EQUILÍBRIO DE PARTIÇÃO E DIMERIZAÇÃO DE ÁCIDOS CARBOXÍLICOS

1 – Introdução:
As ligações de hidrogênio desempenham um importante papel no estudo de compostos orgânicos, inorgânicos e bioquímicos e são formadas quando um átomo de hidrogênio está ligado a outro átomo altamente eletronegativo, como oxigênio, nitrogênio e flúor. As ligações de hidrogênio ocorrem em compostos de estrutura complexa, tais como proteínas, mas também em moléculas pequenas, como H2O e HF. É também conhecido que ácidos carboxílicos tendem a dimerizar, por ligações de hidrogênio intermoleculares, e essa dimerização ocorre preferencialmente em solução com solventes não polares. Quando a cadeia carbônica do ácido carboxílico é pequena e alifática, a dimerização ocorre largamente em temperatura ambiente.

Adicionando-se o ácido salicílico (S) a um sistema bifásico consistuído de água e um solvente orgânico (no presente experimento, tolueno), o ácido se dissolve em ambas as fases distribuindo-se entre elas. Em princípio, a dimerização ocorrerá, em diferentes extensões, nas fases aquosa (aq) e orgânica (org), portanto três processos de equilíbrio devem ser considerados:
S_((aq) )= 1/(2 S_(2(aq)) ) K_0=〖[S_2(aq) ]〗^(1/2)/([S_((aq) )]) dimerização na fase aquosa
S_((aq) )= S_((org)) K_1=〖[S_((org) )]〗^ /([S_((aq) )]) partição
S_((org) )= 1/(2 S_(2(org)) ) K_2=〖[S_2(org) ]〗^(1/2)/([S_((org) )]) dimerização na fase orgânica
Considerando as várias espécies presentes no meio, a concentração total de ácido (S) nas fases aquosa e orgânica é dada por:

C_((aq) )=2[S_2(aq) ]+〖[S〗_((aq) )]
C_((org) )=2[S_2(org) ]+〖[S〗_((org) )]
Logo, tem-se:
C_((org))/C_((aq)) =(〖2K_1〗^2 〖K_2〗^2 [〖S_((aq) )]〗^2+K_1 [S_((aq) )])/(〖〖2K〗_0〗^2 〖〖[S〗_((aq))]〗^2+〖[S〗_((aq))]) (Equação 1)
Em soluções suficientemente diluídas, a dimerização em solução aquosa pode ser desprezada, ou seja, K0 ≈0. Com isso, a Equação 1 se reduz a: