FENOLFTALEÍNA (C20H14O4): ESTRUTURA QUÍMICA, PROPRIEDADES - QUÍMICA - 2024

A fenolftaleína é um corante orgânico, que por sua vez é um diprótico ácido fraco, usado em muitas determinações titulométricas como indicador ácido-básico. Ou seja, se for um ácido diprótico, em solução pode perder dois íons H ⁺ e, para ser um indicador, deve ter a propriedade de ser colorido na faixa de pH que está sendo avaliada.

Em meio básico (pH> 8), a fenolftaleína é de cor rosa, que pode se intensificar para um vermelho púrpura (conforme ilustrado na imagem a seguir). Para ser usado como um indicador ácido-básico, não deve reagir mais rapidamente com o OH ^{- no} meio do que os analitos a serem determinados.

Além disso, por se tratar de um ácido muito fraco, a presença dos grupos -COOH está excluída e, portanto, a fonte dos prótons ácidos são dois grupos OH ligados a dois anéis aromáticos.

Fórmula

A fenolftaleína é um composto orgânico cuja fórmula química condensada é C ₂₀ H ₁₄ O ₄. Embora não seja suficiente descobrir quais grupos orgânicos ele possui, as insaturações podem ser calculadas a partir da fórmula, para começar a elucidar seu esqueleto.

Estrutura química

A estrutura da fenolftaleína é dinâmica, o que significa que ela sofre alterações dependendo do pH de seu ambiente. A imagem superior ilustra a estrutura da fenolftaleína no intervalo de 0

É o anel pentagonal que sofre as maiores modificações. Por exemplo, em um meio básico, quando um dos grupos OH dos anéis fenólicos é desprotonado, sua carga negativa (-O ^-) é atraída pelo anel aromático, "abrindo" o anel pentagonal no novo arranjo de suas ligações.

Aqui, a nova carga negativa está localizada em -COO ^-, que é "destacada" do anel pentagonal.

Então, após aumentar a basicidade do meio, o segundo grupo OH dos anéis fenólicos é desprotonado e a carga resultante é deslocalizada por toda a estrutura molecular.

A imagem inferior resume o resultado das duas desprotonações no meio básico. É esta estrutura a responsável pela coloração rosa familiar da fenolftaleína.

Os elétrons que “viajam” através do sistema π conjugado (representado pelas ligações duplas ressonantes) são absorvidos no espectro visível, especificamente no comprimento de onda amarelo, refletindo a cor rosa que atinge os olhos do observador.

A fenolftaleína possui um total de quatro estruturas. Os dois anteriores são os mais importantes em termos práticos e são abreviados como: H ₂ In e In ^2-.

Formulários

Função de indicador

A fenolftaleína é usada em análises químicas como um indicador visual para determinar o ponto de equivalência em reações de neutralização ou titulações ácido-base. O reagente para essas titulações ácido-base é preparado 1% dissolvido em álcool 90%.

A fenolftaleína tem 4 estados:

- Em meio fortemente ácido apresenta cor laranja (H ₃ In ⁺).

- À medida que o pH aumenta e se torna ligeiramente básico, a solução torna-se incolor (H ₂ In).

- Na forma aniônica, quando ocorre a perda do segundo próton, ocorre uma mudança de cor na solução de incolor para vermelho arroxeado (In ^2-), isso em decorrência do aumento do pH entre 8,0 e 9,6.

- Em meio fortemente básico (pH> 13), a coloração é incolor (In (OH) ^3-).

Esse comportamento tem permitido o uso da fenolftaleína como indicativo da carbonatação do concreto, o que faz com que o pH varie para um valor entre 8,5 a 9.

Além disso, a mudança de cor é muito abrupta; isto é, que o ânion rosa In ^2- é produzido em alta velocidade. Consequentemente, isso permite que seja um candidato a indicador em muitas determinações volumétricas; por exemplo, o de um ácido fraco (ácido acético) ou forte (ácido clorídrico).

Usos na medicina

A fenolftaleína foi usada como agente laxante. Porém, há literatura científica que indica que alguns laxantes que contêm fenolftaleína como ingrediente ativo - que atua inibindo a absorção de água e eletrólitos no intestino grosso, promovendo evacuações - podem ter efeitos negativos.

O uso prolongado desses fármacos contendo fenolftaleína está associado à produção de diversos distúrbios da função intestinal, pancreatite e até câncer, produzidos principalmente em mulheres e em modelos animais usados ​​para o estudo farmacológico desse composto químico.

A fenolftaleína quimicamente modificada, para posteriormente transformá-la em seu estado reduzido, é utilizada como reagente em exames forenses que permitem determinar a presença de hemoglobina em uma amostra (teste de Kastle-Meyer), o que não é conclusivo devido à presença de falsos positivos.

Preparação

É formado a partir da condensação de anidrido ftálico com fenol, na presença de ácido sulfúrico concentrado, e de uma mistura de cloretos de alumínio e zinco como catalisadores de reação:

A substituição eletrofílica aromática é o mecanismo que governa essa reação. Em que consiste? O anel fenólico (molécula à esquerda) tem carga negativa graças ao átomo de oxigênio rico em elétrons, capaz de fazer qualquer par livre deles passar pelo “circuito eletrônico” do anel.

Por outro lado, o carbono do grupo C = O do anidrido ftálico é altamente desprotegido, devido ao fato de que o anel ftálico e os átomos de oxigênio subtraem a densidade eletrônica, portando uma carga parcial positiva. O anel fenólico, rico em elétrons, ataca esse carbono pobre em elétrons, incorporando o primeiro anel à estrutura.

Este ataque ocorre preferencialmente na extremidade oposta do carbono ligado ao grupo OH; esta é a posição - pare.

O mesmo acontece com o segundo anel: ele ataca o mesmo carbono e a partir dele uma molécula de água gerada graças ao meio ácido é liberada.

Dessa forma, a fenolftaleína nada mais é do que uma molécula de anidrido ftálico que incorporou dois anéis fenólicos em um de seus grupos carbonila (C = O).

Propriedades

Sua aparência física é a de um sólido branco com cristais triclínicos, freqüentemente aglomerados ou em forma de agulhas rômbicas. É inodoro, mais denso que a água líquida (1,277 g / mL a 32 ºC) e muito pouco volátil (pressão de vapor estimada: 6,7 x 10 ^-13 mmHg).

É muito pouco solúvel em água (400 mg / l), mas muito solúvel em álcoois e éter. Por este motivo, recomenda-se diluí-lo em etanol antes de ser usado.

É insolúvel em solventes aromáticos, como benzeno e tolueno, ou em hidrocarbonetos alifáticos, como n-hexano.

Ele derrete a 262,5ºC e o líquido tem ponto de ebulição de 557,8 ± 50,0ºC à pressão atmosférica. Esses valores são indicativos de fortes interações intermoleculares. Isso se deve às ligações de hidrogênio, bem como às interações frontais entre os anéis.

Seu pKa é 9,7 a 25ºC. Isso se traduz em uma tendência muito baixa de se dissociar em meio aquoso:

H ₂ In (aq) + 2H ₂ O (l) <=> In ^2- (aq) + 2H ₃ O ⁺

Este é um equilíbrio em meio aquoso. No entanto, aumentar os íons OH ^- na solução diminui a quantidade de H ₃ O ^{+ presente}.

Consequentemente, o equilíbrio muda para a direita, para produzir mais H ₃ O ⁺. Dessa forma, sua perda inicial é recompensada.

Como mais base é adicionada, o equilíbrio continua a deslocar para a direita, e assim por diante até que não há mais nada do H ₂ Em espécies. Nesse ponto, a espécie In ² colore a solução em rosa.

Por último, a fenolftaleína se decompõe quando aquecida, emitindo uma fumaça acre e irritante.

Referências

1. Fitzgerald, Lawrence J.; Gerkin, Roger E. Acta Crystallographica Section C (1998) 54, 535-539. Obtido em 13 de abril de 2018, em: crystallography-online.com
2. Herrera D., Fernández c. et al (2015). Laxantes fenolftaleínicos e sua relação com o desenvolvimento do câncer. Obtido em 13 de abril de 2018, em: uv.mx
3. Pan Reac AppliChem. (2015). Obtido em 13 de abril de 2018, em: aplichem.com
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5. Patricia F. Coogan, Lynn Rosenberg, Julie R. Palmer, Brian L. Strom, Ann G. Zauber, Paul D. Stolley, Samuel Shapiro; Laxantes de fenolftaleína e risco de câncer, JNCI: Journal of the National Cancer Institute, Volume 92, Issue 23, 6 December 2000, Pages 1943–1944, doi.org
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