Coloque os compostos abaixo em ordem crescente de acidez, justificando a sua resposta.
Passo 1
O enunciado pede: colocar os quatro compostos dados em ordem crescente de acidez (ou seja, do menos ácido para o mais ácido). Os compostos fornecidos (peguei-os dos SMILES que você mandou) são:
-
: fenol (anel aromático com grupo OH ligado à posição do anel). -
: cicloxanol (álcool alifático cíclico, cicloexanol). -
: ácido benzoico (grupo carboxílico COOH ligado ao anel aromático). -
: clorofenol (fenol com um átomo de cloro substituindo um hidrogênio do anel; o SMILES indica um mono-clorado em posição relativa ao OH — vou tratá‑lo como um clorofenol típico, p.ex. p‑clorofenol).
Informação pedida: ordem crescente de acidez dos quatro compostos (do menos ácido ao mais ácido).
Passo 2
Conceito rápido e útil para a prova (a “fórmula” mental):
- Acidez mede a tendência de uma espécie doar um próton
. Reação de desprotonação geral:
- A estabilização da base conjugada
é o fator chave: mais estabilizada ácido mais forte. - Em química orgânica, fatores que estabilizam
: ressonância (delocalização de carga), efeito indutivo de grupos retiradores de elétrons, eletronegatividade do átomo que carrega a carga, e hibridização do carbono ligado ao H (sp > sp2 > sp3 aumenta acidez). - Valor experimental usado para comparar é o
: ácido mais forte tem menor . Aqui usaremos a ideia qualitativa e também valores típicos aproximados para guiar a comparação.
Passo 3
Analisando o cicloalcohol
(cicloexanol):
- Ao perder
forma-se o alcóxido cicloxóxido com carga localizada essencialmente no oxigênio. - Não há ressonância que delocalize a carga para um anel aromático ou outro átomo: a carga fica bem localizada no oxigênio.
- Não há grupos fortemente retiradores próximos que estabilizem a carga por indutivo.
- Conclusão: base conjugada pouco estabilizada
álcool alifático relativamente fraco como ácido. - Valor típico de referência:
do cicloexanol ≈ . Portanto este é um dos menos ácidos do grupo.
Passo 4
Analisando o fenol
:
- A desprotonação dá o fenóxido
. - Importante: o par de elétrons extra no oxigênio pode ser deslocalizado para o anel aromático por ressonância. Existem várias estruturas ressonantes que mostram a carga parcial nos carbonos orto e para em relação ao oxigênio.
- Essa delocalização espalha a carga negativa sobre a estrutura aromática, diminuindo a densidade negativa em um único átomo e estabilizando a base conjugada.
- Por isso fenóis são muito mais ácidos que álcoois alifáticos. Valor típico:
do fenol ≈ . - Conclusão: fenol é muito mais ácido que cicloexanol (porque fenóxido é ressonantemente estabilizado).
Passo 5
Analisando o clorofenol
:
- Cloro é eletronegativo; tem dois efeitos principais:
- efeito indutivo
: puxa densidade eletrônica através das ligações sigma, estabilizando uma carga negativa no anel/oxigênio — isto tende a aumentar a acidez. - efeito mesomérico ou de ressonância
: o par de elétrons do cloro pode doar por ressonância para o anel, o que tenderia a diminuir a acidez (pois aumenta densidade eletrônica no anel/oxigênio).
- efeito indutivo
- Na prática, para halogênios ligados ao anel aromático, o efeito indutivo
domina sobre a doação por ressonância (a doação do cloro é relativamente fraca porque o orbital do cloro é menos eficaz em overlap com os orbitais do anel). - Resultado líquido: o cloro estabiliza o fenóxido por efeito indutivo, tornando o clorofenol um pouco mais ácido que o fenol simples.
- Valor típico:
do p‑clorofenol ≈ (portanto menor que ~10 do fenol). - Conclusão: clorofenol é um pouco mais ácido que fenol, mas muito menos ácido que ácidos carboxílicos.
Passo 6
Analisando o ácido benzoico
:
- A desprotonação dá o íon benzoato
. - A carga negativa está sobre o sistema carboxilato, e é deslocalizada igualmente entre as duas oxygens através de ressonância:
(duas estruturas equivalentes que compartilham a carga).
- Essa delocalização em duas oxygens (e o efeito estabilizador do grupo carbonila) é mais eficaz do que a simples ressonância do fenóxido, porque aqui a carga é compartilhada entre dois oxigênios altamente eletronegativos.
- Além disso, o grupo
COO^- é conjugado com o grupo carbonila, resultando em forte estabilização. - Resultado: benzoato é muito mais estabilizado que fenóxido ou alcóxido, logo ácido benzoico é bem mais forte.
- Valor típico:
do ácido benzoico ≈ .
Passo 7
Comparando os valores e as explicações qualitativas:
- Cicloexanol:
(menos ácido — base conjugada pouco estabilizada). - Fenol:
(ressonância estabiliza fenóxido). - Clorofenol:
(efeito indutivo do Cl estabiliza adicionalmente o fenóxido → ligeiramente mais ácido que fenol). - Ácido benzoico:
(carboxilato fortemente estabilizado por ressonância entre duas O).
Portanto, em ordem crescente de acidez (do menos ácido para o mais ácido):
Passo 8
Dicas rápidas para a prova (como reconhecer isso rapidamente):
- Primeiro verifique se existe um sistema que permita delocalizar a carga (ressonância). Se sim, tende a aumentar acidez.
- Verifique substituintes próximos: grupos retiradores por indução (NO2, halogênios, etc.) aumentam acidez; doadores por ressonância (OR, NH2) diminuem acidez.
- Compare sempre a base conjugada: mais delocalização e/ou presença de átomos eletronegativos próximos = base mais estável = ácido mais forte.
- Para álcoois alifáticos vs fenóis: fenóis quase sempre são muito mais ácidos que álcoois alifáticos por ressonância.
- Para ácidos carboxílicos vs fenóis: ácidos carboxílicos são muito mais ácidos devido à ressonância que envolve duas oxygens no carboxilato.
Resposta
OC1CCCCC1 < Oc1ccccc1 < Oc1ccc(Cl)cc1 < O=C(O)c1ccccc1