Colocar em ordem crescente de estabilidade: \mathrm{CH}_{3} \mathrm{CH}_{2}^{-}, \mathrm{CH}_{2} \mathrm{CH}^{-}, \mathrm{HC}_{2}^{-}. Explique.

Passo 1

O enunciado pede: “Colocar em ordem crescente de estabilidade” para os ânions dados. As espécies fornecidas são (escrevo exatamente como no enunciado):
\mathrm{CH_{3}CH_{2}^{-}}, \mathrm{CH_{2}CH^{-}} e \mathrm{HC_{2}^{-}}.
O que preciso entregar: uma sequência do menos estável para o mais estável, com explicação didática do porquê.

Passo 2

Vamos entender o que significa “estabilidade” de um ânion carbônico. Um ânion tem carga negativa localizada em um átomo de carbono; essa carga é mais bem estabilizada quanto:
  • maior for a eletroafinidade / eletronegatividade efetiva do átomo que carrega a carga, e
  • maior for a deslocalização (resonância) da carga, quando aplicável.
Para carbanions ligados só a carbonos (sem ressonância extra aqui), a eletronegatividade efetiva do carbono depende da sua hibridização: carbonos com maior caráter s seguram elétrons mais perto do núcleo e, portanto, estabilizam melhor carga negativa.

Passo 3

Explicar o conceito de hibridização e "caráter s":
  • Um orbital híbrido sp^n tem fração de caráter s igual a \dfrac{1}{1+n}.
    • Para sp^3: fração s=\dfrac{1}{1+3}=\dfrac{1}{4}=25\%.
    • Para sp^2: fração s=\dfrac{1}{1+2}=\dfrac{1}{3}\approx33{,}3\%.
    • Para sp: fração s=\dfrac{1}{1+1}=\dfrac{1}{2}=50\%.
  • Quanto maior a porcentagem de caráter s, mais “próximo do núcleo” está o elétron que carrega a carga negativa e maior é a estabilização dessa carga.

Passo 4

Determinar a hibridização do carbono que contém a carga em cada espécie (mostrando o raciocínio):
  • \mathrm{CH_{3}CH_{2}^{-}}: o carbono com carga está ligado a três outros átomos por ligações simples (três ligações \sigma para H/H/C), logo é sp^3.
    • Conclusão: ânion etílico \Rightarrow carbono carregado é sp^3.
  • \mathrm{CH_{2}CH^{-}}: aqui a notação corresponde ao íon vinylico \mathrm{CH_2=CH^-} (carbono com carga faz parte de uma ligação dupla), o carbono carregado participa de uma dupla ligação, então sua hibridização é sp^2.
    • Conclusão: ânion vinylico \Rightarrow carbono carregado é sp^2.
  • \mathrm{HC_{2}^{-}}: corresponde ao ânion acetilida \mathrm{HC\equiv C^-}, onde o carbono carregado participa de uma tripla ligação (ou seja, ligação tripla com o outro carbono), logo é sp.
    • Conclusão: ânion acetilida \Rightarrow carbono carregado é sp.

Passo 5

Usar o argumento do caráter s para comparar estabilidade:
  • Como visto, sp tem 50\% de caráter s, sp^2 tem \approx33{,}3\% e sp^3 tem 25\%.
  • Maior caráter s \Rightarrow maior eletronegatividade efetiva do carbono híbrido \Rightarrow maior estabilização da carga negativa.
  • Portanto, em ordem de estabilidade (do menor para o maior): sp^3 < sp^2 < sp.
Aplicando aos nossos ânions:
  • \mathrm{CH_{3}CH_{2}^{-}} é sp^3 (menos estável),
  • \mathrm{CH_{2}CH^{-}} é sp^2 (intermediário),
  • \mathrm{HC_{2}^{-}} é sp (mais estável).

Passo 6

Argumento alternativo (útil na prova): comparar os pK_a dos ácidos conjugados.
  • Ácido conjugado de \mathrm{CH_{3}CH_{2}^{-}} é o etano, \mathrm{CH_3CH_3}, com \mathrm{p}K_a\approx50.
  • Ácido conjugado de \mathrm{CH_{2}CH^{-}} é o etileno, \mathrm{CH_2=CH_2}, com \mathrm{p}K_a\approx44.
  • Ácido conjugado de \mathrm{HC_{2}^{-}} é o acetileno, \mathrm{HC\equiv CH}, com \mathrm{p}K_a\approx25.
  • Menor \mathrm{p}K_a do ácido conjugado significa base conjugada mais estável. Portanto a ordem obtida pelos \mathrm{p}K_a confirma:
    \mathrm{CH_{3}CH_{2}^{-}} < \mathrm{CH_{2}CH^{-}} < \mathrm{HC_{2}^{-}}.

Resposta

\mathrm{CH_{3}CH_{2}^{-}} < \mathrm{CH_{2}CH^{-}} < \mathrm{HC_{2}^{-}}

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