Coloque os seguintes compostos ou ânions de cada grupo em ordem crescente de basicidade. Para cada grupo, apresente uma explicação para a ordem estabelecida.
(a) H3 C^-, H2 N^-, HO^-, F^-
(b) H2 O, NH3, HO^-, H2 N^-
(c) HO^-, H2 N^-,: C equiv N:, NO3 ^-
(d)
N-

ON-O

ON-

Passo 1

O enunciado pede para ordenar diversos ânions e compostos neutros em ordem crescente de basicidade. O conteúdo principal envolve entender que a basicidade de uma espécie é inversamente proporcional à estabilidade de seu ânion conjugado e que podemos usar o valor de pKa de seu ácido conjugado como indicador: quanto maior o pKa do ácido conjugado, mais forte é a base.

Passo 2

A teoria que vamos aplicar é a seguinte:
  1. A força de uma base está ligada à facilidade com que ela aceita um próton.
  2. Espécies cujo ânion conjugado é mais estabilizado (por ressonância, efeito indutivo, etc.) são bases mais fracas.
  3. O pKa do ácido conjugado dá uma medida dessa estabilização: ácido com pKa baixo gera base muito fraca; ácido com pKa alto gera base forte.

Passo 3

Item (a): temos H3C^-, H2N^-, HO^- e F^-. Seus ácidos conjugados e pKa aproximados são
CH4!&:,pKaapprox50, NH3!&:,pKaapprox38, H2O!&:,pKaapprox15,7, HF!&:,pKaapprox3,2
Logo, a base mais fraca é F^- e a mais forte é H3C^-.

Passo 4

Item (b): agora com espécies neutras ou cátion/ânion próximas: H2O, NH3, HO^- e H2N^-. Os ácidos conjugados são
H3O^+!&:,pKaapprox-1,7, NH4^+!&:,pKaapprox9,25, H2O!&:,pKaapprox15,7, NH3!&:,pKaapprox38
Assim, de menor para maior basicidade vem H2O<NH3<HO^-<H2N^-.

Passo 5

Item (c): as espécies são HO^-, H2N^-, colonCequivNcolon (cianeto) e NO3^-. Os ácidos conjugados e pKa são
HNO3!&:,pKaapprox-1,4, HCN!&:,pKaapprox9,2, H2O!&:,pKaapprox15,7, NH3!&:,pKaapprox38
Portanto, em ordem crescente de basicidade:
NO3^-<colonCequivNcolon<HO^-<H2N^-

Passo 6

Item (d): são três ânions nitrogenados dados por SMILES:
  1. Anião de indolina (fusão benzênica com cicloadiclina): negativo em um N sem carbonila.
  2. Anião de ftalimida: N ladeado por duas carbonilas aromáticas.
  3. Anião de isoindolinona: N ladeado por uma carbonila e conjugado com um anel benzênico.
    Quanto mais carbonilas adjacentes ao nitrogênio, maior a estabilização por ressonância e, portanto, menor a basicidade. Assim, de menor para maior basicidade: anião de ftalimida < anião de isoindolinona < anião de indolina.

Resposta

(a) F^-<HO^-<H2N^-<H3C^-
(b) H2O<NH3<HO^-<H2N^-
(c) NO3^-<colonCequivNcolon<HO^-<H2N^-
(d) ftalimida anião < isoindolinona anião < indolina anião

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