- O ácido esquárico é um ácido diprótico e ambos os protons são mais acídicos do que o ácidos acético. No diânion obtido com a perda dos dois protons, todas a ligações carbon-carbono têm comprimentos iguais. O acontece para as ligações carbonoxigênio. Explique estas afirmações com base na teoria de ressonância
Passo 1
O enunciado trata do ácido esquárico (fórmula molecular
), que é diprótico e cujos prótons são mais ácidos que os do ácido acético. Além disso, no diânion resultante da perda dos dois prótons (íon
), observa-se que todas as ligações carbono–carbono têm o mesmo comprimento, e o mesmo ocorre com as ligações carbono–oxigênio. Vamos usar a teoria da ressonância para explicar por que a conjugada de cada etapa de desprotonação é tão estabilizada e por que isso igualiza os comprimentos de ligação.
Passo 2
Quando o ácido esquárico perde o primeiro próton forma-se o monoânion
. Esse ânion pode ser representado por várias estruturas de ressonância em que a carga negativa está distribuída entre quatro oxigênios e, indiretamente, entre os quatro carbonos do anel. Cada uma dessas formas contribui para o híbrido real, diminuindo densidade eletrônica localizada e estabilizando fortemente o ânion. No ácido acético (
) só há duas formas de ressonância para o acetato (
), logo a estabilidade relativa do monoânion do esquárico é bem maior, o que faz o primeiro próton ser mais ácido.
Passo 3
Ao perder o segundo próton, forma-se o diânion
. Nesse caso há ainda mais estruturas de ressonância possíveis: a carga negativa pode saltar ciclicamente entre cada um dos quatro oxigênios, criando 4 pares de estruturas equivalentes. O híbrido de ressonância resultante tem a carga igualmente dispersa, de modo que cada ligação C–O fica com ordem de ligação intermediária entre simples e dupla. Analogamente, a deslocalização forçada pelo anel faz cada ligação C–C ter ordem intermediária também (um “meio duplo/meio simples” em todos os quatro lados).
Passo 4
Como a ressonância no diânion leva a um híbrido em que nenhum carbono ou oxigênio carrega carga negativa exclusivamente, todas as ligações C–C passam a ter a mesma ordem de ligação (porosidade eletrônica igual em cada aresta do quadrado) e todas as ligações C–O ficam equivalentes. Isso explica experimentalmente que, no cristal ou no estado gasoso, medem-se comprimentos idênticos para todas as ligações C–C e para todas as ligações C–O nesse diânion.
Resposta
A maior acidez dos prótons do ácido esquárico comparada ao ácido acético decorre da enorme estabilização por ressonância do monoânion e do diânion, que distribuem carga negativa sobre quatro oxigênios e quatro carbonos. No diânion, essa deslocalização igualiza as ordens de ligação em todo o anel, tornando todas as ligações C–C e todas as ligações C–O equivalentes em comprimento.