Classifique os seguintes compostos em ordem crescente de basicidade: \mathrm{CH}_{3} \mathrm{O}^{-}, \mathrm{CH}_{3} \overline{\mathrm{~N}} \mathrm{H}, \mathrm{CH}_{3} \overline{\mathrm{C}} \mathrm{H}_{2}
Passo 1
O enunciado pede para classificar, em ordem crescente de basicidade, os três compostos fornecidos. Os compostos dados são: \mathrm{CH}_3\mathrm{O}^-, \mathrm{CH}_3\overline{\mathrm{N}}\mathrm{H} e \mathrm{CH}_3\overline{\mathrm{C}}\mathrm{H}_2.
Vou trabalhar com a interpretação usual desses símbolos:
\mathrm{CH}_3\mathrm{O}^- = íon metóxido (alcóxido), carga negativa no oxigénio.
\mathrm{CH}_3\overline{\mathrm{N}}\mathrm{H} = base com par eletrónico no nitrogénio (interpreto como a amina metílica, isto é, a forma neutra com par livre em N).
\mathrm{CH}_3\overline{\mathrm{C}}\mathrm{H}_2 = caraníon (carga negativa no carbono), isto é, uma espécie carbaniónica (como \mathrm{CH}_3\mathrm{CH}_2^-).
O objetivo é ordenar essas três espécies do menos básico para o mais básico.
Passo 2
Primeiro, o que é basicidade (explicação didática):
Em química ácido-base no estilo Brønsted, uma base é uma espécie que aceita um protão (\mathrm{H}^+).
Quanto “mais facilmente” uma espécie aceita um protão, mais básica ela é.
Uma maneira prática e muito utilizada nas provas para comparar basicidades é olhar para os pK_a dos ácidos conjugados: quanto maior o pK_a do ácido conjugado, mais forte é a base correspondente. Vou identificar os ácidos conjugados de cada espécie:
Ácido conjugado de \mathrm{CH}_3\mathrm{O}^- é \mathrm{CH}_3\mathrm{OH} (metanol).
Ácido conjugado de \mathrm{CH}_3\overline{\mathrm{N}}\mathrm{H} (a amina) é \mathrm{CH}_3\mathrm{NH}_3^+ (íon amónio metílico).
Ácido conjugado de \mathrm{CH}_3\overline{\mathrm{C}}\mathrm{H}_2 (carbaníon) é \mathrm{CH}_3\mathrm{CH}_3 (etano).
Passo 3
Valores de pK_a aproximados (esses números são frequentemente usados em exames como referência rápida; não precisa decorar muitas casas decimais, mas saber a ordem de grandeza ajuda):
pK_a\big(\mathrm{CH}_3\mathrm{NH}_3^+\big)\approx 10{,}6.
Interpretação: o ácido conjugado com maior pK_a é menos ácido e, portanto, a base correspondente é mais forte. Assim, a ordem de força básica (do mais forte para o mais fraco) segue a ordem dos pK_a decrescentes: etano (50) → metanol (16) → íon amónio metílico (10,6). Convertendo isso para as bases originais: carbaníon > alcóxido > amina neutra.
Passo 4
Agora explico por que, qualitativamente, isso faz sentido físico (para você entender na prova):
Presença de carga: espécies carregadas negativamente tendem a ser bases mais fortes do que neutras porque já têm excesso de electrões disponíveis para ligar um protão. Assim, tanto \mathrm{CH}_3\mathrm{O}^- quanto \mathrm{CH}_3\overline{\mathrm{C}}\mathrm{H}_2 são, em princípio, mais básicas que a amina neutra \mathrm{CH}_3\overline{\mathrm{N}}\mathrm{H}.
Estabilização do par de electrões (electronegatividade): o oxigénio é mais electronegativo que o carbono, logo uma carga negativa fica mais estabilizada em O do que em C. Uma carga mais estabilizada corresponde a uma base menos “ansiosa” por protonar-se. Por isso, apesar de \mathrm{CH}_3\mathrm{O}^- ser muito básico, um carbaníon \mathrm{CH}_3\overline{\mathrm{C}}\mathrm{H}_2 (com carga no carbono, menos capaz de estabilizar a carga) é ainda mais básico: o carbono “não gosta” de carregar electrões negativos e tende a agarrar um protão mais fortemente.
Exemplo prático que ajuda na prova: o metano (\mathrm{CH}_4) é um ácido extremamente fraco (pK_a\approx 50), então a sua base conjugada (\mathrm{CH}_3^-, o carbaníon) é extremamente forte — por isso, carbanións são bases muito mais fortes que alcóxidos ou aminas.
Passo 5
Conclusão lógica (ordenando do menos básico para o mais básico):
A amina neutra \mathrm{CH}_3\overline{\mathrm{N}}\mathrm{H} é a menos básica dos três (porque o seu ácido conjugado tem o menor pK_a).
Em seguida vem o alcóxido \mathrm{CH}_3\mathrm{O}^- (é um íon negativo, portanto bem básico, mas o oxigénio estabiliza melhor a carga que o carbono).
O mais básico é o carbaníon \mathrm{CH}_3\overline{\mathrm{C}}\mathrm{H}_2 (carga negativa no carbono, muito pouco estabilizada, por isso aceita protões com grande facilidade).