Para cada par de nucleófilos abaixo, determine qual o mais forte.
Passo 1
O enunciado pede que eu determine qual dos dois nucleófilos é mais forte:
ou
. As informações dadas são apenas as duas espécies químicas:
(água, neutra) e
(hidróxido, íon negativo).
Passo 2
O que é um nucleófilo?
Um nucleófilo é uma espécie capaz de doar um par de elétrons para formar uma nova ligação química — ou seja, é um doador de elétrons (conceito de Lewis). Em provas costuma-se usar a palavra “força nucleofílica” para indicar com que facilidade essa espécie ataca um centro eletrofílico e forma ligação.
Um nucleófilo é uma espécie capaz de doar um par de elétrons para formar uma nova ligação química — ou seja, é um doador de elétrons (conceito de Lewis). Em provas costuma-se usar a palavra “força nucleofílica” para indicar com que facilidade essa espécie ataca um centro eletrofílico e forma ligação.
Passo 3
Quais fatores governam a nucleofilicidade (explicação didática e simples):
- Carga: espécies com carga negativa têm maior densidade eletrônica disponível para doar. Assim, entre espécies muito parecidas, a forma carregada (ânion) costuma ser mais nucleofílica que a forma neutra. Ex.:
versus . - Basicidade: normalmente nucleofilicidade e basicidade andam juntas (espécies mais básicas tendem a ser melhores nucleófilos), embora não sejam exatamente o mesmo conceito. Basicidade é tendência a aceitar próton; nucleofilicidade é tendência a atacar átomos eletrófilos.
- Solvatação (solvente): em solventes proticos (como água), ânions pequenos e fortemente solvatados perdem parte da sua “agressividade” porque moléculas do solvente se ligam a eles. Ainda assim, a diferença entre um ânion e a forma neutra costuma permanecer significativa. Em solventes apróticos a solvatação é menor e a diferença pode até aumentar a favor do ânion.
- Eletronegatividade e tamanho: menos eletronegativos e maiores (mais polarizáveis) costumam ser melhores nucleófilos em solventes próticos para haletos por exemplo. Mas no nosso caso as duas espécies têm o mesmo elemento central (oxigênio), então o fator carga domina.
Passo 4
Aplicando os fatores a
e
:
- Carga:
tem carga negativa; é neutra. Tudo mais igual, o ânion tem maior densidade eletrônica para doar — favorece nucleofilicidade de . - Basicidade:
é muito mais básico que . Em termos de ácido conjugado, a água tem ; isso implica que é a base conjugada forte da água. Como regra prática: base mais forte → nucleófilo mais forte (aqui vale claramente). - Solvatação: em água o
é solvatado, o que atenua um pouco sua reatividade, mas ainda assim continua muito mais reativo que . Em solventes apróticos essa vantagem do ânion costuma ser ainda maior.
Passo 5
Exemplo concreto (para visualizar na prova): reação de substituição nucleofílica com um haleto alquila simples, por exemplo
.
Reação com :
Reação com
Esta reação SN2 ocorre rapidamente porque
ataca o carbono eletrofílico.
Reação com :
Reação com
Para que a água reaja de forma comparável costuma-se precisar de condições especiais (altas concentrações, ativação do substrato, ou transformação prévia em um nucleófilo mais forte). Isso ilustra que
é bem mais eficiente como nucleófilo.
Passo 6
Resumo conceitual para você decorar e usar na prova:
- Se tiver uma comparação entre uma base neutra e a sua forma aniónica (ex.:
vs ), o ânion é o nucleófilo mais forte por ter carga negativa e maior densidade eletrônica disponível. - Em solventes proticos a solvatação reduz, mas não elimina, essa vantagem: ainda assim
> . - Dica prática: quando vir
vs (mesmo elemento), escolha geralmente como nucleófilo mais forte.