 
O mecanismo de uma reação é uma maneira didática (simulação) de mostrar passo a passo a formação de determinado produto, mas, contudo, explica o que acontece realmente na prática.
O Mecanismo é uma simulação do caminho pelo qual a reação se processa, ele descreve as etapas que os reagentes passam até chegar ao produto final.
Mecanismos foram propostos baseando-se em experimentos, já que não é possível visualizar o passo a passo de uma reação, e são muito úteis em Química Orgânica, uma vez que os compostos orgânicos reagem entre si de várias formas: ruptura das ligações, formação de compostos intermediários.
Existem fatores que interferem no produto final da reação, como, por exemplo, a natureza do solvente, polaridade das ligações, troca de elétrons, etc. Portanto, um determinado mecanismo nem sempre é o único caminho para a formação do produto, eles podem ocorrer de várias formas, ionicamente ou via radicais livres por exemplo.
1. Mecanismo iônico: processo que tem início através da ruptura heterolítica de uma ligação covalente e formação dos íons (carbocátion e carbânion).
Acompanhe o mecanismo de Halogenação de Alcenos.
Podemos dividir o mecanismo em etapas:
1ª Etapa: Ruptura heterolítica da ligação covalente (Cl — Cl): formação do carbocátion e do ânion (Cl-).
2ª Etapa: Ataque do cloreto ânion (Cl-) ao carbocátion.
3ª Etapa: Formação do produto 1, 2 - dicloropropano.
Como se vê, a Halogenação de Alcenos ocorre por Mecanismo iônico.
Nota: Como o próprio nome já diz, a Halogenação se dá pela adição de um Halogênio (Cloro) à molécula.
2. Mecanismo via radicais livres: a ruptura homolítica de uma ligação covalente forma radicais livres (muito instáveis e reativos), vejamos um exemplo:
A reação dá início com o rompimento da ligação peroxídica e formação de radical livre. Na etapa intermediária ocorre o ataque do radical ao hidrogênio polarizado do (H — Br) e consequente formação do novo radical livre • Br (altamente instável e reativo).
As reações orgânicas são importantes para a produção dos inúmeros compostos orgânicos usados atualmente em alimentos, medicamentos, cosméticos, utensílios domésticos, brinquedos, automóveis, combustíveis e assim por diante.
Essas reações são muito variadas, mas geralmente podem ser classificadasem três tipos:
1. Reações de substituição: Troca-se um átomo ou grupo de átomos de um composto orgânico por outro átomo ou grupo de átomos.
Elas ocorrem especialmente com alcanos, hidrocarbonetos aromáticos (benzeno e seus derivados) e com haletos orgânicos.
Genericamente, temos:
As principais reações de substituição são halogenação (pelo menos um átomo de hidrogênio do composto orgânico é substituído por um halogênio), nitração (ocorre com o ácido nítrico, em que pelo menos um hidrogênio é substituído pelo grupo — NO2), sulfonação (ocorre com o ácido sulfúrico, em que pelo menos um hidrogênio é substituído pelo grupo — SO3H), alquilação (ocorre com os aromáticos e com os haletos orgânicos, em que pelo menos um de seus hidrogênios é substituído por um radical alquila), acilação (um hidrogênio do anel aromático é substituído por um grupo acila) e hidrólise alcalina (ocorre com os haletos orgânicos quando sofrem quebra na presença de uma solução aquosa de base forte e álcoois são formados como produtos).
Abaixo temos um exemplo de uma halogenação (cloração):
2. Reações de adição: Ocorrem com compostos insaturados, em que uma ligação pi (π) é rompida e outros átomos são adicionados à molécula em uma ligação simples.
Genericamente, temos:
As principais reações de adição são: hidrogenação (adição do hidrogênio), halogenação (adição de halogênios), hidro-halogenação (reage com um halogenidreto (HX), isto é, um composto em que um halogênio está ligado ao hidrogênio, e os átomos desses dois elementos são adicionados à molécula) e hidratação (reage com a água, sendo que um hidrogênio e um grupo hidroxila são adicionados à molécula).
Abaixo temos o exemplo de uma hidrogenação:
Reação de adição do hidrogênio ao propeno.
3. Reações de eliminação: A partir de um composto orgânico, obtêm-se dois compostos (um orgânico e outro inorgânico).
Podem ser de dois tipos:
3.1. Eliminação intramolecular: uma molécula elimina alguns de seus átomos. Genericamente, temos:
Um exemplo é a desidratação intramolecular de álcoois, na presença de um catalisador, em temperaturas altas (pelo menos 170ºC), formando um alceno e liberando água:
Exemplo: Desidratação do etanol:
3.2. Eliminação intermolecular: Duas moléculas interagem, unem-se e eliminam simultaneamente um átomo ou grupo de átomos, sendo, de certa forma, o caminho inverso das reações de adição.
Genericamente, temos:
Os principais exemplos de eliminações intermoleculares são: desidratação intermolecular de álcoois, desidratação de ácidos carboxílicos, eliminação de haletos orgânicos, de hidrogênios e de halogênios.
Abaixo temos um exemplo de eliminação de hidrogênios de um alcano, com a formação de um alceno e gás hidrogênio:
Os fenóis constituem uma das mais importantes funções da Química Orgânica. São compostos que possuem um ou mais grupamentos – OH (hidroxilas) ligados ao anel benzênico. Possuem fórmula geral Ar – OH e são encontrados no alcatrão da hulha e da madeira.
São utilizados como desinfetantes e germicidas, na conservação da madeira, na produção de explosivos, perfumes, na fabricação de reveladores fotográficos e antioxidantes.
Geralmente os fenóis são sólidos cristalinos. Quando puros são incolores. Podem apresentar coloração rósea porque oxidam-se facilmente. Possuem odor forte característico.
Possuem pontos de fusão e de ebulição superiores a de compostos de massa molecular semelhante, sem o grupo hidroxila, devido às ligações intermoleculares por pontes de hidrogênio. É mostrado na tabela abaixo algumas diferenças entre os pontos de mudança de fase do benzeno e do fenol.
	Nome
	Fórmula
	P.F. (0°C)   
	P.E. (0°C)
	Ligações intermoleculares
	benzeno
	C6H6
	5,5
	80
	forças de Van der Waals
	fenol
	C6H5OH
	41
	182
	pontes de hidrogênio
Os compostos fenólicos são tóxicos, destroem todos os tipos de células. Devido a esta ação sobre os microorganismos, possuem ação anti-séptica e são usados como desinfetantes.
O fenol comum é também chamado hidroxibenzeno ou ácido fênico. Apresenta-se sob a forma de cristais e possui odor característico. É higroscópico e pouco solúvel em água (seu grau de solubilidade é de 9,3g por 100mL de água a25°C), apesar de ser o fenol mais hidrossolúvel. É solúvel em solventes orgânicos e soluções alcalinas. Em contato com a pele, produz manchas brancas, sendo que um contato mais prolongado possibilita sua penetração nos tecidos mais profundos, provocando queimaduras (ação cáustica).
É utilizado na fabricação do ácido pícrico, corantes sintéticos, fenolftaleína e baquelite. É ainda intermediário de diversas sínteses, e utilizado como corante.
Entre algumas reações características dos fenóis, está a reação com anidridos de ácidos orgânicos, com formação de ésteres, cujo mecanismo pode ser observado na Figura 1. Nesta, pode ser visto que a reação com anidrido produz como subproduto, ao lado do éster, um ácido orgânico, ao passo que a reação direta entre éter e ácido carboxílico produz ácido inorgânico como subproduto.
Figura 1. Mecanismo da reação entre fenol e ácido orgânico (1)
“O fenol pode reagir com o formaldeído para formar as reinas fenol-formaldeído, um dos polímeros sintéticos mais antigos (baquelite e novolac)”1. O mecanismo dessa reação pode ser observado na Figura 2, onde percebe-se o fenol como reagente de partida, bem como a sua participação, uma vez mais, como intermediário de reação.
Figura 2. Mecanismo da reação de formação da baquelite (1)
Os mecanismos de reações orgânicas investigam as rotas desenvolvidas por um processo de reação orgânica. Dentre eles, as reações de adição eletrofílica merecem destaque, pois estão envolvidas em uma vasta gama de processos naturais e industriais. Uma adição eletrofílica trata-se de uma reação de adição, na qual um composto químico, chamado de substrato da reação, se desfaz de uma ligação de natureza pi (interação entre orbitais) e forma duas novas ligações de natureza sigma (interpenetração entre orbitais), onde os substratos mais comuns possuem duplas ou triplas ligações entre átomos de carbono.
Em uma adição eletrofílica clássica, o eletrófilo (partícula dotada de carga elétrica positiva, cedente por elétrons; “amigo de elétrons”), é atraída a uma região da molécula substrato, também conhecida por nucleófilo (“amigo de núcleo”) rica em elétrons, que podem ser as duplas ou triplas ligações, aceitando um par de elétrons deste. Desta forma, os eletrófilos aceitam elétrons, comportando-se como ácidos de Lewis, e os nucleófilos doam elétrons, comportando-se como bases de Lewis.
Os eletrófilos são atacados pela região de maior densidade eletrônica do nucleófilo, e podem ser cátions, como o H+, moléculas neutras polarizáveis, como haletos, compostos fortemente oxidantes, como peróxidos, ou ainda qualquer grupo de compostos que não satisfazem a regra dos oito elétrons na camada de valência, como radicais livres.
As reações de adição estão entre os três mais importantes mecanismos de reação da química orgânica, juntamente com a substituição e a eliminação. Todas podem ser classificadas no mínimo como eletrófilas ou nucleófilas, dependendo dos reagentes utilizados. Neste aspecto, as reações de adição eletrofílica servem como uma importante ferramenta para entendimento da Regra de Markovnicov.
Consideremos uma adição eletrofílica de ácido clorídrico (HCl) à um alceno, composto que apresenta uma dupla ligação entre carbonos, que neste caso será o eteno (HC = CH), resultando em um haleto de alquila, conforme seu mecanismo é demonstrado abaixo:
Neste mecanismo, o eletrófilo H+ é atacado pela dupla ligação do nucleófilo, dando origem ao cátion orgânico representado em (1). Na sequencia, o cátion é atacado pelo ânion Cl- gerado na molécula de HCl a partir da saída do H+, resultando no haleto (2). Em (3) é demonstrada a liberdade rotacional ao longo de uma ligação simples. Já no caso da existência de átomos de carbono desiguais no nucleófilo, este será atacado de modo que o eletrófilo entre no carbono mais hidrogenadoe o ânion entre posteriormente no carbono que possuir mais grupos volumosos ligados a ele diretamente.
Quando o anel benzênico já possui um substituinte, este radical influenciará todas as outras substituições de H no anel. Este substituinte pode ser orto e para-dirigente ou meta-dirigente. Mas surgem as questões:
	O que faz com que o grupo ligado ao anel benzênico influa na direção e na reatividade da reação de substituição?
	O que faz com que determinados grupos sejam orientadores meta (desativantes) e outros orto-para (ativantes)?
Essas duas perguntas são respondidas ao se entender os chamados efeitos eletrônicos que esses grupos exercem no anel. Esse efeito ocorre em razão da diferença de eletronegatividade entre os elementos, pois o substituinte irá polarizar as ligações do núcleo aromático, induzindo alternadamente um caráter positivo a alguns carbonos do anel, enquanto outros ficam com caráter negativo.
	Uma nova substituição ocorrerá nos átomos de carbono que tiverem caráter negativo.
Vejamos como ocorrem esses efeitos eletrônicos no anel aromático, tendo em mente a ordem de eletronegatividade dos elementos: F > O > N > Cl > Br > S > C > I > H.
1º caso: Radical ativante ou orto-para-dirigente:
Por exemplo, no caso abaixo da molécula do benzol (fenol), o oxigênio é o elemento mais eletronegativo, por isso ele atrai os elétrons para si, fazendo com que o carbono fique com uma carga parcialmente positiva, o que induz a polarização alternada do anel. As posições que ficam negativas são exatamente as posições orto e para. Por isso o grupo –OH é um radical ativante ou orto-para-dirigentes. Isso pode ser visto na reação de nitração do fenol abaixo, originando como produtos o o-nitrofenol e o p-nitrofenol:
2º caso: Radical desativante ou meta-dirigente:
Considere agora o caso do nitrobenzeno:
Nesse exemplo, o oxigênio continua sendo o elemento mais eletronegativo, por isso ele atrai para si as ligações feitas com o nitrogênio, que fica com carga parcialmente positiva, induzindo o átomo de carbono ligado a ele a ficar polarizado negativamente e assim sucessivamente. Desse modo, a posição que fica negativa e mais suscetível a uma substituição é a posição meta, sendo ele, portanto, um desativante.
Veja agora mais detalhadamente esse efeito eletrônico, que é denominado efeito ressonante.
	Efeito ressonante é a atração ou repulsão dos elétrons em ligações π (pi) das ligações duplas ou triplas, quando elas entram em ressonância com o próprio anel benzênico.
Como visto, o grupo NO2 está desativando o anel, pois está retirando elétrons dele e diminuindo sua densidade eletrônica. Assim, o grupo que irá atacar e fazer a substituição (eletrófilo) é positivo, então ele irá atacar preferencialmente a posição meta que ficou com carga negativa.
Esse fato pode ser constatado na reação de monocloração do nitrobenzeno, em que a substituição ocorre apenas na posição meta:
Se tivermos um grupo (G - grupo genérico) já ligado a um anel benzênico e quisermos realizar uma segunda reação de substituição aromática, como uma halogenação, nitração, sulfonação, alquilação ou uma acilação de Friedel-Crafts, esses próximos substituintes serão “orientados” pelo grupo G já existente. Isso significa que o grupo G já ligado irá influenciar na reatividade (velocidade da reação) e na direção em que o próximo grupo substituinte irá se ligar no anel (sítio de ataque).
Grupo dirigente genérico que está ligado ao benzeno.
Por exemplo, existem alguns grupos, denominados ativantes, que facilitam a entrada do próximo grupo substituinte e orientam as posições orto e para do anel benzênico.
Já outros grupos, chamados de desativantes, dificultam a nova reação e orientam o grupo substituinte para a posição meta.
Grupos ativantes ou orto-para-dirigentes e desativantes ou meta-dirigentes.
Essas influências ocorrem em razão do chamado efeito eletrônico exercido pelo grupo G sobre o anel. Existem dois tipos de efeitos eletrônicos assim, que são: o efeito indutivo e o efeito ressonante. Nesse artigo será estudado apenas o efeito indutivo.*
Definição conceitual de efeito indutivo.
Assim, se o grupo G for elétron-doador, isto é, se tiver a tendência de doar elétrons para o anel benzênico, isso favorecerá a ocorrência da reação de substituição seguinte. Isso ocorre porque o grupo que irá “atacar” o anel benzênico é eletrófilo ou eletrofílico, o que significa que são íons positivos ou alguma outra espécie deficiente em elétrons com uma carga parcial positiva grande, e sua preferência é atacar regiões negativas, com excesso de elétrons. Conforme já dito, o anel benzênico está nessa situação, com alta densidade eletrônica, o que torna a reação mais fácil de ocorrer. Portanto, nesse caso, o grupo dirigente atua como um ativante ou orto-para-dirigente.
Representação de um grupo genérico elétron-doador.
Alguns exemplos de grupos elétron-doadores são o metil ou qualquer outro grupo alquila.
Já se o grupo dirigente retirar elétrons do anel benzênico, sendo denominado elétron-receptor, isso dificultará a ocorrência da reação, agindo, portanto, como desativante ou meta-dirigente. Isso acontece pelo mesmo motivo explicado para o caso anterior, o anel benzênico fica com uma menor densidade eletrônica e dificulta o ataque do eletrófilo.
Representação de um grupo genérico elétron-receptor
Exemplos de grupos que puxam o par eletrônico para si são: CN e NO2. Tais grupos realizam esse efeito porque o átomo diretamente ligado ao anel contém uma carga parcial ou completa, conforme pode ser visto a seguir, no caso do NO2:
   O
   ||
→ N+
   ||
    O
Um caso particular interessante é o dos halogênios (F, Cl, Br, I) que, apesar de serem substituintes orto para dirigentes, eles são desativantes fracos, dificultando a entrada de um segundo substituinte no anel aromático.
Os compostos orgânicos são aqueles conhecidos por formarem longas e pesadas cadeias atômicas, sendo passíveis também de realizar reações químicas como as de Hidrogenação e Halogenação. Entretanto o que muitos alunos tem dúvida, é de como determinar a acidez ou alcalinidade de um composto orgânico.
Para realizarmos essa análise, primeiramente temos que ter em mente que toda a análise será feita com base na comparação entre os compostos, e os níveis de acidez ou alcalinidade tendem a ser muito baixos em comparação aos ácidos orgânicos e sintéticos.
Em segundo lugar, devemos trabalhar com a base conjugada da molécula. Tendo sempre em mente, que quanto mais instável a base menos ácida é a molécula. E Para determinarmos a instabilidade utilizamos a Regra do CREIO: Carga, Ressonância (Efeito Mesomérico), Efeito Indutivo e Orbitais.
Carga
Para isso vemos em qual átomo a carga se localiza:
- Átomos na mesma linha da Tabela Periódica
 
Se os átomos estão na mesma Linha da tabela, verificamos qual é o átomo de maior eletronegatividade, pois estes acomodam a carga negativa mais facilmente que os de menor eletronegatividade. Dica: Usar o FONClBrISCPH Metais. (Ordem decrescente de Eletronegatividade da Esquerda para Direita).
Neste Caso a molécula da direita ganha na estabilidade pelo Oxigênio ser melhor acomodador da carga negativa.
- Átomos na mesma coluna da tabela Periódica
Nesse caso devemos procurar pelo átomo de maior raio atômico, pois este acomodará melhor a carga negativa que um átomo de menor raio atômico. Neste caso o Enxofre ganha, por ter maior raio atômico.
Ressonância
Muitos dos Compostos Orgânicos podem parecer ser estáticos, entretanto muitos dos que apresentam carga(ou não) podem ter formas híbridas instantâneas que são mais estáveis teoricamente que a forma original.
Uma das maneiras de se desenhar os híbridos é avaliar a carga e ter em mente que normalmente a carga negativa é atraída pela dupla ligação como no próximo exemplo:
Efeito Indutivo
Esse tipo de efeito ocorre quando átomos de diferentes eletronegatividades se encontram ligados ou bem perto no composto. O átomo mais eletronegativo tem a tendência de trazeros elétrons para perto dele, criando assim um dipolo.
Esse dipolo pode ter um efeito estabilizante na molécula, pois ele “alivia” a carga excessiva em alguma ocasiões, acomodando melhor as cargas.
Neste caso, o grupo clorado da direita é mais estável.
Entretanto, em alguns casos ao invés de cadeias com radicais Cloro, podemos ter cadeias com radicais metila. Isso tem um grande impacto no efeito indutivo, tendo em mente que os grupos de alquilas são doadores de elétrons.
Sendo assim, a molécula da direita é mais instável.
Orbitais
Orbitais podem ser consideradas as prováveis áreas que o elétron pode ser encontrado em uma região ao redor nos núcleos atômicos. Essas áreas variam de acordo com o nível de energia do elétron, ou seja, a camada em que ele se encontra.
Para Sabermos qual é a Base de maior estabilidade com esse critério, definimos uma ordem de prioridade entre orbitais híbridos(ligações):
sp > sp² > sp³
Para determinar qual o estado de hibridização dos orbitais, podemos utilizar uma regra prática. Carbonos com ligações triplas são sp, com dupla são sp² e simples são sp³.
(Formatos dos Orbitais sp)
Algumas espécies químicas não são representadas por apenas uma estrutura de Lewis simplesmente por aquela não ser a real. É dito que, se mais de um arranjo for necessário para descrever a real estrutura de uma espécie, tem-se o efeito mesomérico ou ressonância.
Apesar de, à primeira vista, o conceito de ressonância parecer não muito claro, a explicação é relativamente simples: quando a estrutura de Lewis é utilizada para representar algum íon composto (de mais de um elemento constituinte), molécula ou qualquer outra espécie, sempre levamos em consideração as ligações que cada parte realiza. O caso é que em algumas estruturas podemos perceber mais de uma possibilidade para essas ligações: imagine que uma molécula AB2, fictícia, possui 3 ligações, uma dupla entre B e A e uma simples entre A e B (B=A-B). Nada pode-se garantir que a estrutura real seja essa ou uma simples entre B e A e uma dupla entre A e B (B-A=B).
Assim, nenhuma das duas estruturas isoladas é a correta para a molécula citada, pois ambas são possíveis.
Representando o Híbrido de Ressonância
Alguns estudantes, até mesmo pela literatura consultada, imaginam que a real forma da molécula AB2 estaria sempre oscilando entre B=A-B e B-A=B. Porém, o que pode-se observar experimentalmente em estruturas ressonantes é que o comprimento de ligação está compreendida entre uma ligação simples e uma dupla. Ou seja, não é sensato pensar num equilíbrio dinâmico entre as duas formas porque na realidade isso não procede.
De fato, na molécula de benzeno (onde 6 átomos de carbono reproduzem uma estrutura em forma de anel), as ligações simples e duplas não oscilam entre si. Simplesmente, as ligações entre átomos de carbonos desse anel estão compreendidas entre uma simples e uma dupla.
Assim, é completamente equivocado representar a estrutura do benzeno como:
Mas, como:
Para o anel de benzeno, o círculo inscrito significa que os elétrons das ligações estão deslocalizados: a nuvem eletrônica é uniformemente distribuída pela molécula, conferindo, então, boa estabilidade.
Caso a molécula em questão não for semelhante ao benzeno, basta representar as estruturas possíveis com um híbrido de ressonância, com uma seta dupla:
O ânion benzoato acima pode ser representado por 5 estruturas de Lewis diferentes: a real molécula é dita como um híbrido de ressonância destas.
A molécula de ozônio também apresenta estruturas ressonantes, onde as cargas formais (calculadas pelo número de pares compartilhados e número de pares isolados após ligação subtraídos do número de pares no átomo fundamental) de dois átomos de oxigênio apresentam valores 0 e -1, e -1 e 0.
Um assunto de Química que sempre é cobrado no Enem é acidez e basicidade, por isso, nos itens a seguir, você terá acesso a dicas fundamentais para resolver qualquer questão sobre esse assunto no exame.
Identificação de uma substância ácida ou básica
Para identificar uma substância ácida, é importante que o aluno conheça as três teorias utilizadas para essa identificação, que são:
a) Teoria de Arrhenius
Ácido: é um composto covalente que, quando adicionado à água, reage (fenômeno da ionização) e forma uma solução que apresenta como único cátion o hidrônio (representado por H+ ou H3O+). Via de regra, todo ácido de Arrhenius apresenta a formulação HX (X é um ânion qualquer). Exemplo: H3PO4.
Base é um composto iônico que, quando adicionado à água, libera íons (fenômeno da dissociação), sendo o hidróxido (OH-) o único ânion. Via de regra, toda base de Arrhenius apresenta a formulação YOH (Y é um metal qualquer ou o amônio – NH4). Exemplo: AgOH.
b) Teoria de Lewis
Ácido é toda espécie química (íon ou molécula) capaz de receber um par de elétrons por meio da ligação coordenada dativa. A molécula BF3, por exemplo, na qual o átomo de boro apresenta três elétrons na camada de valência (família IIIA), consegue receber um par de elétrons.
Base é toda espécie química (íon ou molécula) capaz de compartilhar um par de elétrons por meio da ligação coordenada dativa. A molécula de amônia (NH3), por exemplo, apresenta três ligações simples entre os hidrogênios e o nitrogênio, porém, como o nitrogênio possui cinco elétrons na camada de valência (família VA), sobra um par de elétrons não ligantes.
c) Teoria de Bronsted-Lowry
Ácido é toda espécie química capaz de doar um próton (H+). A espécie HCl, por exemplo, ao doar próton, converte-se em Cl-.
Base é toda espécie química capaz de receber um próton (H+). A molécula H2O, ao receber um próton H+, converte-se em H3O+.
Identificação de uma solução ácida 
Uma solução ácida é toda mistura homogênea que apresenta um pH menor que 7 ou um pOH maior que 7. Caso o exercício não forneça o valor do pOH ou do pH, ele fornecerá o valor da concentração de hidrônios (H+) ou de hidróxidos (OH-) presentes na solução. A partir dessas concentrações, basta utilizar as expressões a seguir para determinar o pH ou o pOH:
Para a concentração de hidrônio:
[H+]= 10-pH ou pH = -log [H+]
Para a concentração de hidróxido:
[OH-]= 10-pOH ou pOH = -log [OH-]
Identificação de uma solução básica
Uma solução básica é toda mistura homogênea que apresenta um pH maior que 7 ou um pOH menor que 7. Caso o exercício não forneça o valor do pOH ou do pH, você pode utilizar o valor da concentração de hidrônios ou de hidróxidos (OH-) presentes na solução nas expressões a seguir:
Para a concentração de hidrônio:
[H+]= 10-pH ou pH = -log [H+]
Para a concentração de hidróxido:
OH-]= 10-pOH ou pOH = -log [OH-]
Mistura entre uma substância ou solução ácida e uma básica
Quando uma solução ou substância ácida é misturada com uma solução ou substância básica, temos a ocorrência de uma reação de neutralização, na qual ocorre sempre a formação de uma substância salina, como na equação representada abaixo:
HX + YOH → YX + H2O
Exemplos de questões sobre acidez e basicidade no Enem
Exemplo 1:
Com relação aos efeitos sobre o ecossistema, pode-se afirmar que:
I. as chuvas ácidas poderiam causar a diminuição do pH da água de um lago, o que acarretaria a morte de algumas espécies, rompendo a cadeia alimentar.
II. as chuvas ácidas poderiam provocar acidificação do solo, o que prejudicaria o crescimento de certos vegetais.
III. as chuvas ácidas causam danos se apresentarem valor de pH maior que o da água destilada.
Dessas afirmativas, está(ão) correta(s):
a) I, apenas.
b) III, apenas.
c) I e II, apenas.
d) II e III, apenas.
e) I e III, apenas.
Resposta: Letra c). A alternativa c é a correta porque:
Itens I e II: corretos poque indicam que a chuva ácida diminui o pH da água;
Item III: Incorreto porque o pH da água é neutro, ou seja, igual a 7, e a chuva é ácida, logo, aumentará a acidez da região.
Exemplo 2: O rótulo de uma garrafa de água mineral natural contém as seguintes informações:
As informações químicas presentes no rótulo permitem classificar o produto de váriasformas, de acordo com seu gosto, cheiro, aparência, função etc. As informações da tabela permitem concluir que essa água é:
a) gasosa.
b) insípida.
c) levemente azeda.
d) um pouco alcalina.
e) radioativa na fonte.
Resposta: Letra a). Como o pH informado na tabela é igual a 7,54, podemos afirmar que a solução possui um pH neutro.
Exemplo 3: Sabões são sais de ácidos carboxílicos de cadeia longa utilizados com a finalidade de facilitar, durante processos de lavagem, a remoção de substâncias de baixa solubilidade em água, como óleos e gorduras. A figura a seguir representa a estrutura de uma molécula de sabão.
Em solução, os ânions do sabão podem hidrolisar a água e, desse modo, formar o ácido carboxílico correspondente. Por exemplo, para o estearato de sódio, é estabelecido o seguinte equilíbrio:
Uma vez que o ácido carboxílico formado é pouco solúvel em água e menos eficiente na remoção de gorduras, o pH do meio deve ser controlado de maneira a evitar que o equilíbrio acima seja deslocado para a direita. Com base nas informações do texto, é correto concluir que os sabões atuam de maneira
a) mais eficiente em pH básico.
b) mais eficiente em pH ácido.
c) mais eficiente em pH neutro.
d) eficiente em qualquer faixa de pH.
e) mais eficiente em pH ácido ou neutro.
Resposta: Letra a). O enunciado indica que o equilíbrio não pode ser deslocado para a direita. Se o pH for básico, teremos uma maior concentração de íons OH-, o que faz com que o equilíbrio desloque-se para a esquerda.
Soluções ácidas ou básicas podem ser obtidas pela dissolução de sais em água, vejamos como podem ocorrer essas hidrólises:
Hidrólise salina de ácido fraco e base forte 
No preparo de uma solução aquosa de KCN (cianeto de potássio), verificamos que seu pH é maior que 7, portanto constitui uma base forte. Acompanhe a análise da hidrólise deste sal:
KCN (aq) + H2O (l) ↔ KOH (aq) + HCN (aq) 
                              base forte            ácido fraco
Hidrólise salina de ácido forte e base fraca
A solução de Nitrato de amônio (NH4NO3) possui pH menor que 7 , vejamos como ela é obtida:
NH4NO3 (aq) + H2O (l) ↔ NH4OH (aq) +HNO3 (aq) 
                                      Base fraca      ácido forte
A hidrólise de um ácido forte e base fraca dá origem ao produto Nitrato de amônio.
Hidrólise salina de ácido forte e base forte 
NaCl (aq) + HOH (l) ↔ NaOH (aq) +HCl (aq) 
                                  Base forte    ácido forte
Na+(aq) + Cl- (aq) + H2O (l) ↔ Na+(aq) + OH- (aq) + H+ (aq) + Cl- (aq)
A solução final de NaCl aq (cloreto de sódio) possui caráter neutro (pH = 7).
Hidrólise salina de ácido fraco e base fraca 
NH4CN (aq) + HOH (l) ↔ NH4OH(aq) + HCN (aq) 
                                    Base fraca    ácido fraco
Tanto a base como o ácido não são ionizáveis, ou seja, não passam por ionização.
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A acidez e basicidade de uma solução pode ser determinada a partir de dois parâmetros: 
concentração de íons H+  ou H3O+ presentes na solução;
concentração de íons OH- presentes na solução;
Os íons H+ ou H3O+ caracterizam o meio ácido, enquanto os íons OH- caracterizam o meio básico. Quanto maior a concentração de íons H+ mais ácida é a solução e quanto maior a concentração de íons OH-, mais básica é a solução.
É comum representarmos as concentrações de H+e OH- entre colchetes [  ]. Por exemplo:
 [H+]: Concentração de H+;
 [OH-]: Concentração de OH-;
Concentração de H+ e OH-    X    Acidez e basicidade
Agora que você já sabe que quanto maior a concentração de íons H+, maior a acidez; e quanto maior a concentração de íons OH-, maior a basicidade, é preciso aprender quais valores de concentrações indicam acidez e basicidade. 
Veja a figura abaixo:
Em termos de valores de concentração, se a concentração de íons H+ (ou H3O+) estiver acima de 10-7, o meio é ácido, se estiver igual a 10-7 o meio é neutro, se estiver menor que 10-7 o meio é básico.
Em relação a concentração dos íons OH-, se a concentração dos íons OH- estiver estiver acima de 10-7, o meio é básico, se estiver igual a 10-7 o meio é neutro, se estiver menor que 10-7 o meio é ácido.
Atenção!!!
Fique atento pois muitos alunos confundem isso. Lembre-se que valores maiores que 10-7 são 10-6, 10-5, 10-4… Valores menores que 10-7 são 10-8, 10-9…
Se você tiver dificuldade em saber quais valores são maiores e menores que 10-7, me fale lá embaixo nos comentários que farei uma explicação especial para você. ok?
Acidez e Basicidade - Relação entre [H+] e [OH-]
Em soluções aquosas (água é o solvente) as concentrações dos íons H+ e OH- mantém uma relação inversamente proporcional, ou seja, quanto maior a concentração de íons H+, menor a concentração de íons OH- e vice-versa.
Para você lembrar de foma fácil, lembre-se da balança abaixo:
O interessante é que, para efeitos práticos de resolução de provas de ensino médio, vestibulares e ENEM, você tem que saber que o produto (multiplicação) entre as concentrações de H+ e OH- será sempre igual a 10-14.
Desta forma, se você tiver a concentração de um dos íons, é possível calcular a concentração do outro, já que a multiplicação será sempre igual a 10-14. 
Veja na figura abaixo que a multiplicação das concentrações é sempre igual a 10-14.
Por exemplo:
Se a concentração de íons H+ for 10-2, a de OH- será 10-12, pois a multiplicação das duas concentrações dá 10-14.
Assim como, se a concentração de OH- for 10-3, a de H+ será 10-11, já que a multiplicação dos dois dá 10-14.
Entendido?
Vamos em frente!
Escala de Acidez e Basicidade - pH e pOH
Como mostrado acima, as concentrações dos íons H+ em soluções ácidas têm ordem de grandeza que variam de 10-1 a 10-7. Trabalhar com esta escala de valores é extremamente trabalhoso. Para facilitar, foi criada a escala de pH, ou escala de acidez ( atenção: o nome pH vem de Potencial Hidrogeniônico, ou seja, capacidade de produzir íons H+ relativo a acidez).
O mesmo foi feito para as concentrações de OH-, criando-se a escala pOH, ou escala de basicidade ( atenção: o nome pOH vem de potencial hidroxiliônico, relativo a capacidade de geração de íons hidroxila OH-).
A escala de acidez ou pH tem valores que vão de 0 a 14, onde valores inferiores a 7 indicam acidez, e valores acima de 7 indicam basicidade. Valor igual a 7 indica meio neutro.
A escala de basicidade ou pOH também tem valores que variam de . Sendo que os valores menores de 7 indicam meio básico. Valor igual a 7 indica meio neutro.
Atenção!!! Muitos alunos erram isso!!!
Cuidado para não se confundir. Enquanto na escala de pH valores inferiores a 7 indicam acidez, na escala pOH os valores inferiores a 7 indicam basicidade.
Acidez e Basicidade - Como calcular o pH e o pOH?
Como dito acima, as escalas de pH e pOH se relacionam com as concentrações de íons H+ e OH- na solução. Essa relação é determinada por uma fórmula simples mostrada abaixo:
Uma coisa curiosa e que você tem que prestar BASTANTE ATENÇÃO porque cai muito como pegadinha, é:
A diminuição do pH, aumenta a concentração de H+, logo, aumenta a acidez.
Cuidado para não confundir!!! 
É comum acharmos que se diminuir pH, diminui acidez!! Cuidado!!! Quanto menor o pH, maior acidez e maior a concentração de íons H+.
O mesmo acontece para pOH. Quanto menor o pOH, maior a basicidade, logo, maior a a concentração de íons OH-.
Outra curiosidade que você deve prestar atenção é que para cada unidade de pH ou pOH variado, equivale a 10x na concentração molar dos respectivos íons. Ou seja, quando varia-se o pH de 7 para 6, aumenta 10x a concentração molar do íon H+, quando varia de pH 6 para pH 5, aumenta 10X a concentração do íon H+. Sendo assim, quando se varia o pH de 7 para 5, tem-se um aumento de 100 vezes na concentração dos íons H+.
Fique atento!!!
Desafio: Quanto varia a concentração de íon OH- quando o pOH muda de 6 para 3? O meio fica mais ácido ou básico?
Responda lá embaixo nos comentários!!
Propriedades de Logaritmos
Em questões um pouco mais complexas vocêprecisará relembrar algumas propriedades de funções logarítmicas, bem como os valores de alguns logaritmos na base 10.
São eles:
	
	Três valores de logaritmos na base de 10 bastante comum em provas são:
log 2 = 0,3
log 3 = 0,47
log 10 = 1
OBSERVAÇÃO: 
Se você tiver alguma dúvida em aplicação de logaritmos em questões de cálculo de pH e pOH, me mande um email para: quimica@saberenemquimicaefisica.com.br com o título " Quero questão resolvida de pH e pOH". Coloque o enunciado da questão em anexo e nos encaminhe o email, que resolveremos para você!
Relação entre pH e pOH
Há uma relação bem simples entre valores de pH e pOH bastante úteis nas provas. Em uma solução aquosa, a soma do pH e pOH é sempre igual a 14
Desta forma, você consegue obter o pOH da solução a partir do pH e vice-versa. Exemplo: se uma solução tem pH igual a 3, seu pOH será igual a 11, uma vez que a soma dos dois dá exatamente 14.
As reações químicas conhecidas e elucidadas são em número bastante elevado, mas as principais seguem padrões bem definidos e caracterizados, o que facilita a compreensão de seu mecanismo. Isso ocorre porque alguns mesmos princípios as regulam. Por exemplo, moléculas polares são mais reativas do que apolares, ácidos reagem facilmente com bases, agentes oxidantes reagem com redutores, entre outros. Quando tratam-se de reações orgânicas, particularmente, estas ocorrem de modo mais lento do que aquelas de natureza inorgânica, o que se deve às primeiras serem geralmente moleculares, ao passo que as segundas são iônicas.
Um importante subgrupo das reações orgânicas são as reações de substituição, nas quais um átomo, ou grupo de átomos da molécula orgânica é substituído por outro átomo ou grupo de átomos. Reações de substituição são muito frequentes nos compostos aromáticos, destacando-se as halogenações (substituição por halogênio), nitrações (substituição por -NO2) e sulfonações (substituição por -SO3H). “Reações eletrofílicas em outros compostos insaturados como alcenos geralmente conduzem a adição eletrofílica mais que a substituição”1.
Uma reação de substituição eletrofílica é aquela na qual um eletrófilo, partícula dotada de carga elétrica positiva, portanto ávida por elétrons, substitui outro grupo de mesma característica. Reações desta natureza ocorrem de modo muito evidente em compostos aromáticos, e são empregadas como meio para introdução de grupos funcionais nesses compostos. Particularmente, uma nitração à benzeno ocorre pela introdução irreversível de um ou mais grupamentos nitro (NO2) ao anel aromático. “O sistema ácido sulfúrico / ácido nítrico, denominado mistura sulfonítrica, é o reagente mais comum em uma nitração.2”
As principais etapas ocorridas em uma nitração de benzeno por ácido nítrico proveniente de uma mistura sulfonítrica são três.
2H2SO4 + HNO3 → 2HSO41- + NO2+ + H3O+
Na primeira o ácido sulfúrico (H2SO4) e ácido nítrico (HNO3) reagem entre si e liberam o grupo nitro (NO2+) responsável pelo ataque ao anel benzênico, partícula esta dotada de carga elétrica positiva, portanto, o eletrófilo.
C6H6 + NO2+ → C6H5NO2 + H+
Na segunda ocorre o ataque deste eletrófilo a qualquer carbono do benzeno (C6H6), o qual irá liberar outra partícula de carga elétrica positiva (eletrófilo), portanto, temos uma substituição eletrofílica.
H+ + H3O+ + 2HSO41- → H2O + 2H2SO4
Na terceira, esse eletrófilo liberado (H+), finalizando o processo, irá reagir com os produtos secundários da primeira reação entre H2SO4 e HNO3, resultando apenas em ácido sulfúrico em meio aquoso.
No mecanismo apresentado, percebemos que a primeira estapa parte da liberação de um grupo nitro. Entretanto, podemos dizer que cada uma das substituições aromáticas terá uma primeira etapa diferenciada, mas sempre com a formação inicial de um reagente carregado positivamente, caracterizando o processo da substituição eletrofílica.
O que são nucleófilos e eletrófilos?
Nucleófilo é uma substância que atua como base de Lewis ao estabelecer uma ligação química com outra substância. Eletrófilo é o ácido de Lewis que reage com o nucleófilo. Sendo assim, nucleófilos típicos são capazes de doar pares de elétrons, e eletrófilos típicos são capazes de recebê-los. Os nucleófilos e eletrófilos não têm necessariamente de possuir carga elétrica. Alguns exemplos de eletrófilos: AlCl3, FeCl3 e o íon H+. Alguns exemplos de nucleófilos: (CH3)3N, piridina (C5H5N), CH3CH2OH.
Em 1923, o físico-químico norte-americano Gilbert Newton Lewis desenvolveu a sua teoria ácido-base, a qual é bastante eficaz na classificação de um grupo em ácido ou base. De acordo com Lewis:
Ácido de Lewis: é toda espécie química capaz de receber um par de elétrons;
Base de Lewis: é toda espécie capaz de doar um par de elétrons.
Na reação entre a amônia (NH3) e o fluoreto de boro(BF3), por exemplo:
Reação química entre um ácido e uma base de Lewis
A amônia é a base de Lewis, e o fluoreto de boro é o ácido. Isso porque temos excesso de elétrons na amônia e deficiência de elétrons no fluoreto de boro. Para entender o porquê dessa classificação das substâncias a partir do excesso ou deficiência de elétrons, acompanhe os casos a seguir:
Casos de substâncias ou grupos classificados como ácidos de Lewis
Os grupos abaixo são exemplos de ácidos de Lewis porque:
a) Carbocátion (H3C+)
O carbono (no centro da molécula) é um átomo que normalmente apresenta quatro elétrons na camada de valência, mas, nesse caso, ele está utilizando apenas três deles nas ligações simples com os hidrogênios. Um de seus elétrons foi perdido na quebra da ligação com um átomo mais eletronegativo e, por isso, ele está deficiente em elétrons.
b) Hidrônio (H+)
O hidrogênio é um átomo que apresenta um elétron na camada de valência e perdeu-o (hidrônio) na quebra da ligação com outro átomo. Assim, ele necessita de um par de elétrons para preencher sua camada de valência.
c) HCl 
Existe uma grande diferença de eletronegatividade entre os elementos hidrogênio e cloro. Com isso, o hidrogênio passa a necessitar do recebimento de um par de elétrons, pois o cloro atrai os elétrons da ligação para si.
d) Cloreto de alumínio (AlCl3)
O cloreto de alumínio é um ácido de Lewis porque o alumínio é um átomo que apresenta três elétrons na camada de valência, os quais são atraídos para os átomos de cloro (por serem mais eletronegativos). Dessa forma, o átomo de alumínio fica deficiente em elétrons.
Casos de substâncias ou grupos classificados como bases de Lewis
Os grupos abaixo são exemplos de bases de Lewis porque:
a) Água (H2O)
O oxigênio (no centro da molécula) é um átomo que apresenta seis elétrons na camada de valência e está utilizando dois deles nas ligações simples com os hidrogênios, sobrando, então, dois pares de elétrons.
b) Trimetilamina
O nitrogênio (no centro da molécula) é um átomo que apresenta cinco elétrons na camada de valência e está utilizando três deles nas ligações simples com os grupos metil (CH3), sobrando, então, um par de elétrons.
c) Ânion cloreto (Cl-)
O cloro é um átomo que apresenta sete elétrons na camada de valência e recebeu (carga negativa na sigla) um elétron a mais da quebra da ligação com outro átomo. Assim, ele está com um número de elétrons maior na sua camada de valência
Casos mais comuns de aplicação da teoria ácido-base de Lewis
A teoria ácido-base de Lewis é muito utilizada na Química Orgânica, principalmente no que diz respeito às reações orgânicas. Nelas, o ácido de Lewis e a base de Lewis são chamados, respectivamente, de reagentes eletrófilos e reagentes nucleófilos.
Reagentes eletrófilos: são grupos que necessitam de um par de elétrons e, durante uma reação orgânica, sempre atacam a parte negativa de uma molécula;
Reagentes nucleófilos: são grupos capazes de doar um par de elétrons e, durante uma reação orgânica, sempre atacam a parte positiva de uma molécula.
Ambos, reagentes eletrófilos e nucleófilos, são originados a partir de uma ruptura de ligação ou cisão heterolítica (entre átomos com diferentes eletronegatividades)de uma molécula. Um exemplo é a cisão da molécula do hidreto de cloro (HCl) abaixo:
Rompimento da ligação simples no hidreto de cloro
O elemento cloro é mais eletronegativo que o hidrogênio, por isso, acaba atraindo o par de elétrons da ligação antes da quebra. Assim, quando separados, o hidrogênio (eletrófilo) fica deficiente de um par de elétrons e o cloro (nucleófilo) fica com o par de elétrons da ligação.
Reagente eletrófilo também é conhecido como eletrofílico é favorável ao elétron, como uma espécie capaz de formar uma nova ligação, aceitando um par de elétrons. Os eletrófilos são ácidos de Lewis.
Os mecanismos de reações orgânicas investigam as rotas desenvolvidas por um processo de reação orgânica. Dentre eles, as reações de adição eletrofílica merecem destaque, pois estão envolvidas em uma vasta gama de processos naturais e industriais. Uma adição eletrofílica trata-se de uma reação de adição, na qual um composto químico, chamado de substrato da reação, se desfaz de uma ligação de natureza pi (interação entre orbitais) e forma duas novas ligações de natureza sigma (interpenetração entre orbitais), onde os substratos mais comuns possuem duplas ou triplas ligações entre átomos de carbono.
Em uma adição eletrofílica clássica, o eletrófilo (partícula dotada de carga elétrica positiva, cedente por elétrons; “amigo de elétrons”), é atraída a uma região da molécula substrato, também conhecida por nucleófilo (“amigo de núcleo”) rica em elétrons, que podem ser as duplas ou triplas ligações, aceitando um par de elétrons deste. Desta forma, os eletrófilos aceitam elétrons, comportando-se como ácidos de Lewis, e os nucleófilos doam elétrons, comportando-se como bases de Lewis.
Os eletrófilos são atacados pela região de maior densidade eletrônica do nucleófilo, e podem ser cátions, como o H+, moléculas neutras polarizáveis, como haletos, compostos fortemente oxidantes, como peróxidos, ou ainda qualquer grupo de compostos que não satisfazem a regra dos oito elétrons na camada de valência, como radicais livres.
As reações de adição estão entre os três mais importantes mecanismos de reação da química orgânica, juntamente com a substituição e a eliminação. Todas podem ser classificadas no mínimo como eletrófilas ou nucleófilas, dependendo dos reagentes utilizados. Neste aspecto, as reações de adição eletrofílica servem como uma importante ferramenta para entendimento da Regra de Markovnicov.
Consideremos uma adição eletrofílica de ácido clorídrico (HCl) à um alceno, composto que apresenta uma dupla ligação entre carbonos, que neste caso será o eteno (HC = CH), resultando em um haleto de alquila, conforme seu mecanismo é demonstrado abaixo:
Neste mecanismo, o eletrófilo H+ é atacado pela dupla ligação do nucleófilo, dando origem ao cátion orgânico representado em (1). Na sequencia, o cátion é atacado pelo ânion Cl- gerado na molécula de HCl a partir da saída do H+, resultando no haleto (2). Em (3) é demonstrada a liberdade rotacional ao longo de uma ligação simples. Já no caso da existência de átomos de carbono desiguais no nucleófilo, este será atacado de modo que o eletrófilo entre no carbono mais hidrogenado e o ânion entre posteriormente no carbono que possuir mais grupos volumosos ligados a ele diretamente.
Nucleo (representando o caráter positivo dos prótons presentes) + filo (derivado do grego "philo": amor, gostar), ou seja, uma espécie que gosta de cargas positivas, assim o termo refere-se à Espécie química que busca centros positivos em moléculas envolvidas em uma reação química. Um nucleófilo é uma base de Lewis, ou seja, um potencial doador de par de elétrons. Um nucleófilo é qualquer íon negativo ou qualquer molécula neutra que tenha pelo menos um par de elétrons não compartilhado.
Nucleófilos (Nu–) são bases de Lewis que reagem com haletos de alquila, por meio de uma reação chamada substituição nucleofílica (SN), como mostrado no esquema:
R-X + Nu– → R-Nu + X–            (R=grupo alquila e X=halogênio)
A reação de SN, entre metóxido de sódio (Nu– = CH3O–) e brometo de metila fornece um composto orgânico pertencente à função
éter.
éster.
álcool.
haleto.
hidrocarboneto.
Resolução 
A questão mostra uma reação. Se substituirmos os grupos indicados na reação esquematizada, temos:
Assim, o produto formado é um éter.
Veja a estrutural geral para um éter:
Letra A
Um eletrófilo é um reativo químico atraído até zonas ricas em elétrons que participa em uma reação química aceitando um par de elétrons formando uma ligação com um nucleófilo. Já que os eletrófilos aceitam elétrons, eles são ácidos de Lewis (ver teorias de reações ácido-base). A maioria dos eletrófilos está carregada positivamente, têm um átomo que leva uma carga positiva parcial ou ainda não possuem um octeto de elétrons.
Os eletrófilos atacam a zona de maior densidade eletrônica do nucleófilo. Os eletrófilos encontrados frequentemente nos processos de síntese orgânica podem ser cátions (ex.: H+ e NO+), moléculas neutras polarizadas (ex.: cloreto de hidrogênio, haloalcanos, ácidos halógenos e grupos carbonilos), moléculas neutras polarizáveis (ex.: Cl2 e Br2), agentes oxidantes (ex.: peroxiácidos orgânicos), espécies químicas que não satisfazem a regra do octeto (ex.: carbenos e radicais livres), e alguns ácidos de Lewis (ex.: BH3 e DIBAL).
Alcenos
A adição eletrofílica é uma das três principais reações dos alcenos. Elas são:
Hidrogenação mediante a adição catalítica de hidrogênio a uma ligação dupla.
Adição eletrofílica reagindo com halogênios e ácido sulfúrico.
Hidratação para formar álcoois.
Adição de halogênios
Esta ocorre entre alcenos e eletrófilos, frequentemente halogênios como numa reação de adição de halogênio. Reações comuns incluem o uso de água de bromo para titular contra uma amostra para deduzir o número de ligações duplas presentes. Por exemplo, etileno + bromo → 1,2-dibromoetano:
C2H4 + Br2 → BrCH2CH2Br
Isto toma a forma de 3 principais passos mostrados abaixo[1];
Formação de complexo π 
Uma molécula eletrofílica Br-Br interage com molécula de alceno rica em elétrons para formar um complexo π 1.
Formação de um íon bromônio de três membros 
O alceno é trabalhado como um doador de elétron e bromo como um eletrófilo. O íon bromônio de três membros 2 consistindo nos dois átomos de carbono e um átomo de bromo forma-se com a liberação de Br−.
Ataque do íon bromo 
O íon bromônio é abero pelo ataque do Br− do lado posterior. Isto rende o vicinal dibrometo com uma configuração antiperiplanar. Quando outros nucleófilos tais como água ou álcool existem, estes podem atacar 2 para resultar um álcool ou um éter.
Este processo é chamado mecanismo AdE2. Iodo (I2), cloro (Cl2), íon sulfenil (RS+), cátion mercúrio (Hg2+), e diclorocarbeno (:CCl2) também reagem através de caminhos similares. A conversõ direta de 1 a 3 irá acontecer quando o Br− está em grande excesso no meio de reação. Um íon carbênio β-bromo intermediário pode ser predominante ao invés de 3 se o alceno tem uma estabilização de cátion substituinte como o grupo fenila. Este é um exemplo da isolação do íon bromônio 2.[2]
Adição de haletos de hidrogênio
Haletos de hidrogênio tal como o cloreto de hidrogênio (HCl) adicionam-se a alquenos dando haleto de alquila em hidro-halogenação. Por exemplo, a reação de HCl com etileno produz cloroetano. A reação ocorre com um cátion intermediário, sendo diferente da adição de halogênio acima. Um exemplo é visto abaixo:
Próton (H+) adiciona-se (por atuar como um eletrófilo) para um dos átomos de carbono sobre o alqueno para formar o cátion 1.
Íon cloro (Cl−) combina-se com o cátion 1 para formar os adutos 2 e 3.
Nesta maneira, a estereoseletividade do produto, que é, da qual o Cl− lateral irá atacar especificamente sobre os tipos de alquenos aplicados e condições da reação. Ao menos, que dos dois átomos de carbono serão atacados por H+ é usualmente determinado pela regra de Markovnikov. Então, H+ ataca o átomo de carbono o qual porta o menor número de substituintes assim como omais estabilizado carbocátion (com os mais estabilizados substituintes) irá formar.
Este processo é chamado mecanismo A-SE2. Fluoreto de hidrogênio (HF) e iodeto de hidrogênio (HI) reage com alquenos similarmente e produtos do tipo Markovnikov irão ser obtidos. Brometo de hidrogênio (HBr) também toma este caminho, mas algumas vezes um processo radical ocorre e uma mistura de isômeros pode se formar.
Hidração
Uma das mais complexas reações de hidração utilizam ácido sulfúrico como catalisador Esta reação ocorre em um meio similar à adiçao mas tem um passo extra no qual o grupo OSO3H é substituido poe um grupo OH, formando um álcool:
C2H4 + H2O → C2H5OH
Como pode-se ver o H2SO4 não toma parte na reação como um todo, entretanto participa mas retorna inalterado, então é classificado como um catalisador.
Esta é a reação em mais detalhes:
A molécula de H-OSO3H tem uma carga δ+ sobre o átomo de H inicial, este é atraído e reage com a ligação dupla no mesmo modo que antes.
O íom (negativamente carregado) −OSO3H restante então ataca o carbocátion, formando hidrogenossulfato de etilo (sobre os mesmos mecanismos que o esquema acima).
Quando água (H2O) é adicionada e a mistura aquecida, etanol (C2H5OH) é produzido, o átomo de hidrogênio "sobressalente" da água irá "substituir" o hidrogênio "perdido" e então reproduzir ácido sulfúrico. Outra marcha na qual a molécula de água combina-se ao carbocátion intermediário (caminho de baixo) é também possível. Esta marcha sintética torna-se predominante quando ácido sulfúrico aquoso é usado.
No geral este processo adiciona uma molécula de água a uma molécula de eteno.
Esta é uma importante reação na indústria visto que produz etanol, o qual é o álcool com várias aplicações incluindo combustíveis e material básico para outras substâncias químicas.
Escala de eletrofilicidade
	Índice de eletrofilicidade
	Flúor
	3.86
	Cloro
	3.67
	Bromo
	3.40
	Iodo
	3.09
	Hipoclorito
	2.52
	Dióxido de enxofre
	2.01
	Dissulfeto de carbono
	1.64
	Benzeno
	1.45
	Sódio
	0.88
	Alguns valores selecionados [3] (sem dimensões)
Diversos métodos existem para ordenar eletrófilos em ordem de reatividade [4] e um deles é apresentado por Robert Parr [3] com o índice de eletrofilicidade ω dado como:
ω = χ 2 2 η {\displaystyle \omega ={\frac {\chi ^{2}}{2\eta }}\,} 
com χ {\displaystyle \chi \,} a eletronegatividade e η {\displaystyle \eta \,} rigidez química. Esta equação é relacionada a clássica equação para potência elétrica:
P = V 2 R {\displaystyle P={\frac {V^{2}}{R}}\,} 
onde R {\displaystyle R\,} é a resistência (Ohm ou Ω) e V {\displaystyle V\,} é voltagem. Neste sentido o índice de eletrofilicidade é um tipo de potência eletrofílica. Correlações têm sido encontradas entre eletrofilicidade de vários compostos químicos e taxas de reação em sistemas bioquímicos e determinados fenômenos como dermatites alérgicas de contato.
Um índice de eletrofilicidade também existe para radicais livres[5]. Radicais fortemente eletrofílicos tais como os halogênios reagem com posições ricas em elétrons e radicais fortemente nucleofílicos tais como os radicais 2-hidroxipropil-2-ilo e terc-butilo reagem com uma preferência por posições pobre em elétrons.
Supereletrófilos
Supereletrófilos são definidos como reagentes catiônicos eletrofílicos com reatividades extremamente realçadas na presença de superácidos. Estes compostos foram primeiro descritos por George A. Olah [6]. Supereletrófilos formam-se como uma dupla deficiência de elétrons supereletrófilos por protosolvatação de um eletrófilo catiônico. Como observado por Olah, uma mistura de ácido acético e trifluoreto de boro é hábil a deprotonar isobutano somente em combinação com o superácido ácido fluorídrico. O reativo intermediário responsável é o CH3COH dicátion. Do mesmo modo metano pode ser nitrado a nitrometano com tetrafluoroborato de nitrônio NO2+BF4- somente em presença de um ácido forte como ácido fluorossulfúrico.
Em centros de supereletrólitos gitiônicos carregados são separados por não mais que um átomo, por exemplo o íon protonitrônio O=N+=O+-H (um íon nitrônio protonado) e no supereletrófilos distônicos eles são separados por 2 ou mais átomos por exemplo no reagente de fluoração F-TEDA-BF4 .
Os radicais livres são definidos como qualquer molécula capaz de permanecer com um ou mais elétrons desemparelhados dentro de sua última camada eletrônica, sendo assim altamente instáveis e reativos. Eles são formados a partir de reações químicas de oxirredução. A molécula que sofre oxidação perde elétron para a molécula que sofre redução, a qual ganha elétrons. Tanto o ganho como a perda de elétrons pode gerar uma situação de desemparelhamento dos elétrons de uma molécula, tornando-a um radical livre.
As moléculas que perderam elétrons (oxidadas) tendem a atacar outras moléculas na tentativa de sequestrar elétrons e atingir uma estabilidade. Esta ação pode gerar uma reação em cadeia, pois a molécula que foi “roubada” passa a ser um radical livre e tende a fazer o mesmo com outra molécula e assim por diante.
O oxigênio (O2), uma das moléculas mais abundantes na atmosfera terrestre, está intimamente ligado a essas reações de oxirredução. Pela sua configuração eletrônica, o oxigênio tende a receber um elétron de cada vez, formando compostos intermediários altamente reativos, conhecidos como espécies reativas de oxigênio. Eles possuem a propriedade de serem ou gerarem radicais livres. Nos organismos, o principal efeito da presença de radicais livres e outras espécies reativas de oxigênio é a aceleração do processo de envelhecimento, pelos seus efeitos deletérios podendo levar a morte celular. Além disso, eles contribuem para o desenvolvimento de doenças degenerativas tais como catarata, enfisema, artrite, doença de Parkinson, diabetes e câncer. Os efeitos danosos promovidos são muito variados quanto às formas de manifestação e dependem de inúmeros fatores associados ao tipo de radical livre, seu potencial de dano, seu local de ação e a capacidade do organismo de combater seus efeitos. Assim, organismos aeróbicos precisam lidar com uma produção constante de radicais livres, e para isso apresentam mecanismos antioxidantes.
Dentre as espécies reativas de oxigênio podemos destacar o ânion superóxido (O2–), a hidroxila (OH–) e o peróxido de hidrogênio (H2O2), todos componentes intermediários resultado do ganho de elétrons do O2. Apesar de ser considerado pouco reativo em soluções aquosas, o ânion superóxido provoca lesões em sistemas como o enzimático. Já a hidroxila é considerada a espécie reativa de oxigênio mais perigosa em sistemas biológicos. Ela pode gerar modificações nas bases do DNA, levando à inativação ou mutação do mesmo. Além disso, a hidroxila pode oxidar várias enzimas e proteínas de membrana celular, resultando em sua inativação. Também pode causar danos às membranas celulares pela oxidação de lipídios de membrana. O peróxido de hidrogênio, apesar de não ser um radical livre, pela ausência de elétrons desemparelhados na última camada, é uma espécie reativa de oxigênio prejudicial, pois a partir dele se produz a hidroxila. O peróxido de hidrogênio possui vida longa, sendo capaz de atravessar camadas lipídicas e de reagir com hemácias.
Além dos processos metabólicos provenientes da respiração aeróbica, fatores externos podem contribuir para a formação de radicais livres nos organismos. Dentre eles podemos citar a poluição ambiental, a radiação ultravioleta, resíduos de pesticidas e substâncias presentes em alimentos e bebidas como aditivos químicos, conservantes e hormônios. Também são associados à formação de radicais livres o estresse e maus hábitos de vida como consumo de álcool, cigarro, gorduras saturadas e gorduras trans.
Os radicais livres são átomos ou grupos de átomos que apresentam um ou mais elétrons livres (valências livres).
Eles são resultantes de cisões homolíticas, ou seja, de rupturas de ligações covalentes equitativas, em que cada átomo da ligação fica com um dos elétronsque antes estava sendo compartilhado na ligação. Por exemplo, observe abaixo a molécula de clorometano, em que há uma ligação covalente, ou seja, um par de elétrons compartilhado entre um carbono e um cloro. Observe que se essa ligação for rompida por algum fator, como a energia da luz, o carbono ficará com um elétron livre e o cloro também. Portanto, haverá uma cisão homolítica ou uma homólise (palavra que vem do grego homo, que significa igual, e lysis, que é quebra, ou seja, uma quebra igual da ligação).
Cisão homolítica do clorometano para a formação de radicais livres
Assim, deve-se ter em mente que os radicais livres são espécies químicas neutras e não devem ser confundidos com os íons, que são estruturas carregadas eletricamente. Os íons são resultado de uma cisão heterolítica, ou seja, quando ocorre o rompimento de uma ligação covalente e um dos átomos fica com os dois elétrons que antes eram compartilhados. Esse átomo torna-se um ânion, porque fica carregado negativamente, e o outro átomo que perdeu o elétron torna-se um cátion, pois fica carregado positivamente.
Os radicais livres são muito importantes no estudo de Química Orgânica, sendo que a maioria deles é formada somente por carbono e hidrogênio. Nesses casos, o radical livre pode ser classificado como monovalente (quando apresenta somente um elétron livre e um átomo de carbono) e como bivalente (quando apresenta dois elétrons livres pertencentes ao mesmo carbono ou a carbonos diferentes da cadeia). O nome dos radicais livres saturados (que possuem somente ligações simples entre os carbonos) é dado pelo prefixo que indica a quantidade de carbonos e pela terminação il ou ila.
Por exemplo, no caso acima, temos o radical com 1 carbono, que é indicado pelo prefixo “met”, chamado, assim, de metil ou metila. Leia mais sobre isso no texto Nomenclatura de radicais orgânicos.
É importante saber disso porque os radicais livres são muito instáveis, ou seja, possuem vida curta, exatamente porque possuem valências livres. Mas os elétrons procuram sempre se agrupar em pares tanto nos orbitais dos átomos quanto nas ligações covalentes. Desse modo, os elétrons desemparelhados dos radicais reagem ativamente com qualquer molécula próxima, formando novos compostos. As ramificações de várias moléculas orgânicas são exemplos de radicais que se ligaram.
Assim, os radicais livres podem tanto atuar como agentes oxidantes por receber elétrons tanto como agentes redutores por doar elétrons. A quebra das ligações formando os radicais, bem como as ligações que os radicais realizam, é a base para explicar o mecanismo das reações orgânicas.
Um exemplo de formação de radicais livres é a nossa respiração, que é exatamente o processo contrário da fotossíntese, ou seja, a glicose que obtemos na alimentação reage com o oxigênio, e essa queima libera energia para as células de nosso corpo, bem como dióxido de carbono e água:
C6H12O6(s) + 6 O2(g) → 6 CO2(g) + 6 H2O(?) + energia
Essa é uma reação muito importante e necessária para a nossa sobrevivência. Mas a queima nas células forma também muitos produtos intermediários, entre eles os radicais livres. A formação dos radicais livres também é importante para o organismo no sentido de que eles podem interagir de forma violenta e não seletiva quando corpos estranhos entram em nosso organismo, combatendo-os.
Eles também reagem com o colesterol considerado ruim para o nosso organismo, que é a lipoproteína de baixa densidade (LDL), oxidando esse lipídio e transformando-o em um corpo estranho que é atacado.
Esses aspectos são bons, mas, por outro lado, os radicais livres são também tóxicos e indesejáveis para algumas células sadias de nosso corpo, pois, conforme dito, eles são instáveis e podem reagir com proteínas, outros lipídios, o próprio DNA, que carrega as nossas informações genéticas, e açúcares. Essa desestabilização desses compostos leva ao aparecimento de várias doenças degenerativas, como o mal de Alzheimer e o envelhecimento precoce.
Nosso corpo possui algumas enzimas protetoras que combatem a produção excessiva dos radicais livres. Mas com o envelhecimento, o corpo vai perdendo essa capacidade de defesa. Por isso, é muito importante alimentarmo-nos constantemente de alimentos chamados antioxidantes, que são aqueles que combatem os radicais livres porque reagem com eles,neutralizando-os.
Alguns exemplos de antioxidantes são os biflavanoides, como a rutiga e o ginkgo biloba, as vitaminas A, C e E, o betacaroteno, o selênio, o ômega 3, as isoflavonas e outros compostos que são ingeridos por meio de frutas, vegetais e peixes.
Alimentos que são fontes de antioxidantes
Mas é preciso também tomar muito cuidado com certos hábitos maléficos que podem aumentar significativamente a produção dos radicais livres em nosso organismo. Alguns estão listados abaixo:
Fatores que causam o aumento de radicais livres no organismo e o envelhecimento precoce
Radical ou Radical livre é o termo que designa o grupo de átomos combinados numa molécula (orgânica ou inorgânica) capaz de manter sua individualidade numa reação e passível de ser substituído integralmente por um elemento ou outro radical num composto.
O radical fica livre durante pouco tempo enquanto está passando de um composto para outro. Nesse intervalo de um composto para outro, apresenta valência(s) livre(s). É o produto de uma cisão homolítica.
No nosso organismo, os radicais livres são produzidos pelas células e moléculas, durante o processo de combustão por oxigênio, utilizado para converter os nutrientes dos alimentos absorvidos em energia. Os radicais livres podem danificar células sadias do nosso corpo, entretanto, o nosso organismo possui enzimas protetoras que reparam 99% dos danos causados pela oxidação, ou seja, nosso organismo consegue controlar o nível desses radicais produzidos através de nosso metabolismo.
Os processos metabólicos não são a única fonte de radicais livres. Fatores externos podem contribuir para o aumento da formação dessas moléculas. Entre esses fatores estão:
Poluição ambiental;
Raio-X e radiação ultravioleta;
Cigarro;
Álcool;
Resíduos de pesticidas;
Substâncias presentes em alimentos e bebidas (aditivos químicos, conservantes, hormônios)
Estresse;
Consumo de gorduras saturadas (frituras, etc);
Consumo de gordura animal;
É importante destacar que uma boa alimentação, rica em verduras, legumes e frutas, é a melhor maneira de prevenir os malefícios dos radicais livres.
Uma parte do oxigênio que respiramos se transforma em radicais livres, portanto o próprio exercício físico é um importante gerador dessas moléculas. Deve ser lembrado que os radicais livres também têm um papel importante atuando no combate a inflamações, matando bactérias, e controlando o tônus dos músculos lisos.
Os antioxidantes protegem o organismo da ação danosa dos radicais livres. Alguns antioxidantes são produzidos por nosso próprio corpo e outros - como as vitaminas C, E e o beta-caroteno (Scavengers) - são ingeridos. Oxidantes como espécies danosas
Um radical livre pode ser definido como uma molécula capaz de existir independente, que contenha um elétron desemparelhado, podendo ser considerado como um fragmento de moléculas, no orbital atômico. A presença de um elétron não emparelhado produz certas propriedades comuns que são observadas pela maioria dos radicais. Muitos radicais são instáveis e altamente reativos. Eles podem doar um elétron ou aceitar um elétron de outras moléculas, portanto, comportando-se como oxidantes ou redutores.
Figura 1: Alguns radicais orgânicos
O primeiro radical livre orgânico identificado foi trifenilmetil radical. Esta espécie foi descoberta por Moses Gomberg em 1900 na Universidade de Michigan EUA. Moses Gomberg estava tentando sintetizar um composto de carbono chamado hexafeniletano quando, inadvertidamente, ele sintetizou trifenilmetil, uma substância misteriosa, altamente instável. Ele reconheceu que tinha encontrado um radical livre e mostrou que o carbono não é sempre tetravalente.
Figura 2:Reação de Moses Gomberg do Trifenilmetil
Gomberg publicou suas descobertas em 1900, mas a existência de trifenilmetil e outros radicais livres orgânicos permaneceram na disputa por quase uma década. Eles eram vistos como uma curiosidade, mesmo depois da comunidade científica reconhecer sua existência.
Sabemos agora que os radicais livres orgânicos são essenciais para a maneira pela qual algumas enzimas funcionam no corpo humano. Sabemos que os radicais livres orgânicos estão envolvidos no processo de envelhecimento do corpo, no seu funcionamento saudável e no desenvolvimento de cancro e outras doenças graves. Compreender os radicais livres orgânicos tem nos ajudado a explicar a síntese de DNA no corpo e muitos outros fenômenos naturais, da deterioração dos alimentos aos efeitos de queimaduras solares. Os radicais livres orgânicos também desempenham um papel importante na produção de plásticos, borracha sintética e outros materiais sintéticos largamente utilizados.
Radicais livres como espécies danosas
A interação dos radicais livres com o sistema biológico, independentemente de sua fonte, pode, por vezes, resultar em consequências significativas para a saúde, podendo contribuir para o desenvolvimento de certas patologias associadas ao envelhecimento, bem como estar associada com o próprio processo de envelhecimento como apontam Halliwell & Guttere (2007, p. 614). Os efeitos danosos promovidos por esta interação são muito variados quanto às formas de manifestação e dependem de inúmeros fatores associados à espécie reativa, ao tipo e extensão do dano a biomoléculas, ao local de ação e, sobretudo, à capacidade de reparo do sistema biológico.
Estresse oxidativo
O conceito de estresse oxidativo baseia-se na relação entre os níveis celulares de oxidantes e antioxidantes. Um desequilíbrio nesta relação poderia determinar alterações importantes na fisiologia celular considerando-se por um lado o papel de radicais livres em vias de sinalização e por outro como agentes do dano oxidativo. Segundo Helmut Sies (1991), estresse oxidativo define-se como uma perturbação no balanço pró-oxidante-antioxidante com predomínio de pró-oxidantes, levando a potenciais danos. Neste sentido, o estresse oxidativo poderia resultar, como apontado em Halliwell e Whiteman (2004) e em Halliwell & Gutteridge (2007): -da redução dos níveis de antioxidantes: por mutações que afetam a atividade de defesas antioxidantes enzimáticas (superóxido dismutases, catalases, glutationa peroxidases, glutationa redutases, peroxirredoxinas, tiorredoxinas, enzimas de reparo); por ação de toxinas que depletem defesas antioxidantes (como a depleção de glutationa (GSH) por conjugação a metabólitos e xenobióticos em sua biotransformação); por deficiências dietárias de certos minerais (cofatores de enzimas antioxidantes) e antioxidantes; -e/ou do aumento na produção de espécies reativas: por exposição de células e tecidos a altas tensões de O2 (condições de hiperóxia); por efeito de substâncias (fármacos, xenobióticos, toxinas) que possam gerar espécies reativas em sua biotransformação; ou por ativação excessiva de sistemas naturais de produção de espécies reativas (como na ativação de fagócitos em doenças inflamatórias crônicas);
Consequências do estresse oxidativo
Alterações na fisiologia celular(estrutura da célula) associadas ao estado de estresse oxidativo podem decorrer não apenas diretamente do dano oxidativo a biomoléculas (afetando sua função), mas também da interferência dos mesmos nas vias de sinalização (via oxidação e redução de grupos sulfidrila (-SH) presentes em proteínas (Forman et al., 2004), além de íons Fe, presentes por exemplo nos grupos [Fe-S] de certas enzimas (Lillig et al., 2005)). As consequências do estresse oxidativo são variadas, estando associadas ao tipo celular e extensão dos danos oxidativos (reversíveis ou irreversíveis). Como apontado em Halliwell & Gutteridge (2007, p.188-207), eles podem induzir: - aumento da proliferação (em geral em níveis baixos de estresse oxidativo; efeitos pró-proliferativos podem ainda estar associados à fisiopatologia de determinadas doenças (como aterosclerose, artrite reumatoide; podendo contribuir para fibrose em certos quadros (Poli et al., 1997)); - adaptação (moderadas condições de estresse oxidativo podem induzir o aumento da expressão de certas defesas antioxidantes); - dano celular (pode afetar a expressão gênica (por mutações e interferência em vias de sinalização), podendo ainda afetar a comunicação intercelular por junções gap como apontado em Mikalsen et al.(1994)); - senescência (em geral induzido por condições mais severas de estresse oxidativo, podem estar associadas à indução da expressão de proteínas que inibem a progressão do ciclo celular); - morte celular (por necrose ou apoptose (neste último caso, alterações da permeabilidade da membrana da mitocôndria por dano oxidativo pode favorecer a liberação de fatores pró-apoptóticos (Chandra et al., 2000)).
Radicais livres na toxicologia
O efeito tóxico associado a agentes físicos, como a radiação ionizante, bem como a muitas substâncias químicas pode ter como base a geração de radicais livres. Entretanto, a simples constatação da produção de radicais livres estar associada a alguns agentes químicos pode não necessariamente implicar na atuação dos mesmos como principal mecanismo de toxicidade como apontam Halliwell & Gutteridge (2007, p. 440; 486-487). O papel de radicais livres na toxicidade de diversas substâncias, como xenobióticos e fármacos (sendo, neste último caso, a base para determinadas reações adversas) está bem estabelecido, tendo sido descritos diversos mecanismos pelos quais tais agentes podem interferir no estado redox celular, assim como a relação entre esta alteração com as manifestações clínicas de seus efeitos tóxicos. Como apontado em Halliwell & Gutteridge (2007, p. 442) e em Klaassen (2008, p.51-53): - o agente químico pode ser uma espécie reativa (como NO2, artemisinina (que possui um grupo peróxido)); - espécies reativas podem ser geradas do metabolismo (biotransformação) da substância química (como CCl4); - a substância pode estar envolvida em um ciclo redox, havendo geração de espécies reativas (como no caso do praguicida paraquat); - a substância pode induzir a produção endógena de espécies reativas, induzindo, por exemplo, citocromo P450 ou óxido nítrico sintase; - o agente químico ou algum de seus metabólitos podem se associar a biomoléculas, como proteínas, alterando sua conformação e induzindo uma resposta imune que pode contribuir com a produção de espécies reativas; - na biotransformação da substância pode haver consumo de GSH, podendo levar à depleção de glutationa reduzida (como paracetamol);
Radiação Ionizante: geração de radicais livres
A interação da radiação ionizante com a matéria pode viabilizar a transferência de energia suficiente para permitir a ionização e formação de radicais livres a partir de diversas moléculas (Oga, 2003, p. 127). São exemplos de radiações ionizantes: raios-X e radiação gama. Uma parte significativa dos danos celulares associados às radiações ionizantes deve-se a formação de radical hidroxila (OH∙) (Halliwell & Gutteridge 2007, p. 484).
2.2 Tetracloreto de Carbono (CCl4): metabólitos reativos
Tetracloreto de carbono é um toxicante de importância ocupacional com ação hepatotóxica, tendo sido seu emprego em diversos processos (como solvente e desengraxante, por exemplo) restringido em função de sua considerável toxicidade (Weber et al., 2003). Sua elevada lipossolubilidade facilita a passagem através das membranas celulares (favorecendo sua absorção). Pode ser absorvido por via pulmonar (inalação de vapores) ou cutânea (Oga, 2003, p. 212). É metabolizado pelo sistema citocromo P450, levando à formação do radical triclorometila que pode reagir com diversas biomoléculas. Tal radical pode ainda reagir com O2 formando o radical triclorometilperoxila (altamente reativo). O dano oxidativo resultante é apontado como importante mecanismo para seu efeito hepatotóxico(Halliwell & Gutteridge 2007, p. 444-445).
Metais: geração de radicais livres
O aumento da produção de espécies reativas de oxigênio é apontado como mecanismo da toxicidade de diversos metais. A exposição a traços de metais de importância toxicológica (como chumbo, mercúrio, níquel, cadmio, vanádio, cromo e alumínio) pode estar associada à ingestão de alimentos contaminados, à poluição e à exposição ocupacional (mineração, fundição, soldagem, queima de combustíveis fósseis) O cromo V,, por exemplo, gerado na redução do cromo VI (estado de oxidação no cromato) pode levar à formação de radical hidroxila, ao reagir com peróxido de hidrogênio (H2O2).
Paraquat: participação em ciclo redox
Paraquat é um herbicida de grande importância toxicológica. Um dos principais mecanismos associados ao seu efeito tóxico (sobretudo nos pulmões) relaciona-se a sua redução pela NADPH-citocromo P450 redutase com formação de um radical instável. Tal radical pode ser oxidado por O2 levando à formação do ânion radical superóxido e regeneração do paraquat (que pode ser reduzido novamente pela NADPH-citocromo P450 redutase). O consumo de NADPH na redução do paraquat pode ser base para diminuição nos níveis de glutationa reduzida. Paraquat pode ainda interferir em reações de Fenton (paraquat reduzido pode reduzir Fe3+ a Fe2+). A geração de radicais livres neste ciclo redox pode determinar danos oxidativos a proteínas, DNA bem como peroxidação lipídica, sendo base para danos teciduais. (Halliwell & Gutteridge 2007, p. 448) (Oga, 2003, p. 448-450) (Klaassen, 2008, p. 913-914).
Radicais Livres e fármacos
Os radicais livres podem estar envolvidos tanto no mecanismo de ação como nos mecanismos do efeito tóxico (reação adversa) de diversos fármacos. No primeiro caso, pode-se citar o metronidazol. Derivado nitroimidazol empregado no tratamento de infecções por protozoários como a tricomoníase, o metronidazol tem seu mecanismo de ação baseado na geração de radicais livres. É reduzido pelas ferredoxinas (expressas por protozoários) gerando um metabólito ativo (espécie reativa) que pode contribuir para o dano oxidativo de diversas biomoléculas do parasita (Goodman et al, 2011, p. 830). De um modo geral, a participação de radicais livres no mecanismo de ação de fármacos associa-se às classes de agentes empregados no tratamento de infecções, como é o caso da artemisinina, agente antimalárico, e dos anitimoniais pentavalentes, empregados no tratamento de leishmaniose. Paracetamol é um exemplo de fármaco em que uma das reações adversas (hepatotoxicidade) está associada à atuação de radicais livres. A metabolização do paracetamol pela CYP2E1 (citocromo P450) gera um metabólito reativo – N-acetil-p-benzoquinonaimina – que pode se ligar a grupos –SH de proteínas e levar à depleção de GSH (glutationa reduzida – importante antioxidante endógeno). A hepatotoxidade, neste caso, está tanto associada aos danos a biomoléculas promovidas pelo metabólito reativo, como pelos danos oxidativos associados ao estresse oxidativo (favorecido pela depleção de glutationa) (Halliwell & Gutteridge, 2007, p. 461-463).
Radicais livres na Patologia
O envolvimento de radicais livres é apontado em diversas patologias, tendo seu papel sugerido tanto como causa primária quanto como responsável pela evolução e manifestações clínicas dos quadros fisiopatológicos. Como apontado em Halliwell & Gutteridge (2007, p. 487), o estresse oxidativo é provavelmente a causa de algumas doenças, podendo-se citar as manifestações biológicas resultantes da exposição à quantidade excessiva de radiação ionizante, bem como alguns dos sintomas associados às deficiências dietárias de selênio ou tocoferol. Na maioria das doenças, entretanto, o papel do estresse oxidativo parece ser secundário, como uma consequência da evolução da patologia. Neste sentido, pode-se citar o papel de espécies reativas de oxigênio liberadas em processos inflamatórios. O recrutamento e ativação de fagócitos (macrófagos e neutrófilos), importantes no controle de infecções, pode resultar em dano tecidual associado à ação dos mediadores liberados. Neste caso, pode-se citar o papel de espécies reativas de oxigênio na fisiopatologia de algumas doenças auto-imunes e quadros de hipersensibilidade. O papel das espécies reativas formadas como consequência do dano tecidual, pode, entretanto, ser benéfico em determinados quadros como apontam Halliwell & Gutteridge (2007, p. 487-493) (por exemplo no pré-condicionamento isquêmico). Deste modo, se por um lado os efeitos do estresse oxidativo podem contribuir para o desenvolvimento da patologia, por outro, também podem estar associados à sua resolução. O estímulo à proliferação pelo estresse oxidativo, por exemplo, pode tanto contribuir para o reparo tecidual quanto para o desenvolvimento de fibrose. A indução de senescência ou apoptose pelo estresse oxidativo estaria tanto associada à perda de células essenciais (em doenças neurodegenerativas, por exemplo) quanto ao controle e prevenção da evolução de neoplasias (eliminação de células com acúmulo de danos no DNA). Mutações que comprometam o sistema antioxidante, podem também associar-se a determinadas patologias, como mutações em CuZnSOD (superóxido dismutase) observadas em certa parcela dos casos de esclerose lateral amiotrófica (Halliwell & Gutteridge (2007, p. 604). Como exemplos de patologias em que o papel de radicais livres foi sugerido, pode-se citar: doenças neurodegenerativas (doença de Alzheimer, doença de Parkinson), câncer, hipertensão, aterosclerose, lúpus eritematoso sistêmicos, AIDS, fibrose cística e artrite reumatoide.
2) Formação
Pela definição do dicionário radical livre é um fragmento molecular que leva um ou mais elétrons desemparelhados e é, portanto, altamente reativo. Isso acontece durante a quebra das ligações químicas que podem ocorrer de forma homolítica ou heterolítica. Na quebra heterolítica há a formação de cargas opostas nos átomos que se separaram uma vez que um deles fica com o par de elétrons e o outro perde (cátions e ânions).
Na quebra homolítica não há formação de cargas, uma vez que cada átomo fica com um elétron da ligação rompida. Esse átomo neutro com um elétron desemparelhado é conhecido como radical livre (figura 3).
Figura 3: Formação de radicais pela quebra homolítica
Para este tipo de clivagem homolítica para gerar radicais livres, utilizamos dois métodos menos drásticos:
→Utilização de calor a temperaturas não tão intensas (sendo assim necessário um composto que tenha uma ligação intrinsecamente fraca). Os peróxidos são uma fonte comum de intermediários radicais utilizando calor. Comumente são usados os iniciadores como peróxido de benzoílo, t-butil-peroxibenzoato, peróxido de di-t-butil e hidroperóxido de t-butilo. A reação geralmente ocorre a uma temperatura relativamente baixa (80-100 °C), a ligação oxigênio-oxigênio nos peróxidos é fraca (~30 kcal/mol) e a energia de ativação para a formação de radicais são baixos.
Figura 4: Formação de radicais por uma cisão homolítica pela da temperatura
→ Utilização de luz pode levar a fragmentação de um composto, se o comprimento de onda da luz corresponder a uma energia maior do que a da ligação a ser clivada, e para levar a mesma ao estado de excitação eletrônica. Para este tipo de formação de radicais utilizamos como exemplo os radicais alcoxi de nitrito de alquilo ou hipocloritos.
Figura 5: Formação de radicais por uma cisão homolítica pela luz
No entanto podemos ter gerações de dirradicais. Este grupo pode ser definido como espécies moleculares que têm dois elétrons desemparelhados, em que podem ser identificados (mesma multiplicidade (estado singlete) ou diferentes multiplicidades (estado tripleto)), pelo menos, dois estados eletrônicos diferentes.
São conhecidos pelas suas reatividades mais altas e tempos de vida mais curtos. Na definição de dirradicais mais genérica as moléculas têm uma ligação a menos do que o número permitido pelas regras padrão da teoria de ligação de valência. Os elétrons podem emparelhar-secom spin oposto em um orbital molecular deixando o outro vazio.
A partir dessas características podemos ter a formação de dirradicais, mas que rapidamente reagem para formar outro tipo de composto. Para este tipo de formação deve-se ter uma dupla ligação (ligação π) que possa ser quebrada facilmente e levada para o estado excitado da molécula.
Figura 6: Formação de dirradicais
A cicloaromatização de certos compostos orgânicos altamente insaturados pode formar dirradicais. No entanto esta reação é altamente específica e instável como a ciclização de Bergman para o eneodiino:
Figura 7: ciclização do Eneodiino
3) Estrutura e estabilidade dos radicais
As estruturas alquil podem estar em três situações bem distintas. Baseadas nessas configurações, o orbital 2pz pode conter zero, um ou dois elétrons.
Figura 8: Orbitais pz do Carbocátion (a esquerda), carbono radical (ao centro) e carbânio (a direita)
Nas figures acima temos a esquerda um carbocátion (carbono deficiente de um elétron, ou seja, o orbital 2pz se encontra vazio), no meio temos um carbono radical (possui um elétron no orbital 2pz) e a direita tem um carbânio (quando o carbono está com um elétron a mais, estando o orbital 2pz totalmente preenchido). No carbono radical esse elétron livre pode passar para os orbitais de carbonos adjacentes uma vez que a estrutura seja linear e os orbitais “p” estejam próximos, o que ocorre bem quando os carbonos estão hibridizados em sp2 (figura 9), assim como ocorre com os carbocátions e com os carbânios. Essa deslocalização do elétron pela molécula é conhecida como ressonância e é um fator que ajuda na estabilização molecular.
Figura 9: Deslocalização do elétron no propeno radical
Outra definição importante a ser estudada é a hiperconjugação também conhecido como efeito Baker-Nathan. Ela foi utilizada pela primeira vez por John W. Baker e W.S. Nathan em 1935, onde eles definiram que a hiperconjugação é a interação σ com uma rede de ligações π. Podendo ainda ser descrita como a interação entre orbitais eletrônicos, onde um deles corresponde a ligação sigma.
Figura 10: Representação dos orbitais σ e π na hiperconjugação
A estabilidade dos radicais livres se deve ao efeito de hiperconjugação que ocorre quando os orbitais preenchidos do carbono se aproxima do orbital do carbono vizinho semi-preenchido (carbono radical). Quando há essa aproximação, corre uma sobreposição de orbitais que faz o orbital molecular formado possuir uma energia menor estabilizando assim o radical (figura 10). Como exemplo, podemos mostrar as figuras 12 e 13 que são os radicais etila e isopropila.
Figura 11: estrutura trigonal plana do radical metila
Figura 12: interação dos orbitais do radical na etila
Figura 13: interação dos orbitais do radical na isopropila
A ordem de estabilidade para os radicais livres são:
radical terciário > radical secundário > radical primário > radical metila.
A instabilidade da metila é dada pelo fato de não haver um orbital de carbono na proximidade para que o efeito de hiperconjugação a estabilize. Quando nos referimos aos radicais aromáticos, dizemos que a estabilidade é dada pelo efeito de ressonância que é mostrado na forma de uma deslocalização dos elétrons π que estão no anel de forma a estabilizar o elétron no orbital p semipreenchido (figura 14). Quanto maior a possibilidades de ressonância, mais é o efeito estabilizante.
Figura 14: Ressonância do elétron no anel benzênico
Com base nos efeitos de hiperconjugação e ressonância, podemos entender que os resultados de diversos tipos de geometria:
3.1 Radicais Metil
As deduções sobre a estrutura pode também ser obtidas a partir do estudo da estereoquímica de reações envolvendo radicais intermediários. Várias possibilidades estruturais podem ser consideradas. Se a discussão está limitada a grupos alquil, as possibilidades incluem uma estrutura rígida piramidal, rapidamente invertendo em estruturas piramidais, ou uma estrutura planar.
Figura 15: estrutura piramidal invertendo e se convertendo em uma estrutura trigonal plana
Diversos estudos incluindo, espectroscopia de ressonância paramagnética eletrônica, espectroscopia de infravermelho, espectroscopia de microondas e cálculos teóricos indicam que após a inversão da estrutura piramidal ela se torna totalmente planar, uma vez que se considera que o orbital está hibridizado na forma sp2 com o elétron desemparelhado ocupando o orbital 2pz que está perpendicular as três ligações.
3.2 Radicais Alquil Piramidais:
A geometria piramidal se deve a interação dos orbitais do carbono com os dos hidrogênios do grupo. Há uma interação hiperconjugativa entre o orbital semi-preenchido e o hidrogênio que se encontra alinhado com ele. As ligações C-H anti dos elétrons não-emparelhados são mais longas do que aqueles que são gauche. Os hidrogênios na posição anti, possuem o máximo de hiperconjugação com o orbital contendo o elétron não emparelhado e fazem uma maior contribuição.
Figura 16: Interação do orbital semipreenchido com o hidrogênio
3.3 Radicais Alquil Piramidais com Substituinte
A geometria dos radicais também é afetada significativamente por grupos substituintes que podem atuar como doadores de elétrons. A adição de um substituinte flúor ou oxigênio favorece uma estrutura piramidal. Essa repulsão acontece devido à interação do orbital p semi-preenchido e pelos orbitais preenchidos dos elétrons não ligantes. Devido a esse tipo de repulsão desses orbitais há o favorecimento da estrutura piramidal e não planar como acontece com os hidrogênios.
Outro fator que reforça a geometria piramidal é a forte estabilização do orbital p do carbono e dos orbitais σ* anti-ligante das ligações C-F ou C-O. Essa estabilização é mais favorecida quando esta estrutura é colocada na forma de pirâmide.
Figura 17: estrutura piramidal estabilizada quando os ligantes são diferentes de hidrogênio
Hoje conduzimos muitos estudos para deduzir a geometria dos radicais. Um dos métodos mais estudados é examinando a estereoquímica das reações desses radicais. O estudo neste nível promove a geração de um radical com um carbono que é um centro estereogênico. Se a estrutura for plana ou houver uma rápida inversão das estruturas piramidais (como mostrada na figura da página anterior) esta reação estará encaminhada para uma racemização. Sendo assim, se houver uma estrutura rígida piramidal seremos conduzidos a uma configuração de produto semelhante à estrutura original.
3.4 Radicais Cíclicos:
Moléculas cíclicas nos permitem obter resultados sobre a estereoquimica sem passarmos por um centro de quiralidade. Isso ocorre, pois as reações que começam puras (tanto cis quanto trans) terminam em misturas enantioméricas. Esse fato acontece devido a inversão axial-equatorial existente nos radicais ciclohexanos, pois a barreira de energia dessas inversões é relativamente baixa (~5,6 kcal/mol) acontecendo então mais rapidamente que propriamente a reação desejada como podemos ver abaixo:
Figura 18: Inversão axial-equatorial dos ciclohexanos
3.5 Radicais em Estruturas do tipo Ponte
Nesses tipos de sistemas devemos lembrar que existe uma forte resistência a formação de carbocations em determinados centros porque temos uma estrutura extremamente rígida, impedindo muitas movimentações desejadas. Para este tipo de radical também possuímos uma estrutura do tipo piramidal, como observamos na figura 19:
Figura 19: Radicais do tipo ponte
Possuindo estruturas desse tipo reações desses radicais acontecem com muito mais facilidade e possuem cinéticas de maior intensidade. Outro detalhe que podemos observar é que de todas as estruturas alquil observadas apenas a metil possui uma estrutura plana, sendo todas as outras favorecidas pra uma estrutura piramidal.
3.6 Radicais Alílicos
Para os radicais alílicos (estruturas com a distribuição H2C=CH-CH2R), espera-se que se adote uma estrutura plana para se maximizar o deslocamento π. No entanto, o radical vinil, (CH2 = CH.) é encontrado tanto por métodos experimentaisquanto teóricos com um ângulo de 137° na ligação C-C-H, sendo, portanto levemente dobrado. Esse efeito acontece devido a influencia do substituinte na geometria da estrutura. Conjugação com substituintes aceptores favorecem uma estrutura linear, pois o orbital do substituinte alinha perfeitamente com o orbital semi preenchido do radical, ao passo que, substituintes doadores favorecem uma estrutura dobrada. Essa premissa não foi comprovada experimentalmente, mas resultados de estereoquimica e cálculos teóricos mantém a base de que é uma estrutura dobrada.
Figura 20: análogo a um radical alílico
3.7 Radicais Alquenil Substituido
Para esse tipo de radical existe uma indicação da formação de centros trigonais com rápida interconversão com seu isômero geométrico. Isso implica numa mistura dos isômeros E e Z do seu precursor no produto final. Isso ocorre devido à passagem pelo intermediário radical alquenil que possui uma barreira de inversão baixa passando quase por uma hibridização sp (linear).
Figura 21: Estrutura dos orbitais do radical alquenil
4) Efeito dos Substitutintes nos Orbitais SOMO e estrutura
Para discutirmos os efeitos dos substituintes na estrutura devemos primeiramente entender o conceito de orbital SOMO. Este orbital é definido como singly occupied molecular orbital, ou seja, seria o orbital molecular ocupado somente por um elétron. Este orbital é característico de radicais livres. Esta definição faz parte da teoria dos orbitais moleculares que trabalha com as interações dos orbitais de fronteira preenchidos e não preenchido para efetuar a reação. Normalmente os orbitais mais utilizados são o LUMO (lowest unoccupied molecular orbital) e o HOMO (highest occupied molecular orbital).
Figura 22: Orbitais HOMO e LUMO
Figura 23: Distribuição eletrônica no orbital SOMO para a molécula de O2
O orbital SOMO de radicais livres reage com o LUMO ou o HOMO de energia mais semelhante ao seu. Grupos que doadores de elétrons elevam o nível de energia do SOMO e fazer o radical a trabalhar como um nucleófilo (SOMO-LUMO). Esse efeito ocorre, pois a interação mais forte é entre o elétron não emparelhado no orbital p (SOMO) e um par não ligantes no doador de elétrons. Esta interação resulta numa redução a energia da orbital ocupado pelo par de electrões e no aumento da energia do orbital SOMO. Grupos retiradores de elétrons levam a um menor nível de energia do orbital SOMO e torna com um caráter de eletrofílo (SOMO-HOMO), isso ocorre devido aos substituintes, tais como carbonila terem os orbitais semelhantes aos de um sistema de alilico, mas as energias são mais baixas por causa da energia inferior do π and π* dos orbitais do grupo carbonila.
Figura 24: Variações das energias nos orbitais SOMAM com grupos doadores e retiradores de elétrons (os orbitais em negrito seriam as moléculas sem os substituintes)
Em relação à estrutura, alguns aspectos foram discutidos anteriormente, como a grupos alquil com substituintes tendem a ficar na geometria piramidal e não na planar, devido interação do orbital p semi-preenchido e dos orbitais preenchidos dos elétrons não ligantes. No entanto para os grupos alílicos e benzílicos temos também uma estabilização feita pelos substituintes doadores e receptores de elétrons simultaneamente. Isto tem sido chamada de estabilização capto-dativa (“capto-dative stabilization”). Podemos entender este processo pela figura abaixo:
Figura 25: Valores da barreira rotacional
Os valores abaixo de cada radical indica o valor da barreira rotacional desses dessas estruturas, nos mostrando que há um decréscimo desse valor e aumento da estabilidade. Esse grupo de radicais nos indica uma grande instabilidade do radical primário e uma estabilização feita tanto pelo substituinte doador ou retirador de elétrons (estruturas C e D). No entanto o radical se torna ainda mais estável quando existem os dois tipos de radicais juntos, reforçando ainda mais a estabilização capto-dativa. Esse efeito de estabilização acontece devido a capacidade que os substituintes tem de estabilizar cineticamente o centros desses radicais, prevenindo que moléculas reajam com o centro. Os substituintes estabilizam o centro por deslocalização do íon radical através de ressonância. Estes mecanismos de estabilização levar a uma taxa aumentada de reações de radicais livres.
Figura 26: Estabilização por pelo efeito capto-dativo
Essa tabela acima mostra muito bem o efeito da estabilização capto-dativa. Quando temos os substituintes distribuídos da forma que tenhamos um doador e um aceptor de elétrons de cada lado do produto temos uma diminuição drástica do ΔH da reação, ou seja, tornando a reação mais favorecida e mais estável o radical.
5) Aplicação de Reações radicalares
5.1 Reação radicalar de adição
É o caso em que temos a adição de um ou mais átomo por reações radicalares. Um bom exemplo disso é a adição a uma ligação dupla como mostrado na figura 27:
Figura 27: Reação radicalar de adição
5.2 Reação radicalar de substituição
É o caso em que há uma substituição de um átomo de uma molécula por um radical. Como mostrado na figura 28:
Figura 28: Reação radicalar de substituição
Figura 28: Reação radicalar de substituição
5.3 Substituição Radicalar em Cadeia
É o caso em que a reação se processa em forma de cadeia a partir de um radical através de um mecanismo de substituição. Como exemplo temos a formação do clorometano na figura 29:
Figura 29: Reação radicalar em cadeia
Em linhas gerais, essa ocorre quando um cloro radical retira um hidrogênio do metano gerando cloreto de hidrogênio e um radical metila. A partir daí o radical metila então reage com um átomo do Cl2 gerando assim o clorometano e um radical cloro que reage com um hidrogênio do metano continuando assim o ciclo.
Esse processo envolve 3 etapas e são elas iniciação, propagação e terminação.
Figura 30: Etapas das reações radicalares em cadeira
A iniciação é dada a partir de uma quebra homolítica do Cl2, posteriormente ocorre a propagação que é a etapa que se repete diversas vezes. A terminação ocorre quando os radicais se encontram, formando assim uma ligação e acabando com os radicais no meio. Normalmente a etapa de terminação ocorre no final, quando a concentração dos reagentes são baixas, promovendo assim um maior contato entre os radicais. Essa técnica é muito utilizada na produção de polímeros.
5.4 Transferência de um único elétron (Single Eléctron Transfer)
É quando ocorre a formação do radical através da transferência de um único elétron. Ocorre a partir de um processo de oxidação ou redução e caso mais clássico que temos desse exemplo é a redução do peróxido de oxigênio pelo o Fe, como podemos verifica no segundo caso da figura 31.
Figura 31: Oxidação e redução via SET
Radicais em Química Orgânica são conjuntos de átomos ligados entre si e que apresentam um ou mais elétrons livres (valências livres). Receberam o nome apropriado de radicais orgânicos, nestes compostos, um carbono tem um elétron desemparelhado. Se aplicarmos esse conceito à Teoria dos orbitais, este elétron estaria sozinho num orbital.
Como surgem os radicais livres?
A ligação covalente entre carbono e hidrogênio dá origem aos hidrocarbonetos. A ruptura homolítica dessa ligação é que faz surgir os radicais livres, veja a reação:
A equação acima representa a Cisão (quebra) de ligações e consequente formação do radical •CH3.
É importante enfatizar que um Radical é um grupo de átomos eletronicamente neutros. Surgem da cisão homolítica de ligações covalentes e ocorre sem perda ou ganho de elétrons.
Se ocorresse a cisão heterolítica, o produto não seria um radical e sim íons com carga positiva (cátions) ou carga negativa (ânions). O Hidrogênio desemparelhado seria representado como H+ e não como • H.
Conclusão: a quebra das ligações em Química Orgânica dá origem a radicais orgânicos, representados genericamente por R ―.
De todo oxigênio que respiramos, 95% serão usados para gerar energia necessária para a vida; porém,os 5% restantes são transformados, no organismo, em radicais livres, ou seja, são as reações catabólicas, de destruição, do oxigênio. Como exemplo de radicais livres podemos citar: superóxido, peróxido de hidrogênio e radicais hidroxila.
No caso do superóxido, que é metabólito tóxico de oxigênio, sabe-se que ele adquire um elétron de um átomo de ferro, tornando-se então um radical livre. O organismo tem seus meios de destruir quase completamente essa substância indesejável, através da enzima superóxido mutase. Essa enzima elimina adequadamente o superóxido, porém, ao fazer isso, ela cria um segundo tóxico, que é o peróxido de hidrogênio.
Essa substância é neutralizada por outra enzima que se chama peroxidase, encontrada em grande quantidade no fígado e nos glóbulos vermelhos. A combinação de reações do superóxido com peróxido de hidrogênio vai produzir outra forma ainda mais lesiva e tóxica que as anteriores: o radical hidroxila, que para ser neutralizado necessita de antioxidantes adquiridos através da alimentação, pois não são produzidos pelo nosso corpo.
Os radicais livres são substâncias instáveis, de vida muito curta, que se reproduzem rapidamente, "em cascata", e desaparecem quando dois radicais livres se encontram e ocorre tanto a pareação dos elétrons quanto a destruição desses radicais.
Os efeitos lesivos provocados pelos radicais livres ocorrem nos lipídios, nas proteínas, nos carboidratos, nos ácidos nucléicos e nas lipoproteínas.
No caso dos lipídios, ocorre a lipoperoxidação, que nada mais é que a destruição da membrana celular. Nas proteínas ocorre a inativação das enzimas e a aceleração de fenômenos oxidativos com alteração estrutural no colágeno, o que provoca a arteriosclerose.
Nos carboidratos, ocorre a despolimerização dos polissacarídeos, nos ácidos nucléicos, a mutação do DNA e do RNA.
Nas lipoproteínas, oxida o colesterol, favorecendo a produção do LDL, que é o colesterol lesivo.
É importante entender, também, que os radicais livres têm um papel importante nos processos infecciosos e inflamatórios.
Alguns dos glóbulos brancos liberam enzimas que dão origem a radicais livres que são importantes no combate a processos infecciosos. Quando o oxigênio chega ao local da inflamação é oxidado, gerando radicais livres que promovem a destruição da bactéria.
Torna-se importante ressaltar que, apesar do paradoxo, na mesma medida em que o oxigênio é vital, ele mata.
O que produz radicais livres
São produtores: oxigênio, alimentos que contêm agrotóxicos, aditivos, estresse, cigarro, álcool, radiação, algumas drogas químicas sintéticas, transplantes de pele ou de órgãos, toxicidade por metais pesados, poluição, isquemia etc.
Esses elementos gerarão o processo oxidativo ou o estresse oxidativo, que pode variar desde a injúria celular até a morte, passando por vários estágios, desde sintomas clínicos, envelhecimento, doença degenerativa até doença auto-imune.
Antioxidantes
Antioxidantes são substâncias que reagem e neutralizam as formas reduzidas do oxigênio anteriormente discutidas, que são: superóxido, peróxido de hidrogênio e radical hidroxila. Alguns antioxidantes são produzidos por nosso próprio corpo e outros - como as vitaminas C, E e o beta-caroteno - são ingeridos.
A definição mais simples de antioxidante é: toda substância que impede outra substância de ser oxidada.
Para que aconteça uma reação química, as ligações entre átomos e moléculas devem ser rompidas e devem ser restabelecidas de outra maneira. O que evidencia uma reação é a transformação que ocorre nas substâncias em relação ao seu estado inicial, essas modificações dependem do tipo de reação pela qual os reagentes irão passar. 
Existem vários critérios para classificar reações químicas, iremos citar apenas quatro tipos de reações que relacionam o número de substâncias que reagem e o número de substâncias produzidas. Para melhor exemplificá-las iremos utilizar as letras: A, B, C, D. 
Reação de análise ou decomposição: nessa reação uma única substância gera dois ou mais produtos. 
AB → A + B 
Exemplo: Os airbags são dispositivos de segurança presentes em vários automóveis. Quando acionamos esse dispositivo, a rápida decomposição do composto de sódio NaN3(s) origina N2(g), gás nitrogênio que faz inflar os airbags. Veja a reação: 
2 NaN3(s) → 3 N2(g) + 2 Na(s) 
Reação de simples troca ou deslocamento: ocorre quando uma substância simples reage com uma composta, originando novas substâncias: uma simples e outra composta. 
A + BC → AC + B 
Exemplo: Quando uma lâmina de zinco é introduzida em uma solução aquosa de ácido clorídrico, vai ocorrer a formação de cloreto de zinco e o gás hidrogênio vai ser liberado. 
Zn (s) + 2 HCl (aq) → ZnCl2(aq) + H2 (g) 
Observe que o Zinco deslocou o Hidrogênio, daí o porquê do nome reação de deslocamento. 
Reação de síntese ou adição: são aquelas que duas ou mais substâncias originam um único produto. 
A + B → AB 
A produção de magnésio é um exemplo dessa reação, quando o magnésio reage com o oxigênio do ar: 
2 Mg(s) + 1 O2(g) → 2 MgO(s)
Essa reação se faz presente em flashes fotográficos descartáveis e foguetes sinalizadores. 
Reação de dupla troca: dois reagentes reagem formando dois produtos, ou seja, se duas substâncias compostas reagirem dando origem a novas substâncias compostas recebem essa denominação. 
AB + CD → AD + BC 
Exemplo: a reação entre o ácido sulfúrico com hidróxido de bário produz água e sulfato de bário. 
H2SO4 (aq) + Ba(OH)2 (aq) → 2 H2O(l) + BaSO4(s) 
O produto sulfato de bário: BaSO4(s) é um sal branco insolúvel.
Reação química se define como a transformação que ocorre nas substâncias em relação ao seu estado inicial.
Para classificar reações químicas iremos relacionar o número de substâncias que reagem (reagentes) e o número de substâncias produzidas (produtos). Para melhor exemplificar iremos utilizar as letras: A, B, C, X, Y.
Reação de síntese ou adição: são aquelas que duas ou mais substâncias originam um único produto.
A + B → C
Reação de análise ou decomposição: nessa reação uma única substância gera dois ou mais produtos.
A → B + C
Reação de simples troca ou deslocamento: ocorre quando uma substância simples reage com uma composta originando novas substâncias: uma simples e outra composta.
A + XY → AY + X
Reação de dupla troca: dois reagentes reagem formando dois produtos. Em geral são substâncias compostas que reagem dando origem a novas substâncias também compostas.
AB + XY → AY + XB
Uma reação química é o fenômeno que ocorre quando duas ou mais substâncias se combinam e se transformam, dando origem a novas substâncias.
Existem vários critérios utilizados para classificar as reações químicas. Veja agora algumas dessas classificações:
Quanto à perda ou ganho de calor
• Reações exotérmicas – reações em que há liberação de calor, como é o caso da queima da glicose na respiração celular;
C6H12O6 + O2 → 6 CO2 + H2O + calor
• Reações endotérmicas – são aquelas que ocorrem com absorção de calor, como, por exemplo, a oxidação do gás nitrogênio;
N2 + O2 + calor →  2 NO
Quanto à espontaneidade
• Reações espontâneas – aquelas que ocorrem sem que haja necessidade de uma influência externa. A combustão é um exemplo de reação espontânea.
• Reações não espontâneas – reações que precisam ser induzidas numa direção contrária por uma influência externa. Como exemplo de reação não espontânea podemos citar a eletrólise, processo em que reações químicas são desencadeadas pela passagem de corrente elétrica.
Quanto à relação entre o número de substâncias que reagem e o número de substâncias produzidas
• Reação de síntese ou adição – duas ou mais substâncias simples reagem, produzindo uma única substância composta. Exemplo:
O2 + S →  SO2
As reações de adição se subdividem, ainda, em: síntese total, quando os reagentes são substâncias simples; e síntese parcial, quando pelo menos um dos reagentes é uma substância composta.
• Reação de análise ou decomposição– quando uma única substância é decomposta em, no mínimo, duas substâncias estruturalmente mais simples.
2 NH3 →  N2 + 3 H2
Algumas dessas reações recebem nomes mais específicos. Quando a reação de decomposição é provocada pelo calor, recebe o nome de pirólise (ou calcinação, na indústria); quando é provocada pela luz, é chamada de fotólise; e pela eletricidade, eletrólise.
• Reação de simples troca (ou de deslocamento ou de substituição) – ocorre quando uma substância simples reage com uma substância composta, produzindo uma nova substância composta e outra simples. Por exemplo:
Ca + HNO3 →  Ca(NO3)2 + H2
Observe que, na reação acima, o cálcio “trocou de posição” com o hidrogênio ao formar um dos produtos, daí o nome reação de simples troca.
• Reação de dupla troca (ou de dupla substituição) – ocorre quando duas substâncias compostas reagem e “trocam” entre si dois elementos ou dois radicais, produzindo duas novas substâncias compostas. Veja um exemplo:
HCℓ + NaOH → NaCℓ + H2O
Note que na reação acima todos os átomos foram rearranjados, formando duas novas substâncias, por isso, as reações desse tipo são chamadas de reações de dupla troca.
Quanto à reversibilidade
• Reações reversíveis – reações em que os reagentes se combinam e formam produtos, e os produtos também reagem entre si, produzindo os reagentes. Em outras palavras, são reações que ocorrem tanto direta quanto inversamente, ao mesmo tempo. Veja alguns exemplos:
NaOH →  Na+     +    OH– 
HCℓ →  H+ +   C?–
• Reações irreversíveis – são aquelas nas quais pelo menos um dos reagentes é completamente consumido ao fim da reação. As reações reversíveis ocorrem apenas num sentido, e os produtos não voltam a formar reagentes. Por exemplo:
C6H5N2Cl →   C6H5Cl  + N2
As reações químicas podem ser classificadas de várias maneiras. A mais comum é aquela que utiliza como parâmetro os tipos de substâncias reagentes e resultantes. 
Síntese ou adição 
Nesta reação, dois ou mais reagentes (A e B) se combinam, formando apenas um produto (AB).
Alguns exemplos: 
Análise ou decomposição 
É a reação em que apenas um reagente (AB) produz dois ou mais produtos (A e B). 
Alguns exemplos: 
Simples troca ou deslocamento 
É a reação em que uma substância simples se combina com uma substância composta, formando outra substância simples e outra composta. 
   ou    
Alguns exemplos: 
Dupla troca ou permutação 
Neste tipo de reação ocorre uma troca entre duas substâncias compostas que se combinam, formando duas outras substâncias compostas.
Alguns exemplos: 
Condição para que uma reação química ocorra 
Para que duas ou mais substâncias reajam quimicamente, são necessárias as seguintes condições: 
suas moléculas devem estar dispostas de modo a conseguir o maior contato possível. Geralmente substâncias no estado gasoso reagem mais fácil e rapidamente do que substâncias no estado sólido; 
os reagentes devem ter afinidade química, isto é, uma certa “tendência a reagir” reciprocamente.
Nenhum átomo “surge do nada” ou “desaparece” durante uma reação química. 
Se reações químicas são apenas um rearranjo de átomos, então, de onde vem a energia envolvida, por exemplo, numa queima?
Quando uma folha de papel queima, podemos observar que sua matéria se transforma, pois ocorre uma reação química.  Percebemos, também, que nessa reação há liberação de luz e calor, que são formas de energia. 
De onde veio essa energia que foi liberada? 
Por que ela foi liberada? 
Pode haver uma reação que, ao invés de liberar, absorva calor? 
A energia química 
As substância possuem certa quantidade de energia armazenada, denominada energia química. Essa energia é proveniente de suas ligações químicas e das forças de atração e de repulsão entre os átomos que a compõem. 
Como cada substância possui armazenada uma quantidade de energia química específica, há uma diferença entre os conteúdos energéticos de seus reagentes e de seus produtos. 
Em função da energia química de reagentes e produtos, a reação pode ocorrer segundo duas formas distintas:
	A energia dos reagentes é menor que a dos produtos. 
Neste caso os reagentes terão que ganhar energia para se transformar em produtos.
	A energia dos reagentes é maior que a dos produtos. 
Neste caso os reagentes terão de liberar energia para se transformar em produtos. 
A absorção e a liberação de energia normalmente ocorrem acompanhadas de absorção ou liberação de calor. 
Os reagentes ganham energia para se transformar em produtos com maior energia ou podem perder energia para se transformar em produtos com menor energia. 
Reações químicas que absorvem energia são chamadas endotérmicas e as que liberam energia são chamadas exotérmicas. 
Quando os produtos possuem mais energia que os reagentes, sabemos que essas reações absorveram energia, isto é, elas normalmente ganham calor para ocorrerem. Um exemplo é a queima do açúcar para fazer a calda do pudim. Ao receber calor o açúcar se transforma em calda, e sua aparência e seu sabor mudam. Para que essa reação ocorra é necessário ceder energia ao sistema. 
Já nas reações exotérmicas, a energia dos reagentes é maior que a dos produtos. Normalmente, os reagentes perdem calor para que a reação ocorra, o que acontece, por exemplo, na queima do papel. É fácil verificar que o sistema está liberando energia na forma de calor e luz. 
É importante ressaltar que nem sempre a energia liberada e absorvida ocorre na forma de calor, um exemplo é a fotossíntese, em que a absorção de energia ocorre pela presença de luz (energia luminosa).
Pode-se dizer que as reações químicas estudadas na Química Inorgânica são menos complexas do que aquelas vistas na Química Orgânica, ou seja, seguem um menor número de rotas distintas na formação dos produtos. Basicamente, pode-se classificar as reações inorgânicas em quatro grupos: síntese, análise, deslocamento e dupla-troca.
a) Síntese
Reações de síntese também são conhecidas como adição ou composição. Poderá ser total, quando os reagentes de partida forem substâncias simples, ou parcial, quando não forem. De modo geral, uma reação de síntese é caracterizada pela existência de uma menor complexidade dos reagentes e maior complexidade dos produtos, conforme mostrado abaixo:
A  +  B  → AB
Como exemplo de síntese total, pode-se mencionar a reação entre os gases hidrogênio e oxigênio, com formação de uma molécula de água; processo esse equacionado abaixo.
H2  +  1/2O2  →  H2O
b) Análise
Reações de análise também são conhecidas como decomposição ou subtração. Poderá ser total, quando os produtos gerados forem substâncias simples, ou parcial, quando não forem. De modo geral, uma reação de análise é caracterizada pela existência de uma maior complexidade dos reagentes e menor complexidade dos produtos, conforme mostrado abaixo:
AB  →  A  +  B
Como exemplo de uma análise parcial, pode-se mencionar a reação, na qual o carbonado de cálcio, quando aquecido, decompõe-se em óxido de cálcio e gás carbônico; processo esse equacionado abaixo:
CaCO3  →  CaO  +  CO2
c) Deslocamento
Reações de deslocamento também são conhecidas como simples-troca. Poderá ocorrer a substituição entre dois metais ou entre dois não metais, conforme os reagentes de partida. De modo geral, uma reação de deslocamento é caracterizada pela substituição de duas espécies entre os reagentes, estas de mesma carga elétrica (dois cátions ou dois ânions), conforme mostrado abaixo:
AB  +  C  →  AC  +  B
Como exemplo de um deslocamento entre ânions, pode-se mencionar a reação entre ácido clorídrico e gás flúor, com formação de ácido fluorídrico e liberação de gás cloro, mostrada abaixo:
2HCl  +  F2  →  2HF  +  Cl2
d) Dupla-troca
Reações de dupla-troca também são conhecidas como troca total. De modo geral, uma reação de dupla-troca pode ser identificada pela “junção” entre o cátion do primeiro reagente e o ânion do segundo e entre o cátions do segundo reagente e o ânion do primeiro, conforme mostrado abaixo:
AB  +  CD  →  AD  +  CB
Como exemplode uma dupla-troca pode-se mencionar a neutralização entre ácido clorídrico e hidróxido de sódio, com formação de cloreto de sódio e água, mostrada em sua equação abaixo:
HCl  +  NaOH  →  NaCl  +  H2O
Como o próprio nome indica, as reações orgânicas de adição ocorrem quando átomos de outros elementos são adicionados à molécula orgânica. Isso acontece principalmente em compostos insaturados, como os alcenos, alcinos e alcadienos, pois quando a reação de adição ocorre, a ligação pi entre dois átomos de carbono que realizam a ligação dupla ou tripla é quebrada e os elétrons que eles compartilhavam antes passam a ser compartilhados por meio de uma ligação covalente simples (ou sigma) com os novos átomos provenientes da substância com que a molécula reagiu.
Genericamente, as reações químicas de adição ocorrem da seguinte forma:
Reação de adição genérica
As reações de adição também podem ocorrer com ciclanos e com aromáticos. No caso dos ciclanos, preferencialmente ocorrem com eles reações orgânicas de substituição. No entanto, os ciclanos com 3 a 5 átomos de carbono possuem tensão nas suas ligações graças aos ângulos das ligações entre os carbonos. Assim, eles ficam sucessíveis a passar também por reações de adição, tendo em vista que, quanto maior for a tensão do ciclo, menor é a energia necessária para romper as ligações entre átomos de carbono. No entanto, os cicloalcanos com seis carbonos ou mais possuem as suas moléculas coplanares, o que significa que o ângulo das ligações entre carbonos fica próximo a 109º 28', o que torna a molécula mais estável, por isso, eles não realizam reações de adição.
As reações químicas de adição são muito utilizadas na produção dos monômeros que, ao passarem por reações de adição sucessivas, formam os polímeros de adição, como o PVC (policloreto e vinila) e o polietileno.
Existem quatro tipos principais de reações orgânicas de adição: adição de hidrogênio (hidrogenação), adição de halogênio (halogenação), adição de haletos de hidrogênio (hidro-halogenação) e adição de água (hidratação). Vejamos cada uma delas:
1. Adição de hidrogênio (hidrogenação ou reação de Sabatier-Sederens):
A molécula orgânica reage com o gás hidrogênio (H2) na presença de algum catalisador, como o níquel metálico, a platina ou o paládio, e os dois hidrogênios ligam-se a cada um dos carbonos que realizavam a ligação pi:
Veja abaixo um exemplo de hidrogenação de um alceno com produção de um alcano:
Exemplo de reação de hidrogenação do eteno
Essa reação também é chamada de reação de Sabatier-Sederens porque foi o químico Paul Sabatier que a descobriu em 1897. Com a ajuda de seu assistente, o químico Abbé Jean-Baptiste Senderens, Paul Sabatier ampliou o uso desse tipo de reação.
As reações de hidrogenação são muito usadas na produção de gorduras hidrogenadas. A margarina é um exemplo, pois a hidrogenação de óleos vegetais (que são predominantemente insaturados) resulta nessas gorduras (que são predominantemente saturadas).
2. Adição de halogênio (halogenação):
Os halogênios são os elementos da família 17 da Tabela Periódica. Assim, a halogenação ocorre quando a molécula orgânica reage com uma substância simples formada por esses halogênios, principalmente o cloro (Cl2), bromo (Br2) e iodo (I2), sendo ativada pela luz. Essas reações produzem um di-haleto vicinal, ou seja, os dois halogênios ficam ligados a carbonos vizinhos.
Exemplos:
H2C = CH2 + Cl — Cl → H2C — CH2
                                            |       |
                                          Cl      Cl
H3C — CH = CH — CH3 + Br —Br → H3C — CH — CH — CH3
                                                                           |         |
                                                                          Br       Br
A bromação (adição de bromo) é usada para identificar se determinado líquido é composto de alcanos ou de alcenos. Esse teste é feito adicionando-se água de bromo (Br2(aq) ou Br2/CCl4), que possui cor castanha (amarronzada). Se a solução permanecer castanha, quer dizer que a reação de bromação não ocorreu e há um alcano. Por outro lado, se ficar incolor, a reação de halogenação ocorreu, indicando a presença da insaturação, portanto, há um alceno.
O teste com água de bromo serve para identificar alcenos
3. Adição de haletos de hidrogênio (hidro-halogenação):
É a reação do hidrocarboneto com haletos de hidrogênio ou hidretos de halogênios (HX), tais como HCl, HBr ou HI.
Essas reações seguem a Regra de Markovnikov, que diz que o hidrogênio de haleto de alquila junta-se ao carbono da dupla ou tripla ligação que é mais hidrogenado, ou seja, que tem uma maior quantidade de hidrogênios ligados a ele; enquanto o halogênio do HX liga-se ao carbono da dupla ou da tripla ligação que é menos hidrogenado.
Químico russo Vladimir Vasilyevich Markovikov (1838-1904)
Exemplo:
Reação de hidro-halogenação do propeno
A hidro-halogenação do etino forma o cloroeteno ou cloreto de etila, conforme mostrado a seguir. Esse produto adicionado sucessivamente forma o polímero PVC (policloreto de vinila), que é usado na fabricação de embalagens, calçados, frascos para cosméticos, fios, cabos, tubos, conexões, laminados, dispositivos médicos, discos de vinil etc.
4. Adição de água (hidratação):
É a reação entre o hidrocarboneto e a água na presença de um catalisador e em meio ácido. Essa reação de adição também segue a regra de Markovnikov, ou seja, o hidrogênio de haleto de alquila da água junta-se ao carbono da dupla ou tripla ligação, que é mais hidrogenado, e a hidroxila (OH) da água liga-se ao carbono da dupla ou da tripla ligação que é menos hidrogenado.
 
Exemplo:
Reação de hidratação do propeno
As reações de adição ocorrem basicamente em compostos insaturados, isto é, aqueles que possuem ligações duplas ou triplas. São basicamente reações em que os elétrons da ligação pi (π) são compartilhados com átomos de outros elementos que são adicionados à molécula. Assim, a ligação dupla é desfeita e passa-se a ter no lugar uma ligação simples.
Simplificadamente: adiciona-se um reagente à molécula orgânica.
Esquema genérico das reações de adição:
Nos alcenos existem basicamente quatro tipos de reações de adição. Entenda cada um desses tipos:
(1ª) Hidrogenação ou reação de Sabatier-Senderens: ocorre a adição de átomos de hidrogênio aos carbonos da ligação dupla, na presença de um catalisador, que pode ser níquel (Ni), platina (Pt) ou paládio (Pd) em pó. Nesse caso, o produto sempre é um alcano.
No caso abaixo temos um eteno ou etileno, que sofre hidrogenação, catalisada por níquel, transformando-se em um etano:
Esse tipo de reação é usado para transformar óleos vegetais (que possuem duplas ligações em suas moléculas constituintes) em gorduras (com ligações simples), como a margarina.
(2ª) Halogenação: é a reação de halogênio (F2, Cl2, Br2 ou I2) com o alceno, em que os halogênios rompem a ligação dupla e forma-se um dialeto vicinal, isto é, os dois átomos do halogênio ligam-se a carbonos vizinhos.
(3ª) Adição de halogenidretos (ou hidro-halogenação): essa reação ocorre com ácidos halogenídricos (H-X, onde X= halogênio). Nesse caso, o hidrogênio e o halogênio são adicionados às ligações duplas dos alcenos. Tem-se, então, como produto, um haleto de alquila.
Em alcenos assimétricos, segue-se a regra de Markovnikov, que diz de maneira simplificada que o átomo de hidrogênio do HX é adicionado ao átomo de carbono da dupla que tiver a maior quantidade de hidrogênios ligados a ele.
Veja, por exemplo, o caso abaixo, em que seria possível ter dois produtos formados. No entanto, o principal – e praticamente único – produto formado é o 2-bromopropano. Note que o hidrogênio se ligou ao carbono que possui mais hidrogênios ligados a ele.
A única exceção a esta regra ocorre quando há a adição de HBr na presença de peróxidos; neste caso, é anti-Markovnikov.
(4ª) Hidratação: é adição de água catalisada por ácido, em que o produto é sempre um álcool. Esta reação também segue a regra de Markovnikov:Resumindo, como produtos dessas reações, temos:
A hidrogenação ocorre com hidrocarbonetos acíclicos insaturados, isto é, que possuem cadeias abertas com duplas ou triplas ligações, como os alcenos, alcinos e dienos. Ela pode ocorrer também em hidrocarbonetos aromáticos, pois eles possuem duplas ligações no anel, e com os ciclanos (cicloalcanos) de até cinco carbonos.
Esses compostos reagem como o gás hidrogênio na presença de algum catalisador, tais como o níquel, a platina e o paládio, sob aquecimento. Assim, ocorre uma reação de adição, em que a ligação pi (π) é quebrada, formando-se duas novas ligações simples e o hidrogênio é introduzido à molécula.
Genericamente, temos:
Reação genérica de hidrogenação 
Agora vejamos alguns exemplos:
Hidrogenação em alcenos: O produto obtido é um alcano.
Abaixo temos uma reação de hidrogenação do eteno (ou etileno) com a obtenção do etano:
Exemplo de reação de hidrogenação do eteno
Esse tipo de hidrogenação catalítica é usado pela indústria de alimentos para fabricar gorduras semissólidas, como as margarinas. Os óleos vegetais e as gorduras diferenciam-se somente pelo fato de que os óleos possuem longas moléculas com duplas ligações entre os carbonos, enquanto as gorduras possuem somente ligações simples entre seus carbonos.
Assim, para converter um óleo em uma gordura, basta realizar a hidrogenação do óleo. Dessa forma, suas ligações duplas serão quebradas e convertidas em ligações simples. O resultado é a produção das chamadas gorduras vegetais hidrogenadas.
Hidrogenação de alcinos: Visto que os alcinos possuem duas ligações pi, a sua hidrogenação completa ocorre em duas etapas, sendo que na primeira forma-se um alceno e na segunda, um alcano.
Na reação abaixo, temos a hidrogenação do propino com formação final do propano:
1ª etapa: H3C ─ C ≡ CH + H2 → H3C ─ CH ═ CH2
2ª etapa: H3C ─ CH ═ CH2 + 2 H2 → H3C ─ CH2 ─ CH3
Se quisermos que essa reação pare na 1ª etapa, devemos usar alguma substância que interrompa a ação do catalisador. 
Hidrogenação de dienos: Existem três tipos de dienos: acumulados (as duplas ligações aparecem de forma seguida), isolados (as duplas ligações estão separadas por pelo menos duas ligações simples) e conjugados (as duplas ligações aparecem de forma alternada).
A hidrogenação dos dienos acumulados e isolados ocorre da mesma forma que vimos para os alcenos, porém, em dobro, pois os dienos possuem mais insaturações. Veja dois exemplos:
* Exemplo de hidrogenação em dieno acumulado:
                                                                  H       H    H      
                                                                   │       │    │      
 H3C ─ CH ═ C ═ CH ─ CH3 + 2 H2 → H3C ─ CH ─ C ─ CH ─ CH3
                                                                   │       │     │     
                                                                   H       H    H       
* Exemplo de hidrogenação em dieno isolado:
                                                                                        H       H                H      H
                                                                                        │       │                 │      │
 H3C ─ CH ═ CH ─ CH2 ─ CH ═ CH ─ CH3 +2 H2 → H3C ─ CH ─ CH ─ CH2 ─ CH ─ CH ─ CH3
 
Já a hidrogenação dos dienos conjugados pode acontecer de duas formas: com adição 1,2 e adição 1,4. A mais comum é a adição 1,2, em que os hidrogênios adicionam-se aos carbonos que realizam a dupla ligação e em temperaturas baixas. Já a adição 1,4 ocorre em temperaturas elevadas e é quando há ressonância e aparecimento de valências livres nos carbonos 1 e 4. Veja exemplos de cada caso:
* Exemplo de adição 1,2 em dienos conjugados:
H2C  ═ CH ─ CH ═ CH2 + H2 → H2C ─ CH ─ C ─ CH ═ CH2
                                                    │      │        
                                                    H      H          
* Exemplo de adição 1,4 em dienos conjugados:
H2C  ═ CH ─ CH ═ CH2 + H2 → H2C ─ CH ═ CH  ─CH2
                                                    │                      │        
                                                    H                      H          
Hidrogenação de aromáticos: As ligações pi do anel benzênico são quebradas e os átomos de hidrogênio adicionam-se aos carbonos que realizam essas ligações.
A seguir é mostrado esse tipo de hidrogenação total:
Reação de hidrogenação total do benzeno
Hidrogenação de ciclanos: Ocorre a formação de um alcano.
Exemplo: Hidrogenação do ciclopropano:
Reação de hidrogenação do ciclopropano
As reações de halogenação referem-se àquelas onde um átomo de qualquer elemento da família 7A (halogênios – F, Cl, Br e I) substitui um átomo de hidrogênio, ou ainda, reduz a insaturação de uma ligação entre carbonos (pela eliminação de uma ligação pi).
A halogenação pode se apresentar como uma substituição (quando realmente um átomo de hidrogênio dá lugar a um de halogênio) ou adição (quando reduz o número de ligações pi entre carbonos e preserva o número de átomos de hidrogênio).
Halogenação por Adição
Moléculas orgânicas que possuem, pelo menos, uma ligação insaturada (dupla ou tripla) participam de reações de adição quando em contato com halogênios (sob sua forma molecular ou como haletos de hidrogênio – HX).
De acordo com a regra de Markovnikov, ao adicionar um haleto de hidrogênio do tipo HX, o hidrogênio liga-se ao carbono mais hidrogenado da ligação insaturada. Ao ponto que o halogênio liga-se ao outro carbono (menos hidrogenado).
Como exemplo, observe a reação de adição entre o propileno (propeno – de acordo com a nomenclatura da IUPAC) e cloreto de hidrogênio:
Assim como é prevista pela regra de Markovnikov, o hidrogênio da molécula de HCl liga-se ao carbono 1 da molécula de propeno (mais hidrogenado da ligação dupla), enquanto que o cloro liga-se ao carbono 2 (secundário).
Entretanto, nem sempre a regra de Markovnikov é seguida. Um exemplo é a formação do brometo de isopropila, onde o hidrogênio da molécula de HBr liga-se ao carbono secundário (menos hidrogenado da insaturação):
Quando a espécie a ser halogenada é um alcino, poderá ser formado um produto duplamente halogenado (dihaleto) caso o reagente HX esteja em excesso.
O esquema abaixo representa a halidrificação (adição de HX) de uma molécula de metil-acetileno com brometo de hidrogênio em excesso:
Como ainda há brometo de hidrogênio no meio, ocorre outra reação de halogenação por adição de HBr:
Halogenação por Substituição
Quando um alcano ou aromático reage com uma molécula de halogênio, ocorre a denominada reação de substituição. Pois, apenas um dos átomos da molécula halógena se liga à molécula orgânica. Assim, um hidrogênio migra e um haleto de hidrogênio é formado como produto.
Observe o exemplo da bromação de uma molécula de propano:
Como pode ser visto, dois produtos diferentes (isômeros) podem ser obtidos. Entretanto, pode-se inferir que a segunda forma é a mais abundante: pois, é obtido experimentalmente que há aumento da tendência do hidrogênio ser substituído quando há aumento do número de ligações saturadas de um átomo de carbono. Assim, um hidrogênio ligado a um carbono terciário tem maior possibilidade de ser substituído por um halogênio em relação a um hidrogênio de carbono secundário ou primário da mesma molécula.
Nos aromáticos, a halogenação raramente ocorre na falta de catalisadores. Pois estes auxiliam na “migração” do halogênio através de um ataque eletrófilo ao anel (de acordo com a teoria ácido-base de Lewis):
O texto Reações de Adição mostrou que estes tipos de reações orgânicas são denominados desta forma porque se adiciona um reagente à molécula orgânica através da quebra de ligações entre carbonos. Neste texto foi mostrado o caso dos alcenos, já aqui iremos considerar como isso ocorre com os alcinos, ou seja, com aqueles hidrocarbonetos (formados apenas por átomos de carbono e hidrogênio) que possuem uma ligação tripla.
O ponto vulnerável dos alcinos é exatamentea ligação tripla, onde as ligações do tipo pi (π) podem ser quebradas uma (adição parcial) ou duas vezes (adição total) e originar, respectivamente, novos compostos com ligações duplas (alcenos) ou simples (alcanos).
Vejamos os casos de reações de adição em alcinos:
1. Adição de hidrogênio ou hidrogenação:
Neste caso, a molécula de H2 é adicionada ao alcino com o uso de um catalisador, que geralmente são os metais níquel (Ni) em pó, platina (Pt) ou paládio (Pd). Devido à necessidade do uso de um catalisador, essa reação também é chamada de hidrogenação catalítica e ela ocorre em etapas: na primeira etapa, obtém-se um alceno, e, na segunda etapa, que é mais lenta, obtém-se um alcano.
Se o catalisador usado for forte, como o níquel e a platina, a reação produz diretamente o alcano. O paládio misturado com BaSO4 é um catalisador fraco e produz o alceno. Pode-se também utilizar um inibidor parcial do catalisador para se chegar somente até o alceno. Essa reação também se processa sob altas pressões e temperaturas.
A seguir, temos a adição do hidrogênio ao etino, produzindo o eteno e depois o etano:
2. Adição de halogênios ou halogenação:
Rompe-se um ligação pi do alcino e adiciona-se à molécula dois átomos de halogênios (elementos da família 17A da Tabela Periódica, sendo que os mais utilizados são: Cl2 e Br2), formando um di-haleto vicinal, o que significa que dois átomos de halogênios estão ligados a átomos de carbonos vizinhos. A reação pode continuar, rompendo a outra ligação pi e acrescentando mais dois átomos de halogênios à molécula.
No exemplo abaixo, temos este tipo de adição ao propino:
                                               Cl     Cl                               Cl    Cl
                                                │     │                                │     │
H ─ C ≡ C ─ CH3 + Cl2 → H ─ C ═ C ─ CH3 + Cl2 → H ─ C ─ C ─ CH3
                                                                                          │     │
                                                                                         Cl    Cl
        ALCINO                      DI-HALETO                        TETRA-HALETO                         
            
3. Adição de haletos de hidrogênio (halogenidretos ou hidro-halogenação):
Aqui se adiciona ao alcino um haleto de hidrogênio,  sendo que também pode ocorrer a adição parcial e a total. Um aspecto importante desse tipo de reação é que ela segue a regra de Markovnikov, ou seja, o hidrogênio se liga ao carbono mais hidrogenado (com mais átomos de hidrogênio ligados) e o halogênio se liga ao carbono menos hidrogenado.
Na hidro-halogenação total forma-se um di-halogeneto gêmico, isto é, um composto que possui dois átomos de halogênio ligados ao mesmo carbono.
Observe:
                                                 H     Br                                H     Br                                
                                                 │     │                                  │     │
H ─ C ≡ C ─ CH3 + HBr → H ─ C ═ C ─ CH3 + HBr → H ─ C ─ C ─ CH3
                                                                                             │     │
                                                                                             H     Br                               
        ALCINO                          HALETO                            DI-HALOGENETO GÊMICO
Um exemplo importante desse tipo de reação é a que ocorre quando se adiciona cloreto de hidrogênio ao etino, formando o cloroeteno ou monocloreto de vinila, que é o monômero que forma o polímero policloreto de vinila, mais conhecido pela sigla PVC.
                                     H     Cl                            H     Cl                                
                                             │     │                            │     │
H ─ C ≡ C ─ H + HCl → H ─ C ═ C ─ H + HCl → H ─ C ─ C ─ H
                                                                                   │     │
                                                                                   H     Cl                               
   ETINO                       CLOROETENO          1,1-DICLOROETANO
                                  (monômero do PVC)         
O PVC é uma substância muito utilizada na indústria para a fabricação de vários produtos, como sandálias, frascos de remédios, dispositivos médicos, calças plásticas para bebês, bolsas, revestimentos de fios, brinquedos, forração de móveis, estofados de automóveis, capas de chuva, sapatos plásticos, discos de vinil, pisos, filmes para embalagens, tubos usados em tubulações para água e esgoto etc.
4. Adição de água (hidratação):
Nessa reação, a água reage com o alcino, formando inicialmente um enol, que sofre um rearranjo molecular e transforma-se em aldeído (no caso de alcinos menores que o acetileno). O enol e o aldeído permanecem em equilíbrio dinâmico com predominância do aldeído. Este é um caso de Isomeria Constitucikonal Dinâmica ou Tautomeria.
Exemplo:
No caso de alcinos maiores que o acetileno, segue-se a regra de Markovnikov e o enol dá origem a uma cetona:
Com a insaturação nos alcenos é possível a união da molécula a outros átomos (reação de adição), deixando a molécula de um alqueno bem mais reativa que a de um alcano, como exemplo: o gás etileno que acrescenta cloro (à temperatura ambiente, sem necessidade de luz) resultando no líquido dicloroetano. Por se transformarem em hidrocarbonetos gasosos em di-haletos líquidos, os alquenos foram denominados olefinas, que são formadoras de óleos. 
A adição eletrofílica é um tipo de adição feita nos alquenos, fazendo com que os hidrocarbonetos etilênicos funcionem como base de Lewis. Já todos os receptores de elétrons são denominados agentes eletrofílico, portando-se como ácido de Lewis. 
Os grupos que fornecem agente eletrofílico são: 
Cl2, Br2, I2, HI, HBr, HCl , H2SO4, HOCl
Considerando o grupo AB, podemos observar que a molécula AB se decompõe, formando o seguinte par d íons:
Na primeira fase ocorre o ataque dos átomos de carbono insaturado pelo íon positivo A+. Cria-se uma espécie intermediária (íon carbônio) junto com uma carga positiva no outro átomo de carbono. 
Vejamos: 
Na segunda fase, o íon carbônio combina-se com o íon B–. 
Vejamos: 
A velocidade é controlada pela primeira fase.
A) Cloração do eteno 
1° fase 
2° fase
A adição é trans, onde os átomos de cloro chegam mais perto da molécula por lados opostos e o átomo de cloro do íon carbônio é considerado um pólo negativo que repele o íon Cl -, que ataca o íon carbônio pelo outro lado. Não pode ser comprovado tal experimento, pelo fato da possibilidade de uma livre rotação em volta da ligação simples, já na adição em compostos cíclicos a rotação irá se restringir através do ciclo, onde o produto inicial da adição é o trans.
B) Adição de haletos de hidrogênio (HX) 
B.1) Regra de Markovnikov
 “Nas reações de adição, o elemento eletropositivo (geralmente o hidrogênio) tem a propriedade de fixar-se no carbono mais hidrogenado”.
B.2) Mecanismo da Reação de Markovnikov
Portanto podemos concluir que quanto mais ácida a substância que atacar o alceno, maior será a reatividade. Com isso a ordem decrescente facilitará a adição. 
Vejamos: 
HI > HBr > HCl