Qual dos compostos abaixo possui maior acidez?
a) Fenol
b) 2-nitrofenol
c) 4-nitrofenol
d) 3-nitrofenol
e) 2,4,6-trinitrofenol

Passo 1

O enunciado pergunta qual dos compostos abaixo possui maior acidez:
a) Fenol
b) 2-nitrofenol
c) 4-nitrofenol
d) 3-nitrofenol
e) 2,4,6-trinitrofenol
Informações fornecidas (lista simples dos compostos): cada opção é um fenol substituído por grupos nitro em diferentes posições, ou o fenol simples sem substituinte.

Passo 2

O que significa “maior acidez” na prática e como medimos isso (aula rápida e prática).
Quando falamos que uma molécula é mais ácida, queremos dizer que ela doa próton mais facilmente. A medida usual é o \mathrm{p}K_a: quanto menor \mathrm{p}K_a, mais forte (mais ácida) é a substância. A reação que descreve a perda do próton no fenol é
\text{PhOH} \rightleftharpoons \text{PhO}^- + \text{H}^+.
Para comparar ácidos, comparamos a estabilidade da base conjugada \text{PhO}^-: quanto mais estabilizada ela estiver, mais favorável é a dissociação e menor será a \mathrm{p}K_a.

Passo 3

Quais efeitos influenciam a estabilidade da base conjugada \text{PhO}^-? (aula bem didática)
  • Efeito indutivo ( -I): grupos eletronegativos puxam densidade eletrônica pela cadeia sigma; isso delocaliza/neutraliza parcialmente a carga negativa e estabiliza \text{PhO}^-.
  • Efeito ressonante ( -R ou mesomeria): se o substituinte pode participar da conjugação com o anel aromático (por exemplo, -\text{NO}_2 em posições orto ou para), a carga negativa pode ser deslocalizada sobre o anel e até sobre o grupo nitro, o que estabiliza muito a base conjugada.
  • Interações intramoleculares (por ex. ligação de hidrogênio intramolecular): no orto, o grupo nitro pode formar uma ligação de hidrogênio com o \ce{OH} do fenol; isso estabiliza a forma não dissociada ( \text{PhOH}), tornando a perda de próton menos favorecida (ou seja, reduz a acidez relativa).
  • Solvatação: se a base conjugada for pouco solvatada por efeitos estéricos (muito volumoso ao redor do oxigênio), ela será menos estabilizada em solução e o ácido será menos forte.
Essas ideias nos dizem: nitro ( -\text{NO}_2) é um forte atraidor de elétrons (forte -I e -R quando em orto/para). Mais nitro = maior estabilização da base conjugada, em geral maior acidez. Mas atenção: orto traz efeito extra (ligações de hidrogênio intramolecular e impedimento de solvatação) que pode reduzir um pouco a acidez comparado ao para, apesar do efeito ressonante.

Passo 4

Análise de cada composto, passo a passo, usando os conceitos acima (vou trazer valores de \mathrm{p}K_a conhecidos para ilustrar e comparar — números em TeX):
  1. Fenol simples: referência.
    • A ausência de grupos atraidores deixa a base conjugada relativamente pouco estabilizada.
    • \mathrm{p}K_a(\text{fenol})\approx 9{,}99.
  2. 4-nitrofenol (para): nitro em posição para.
    • O nitro exerce tanto efeito indutivo ( -I) quanto ressonante ( -R) com o anel; a carga negativa em \text{PhO}^- pode ser deslocalizada até o grupo nitro através de estruturas ressonantes.
    • Isso estabiliza bastante \text{PhO}^-, diminuindo \mathrm{p}K_a.
    • Valor típico: \mathrm{p}K_a(4\text{-nitrofenol})\approx 7{,}15.
  3. 2-nitrofenol (orto): nitro em posição orto.
    • Também permite ressonância que estabiliza a base conjugada, semelhante ao para.
    • Porém, no orto há frequentemente uma ligação de hidrogênio intramolecular \text{O–H}\cdots\text{O}_{\text{NO}_2} que estabiliza a forma não dissociada \text{PhOH}. Isso reduz a tendência de perder o próton (reduz a acidez relativa). Além disso, o grupo orto pode dificultar a solvatação do ânion \text{PhO}^-, diminuindo a estabilização em solução.
    • Resultado prático: o \mathrm{p}K_a do orto fica muito parecido com o do para, às vezes ligeiramente maior (menos ácido) que o para.
    • Valor típico: \mathrm{p}K_a(2\text{-nitrofenol})\approx 7{,}23.
  4. 3-nitrofenol (meta): nitro em posição meta.
    • O nitro em meta exerce basicamente efeito indutivo ( -I), mas não participa significativamente da deslocalização ressonante da carga negativa proveniente do oxigênio (ou seja, não há boa conjugação \text{O}^- → anel → \text{NO}_2).
    • Logo, a estabilização da base é menor do que em orto/para.
    • Valor típico: \mathrm{p}K_a(3\text{-nitrofenol})\approx 8{,}35.
  5. 2,4,6-trinitrofenol (picrico, “picric acid”): três nitros fortemente atraidores.
    • Três grupos -\text{NO}_2 aplicam um grande efeito indutivo e também várias vias de delocalização/resonância da carga negativa no anel para os grupos nitro (nas posições orto e para relativas ao grupo \text{O}^-), estabilizando excepcionalmente bem a base conjugada.
    • Mesmo que haja interação intramolecular, o efeito global é enorme estabilização da \text{PhO}^- e, portanto, perda de próton é muito favorecida.
    • Resultado prático: \mathrm{p}K_a(2,4,6\text{-trinitrofenol}) é muito baixo — este composto é um ácido forte comparado aos outros fenóis listados.
    • Valor típico: \mathrm{p}K_a(2,4,6\text{-trinitrofenol})\approx 0{,}38.

Passo 5

Comparação direta usando os \mathrm{p}K_a (relembrando: menor \mathrm{p}K_a = mais ácido). Lista dos valores típicos citados:
\mathrm{p}K_a(\text{fenol})\approx 9{,}99
\mathrm{p}K_a(3\text{-nitrofenol})\approx 8{,}35
\mathrm{p}K_a(4\text{-nitrofenol})\approx 7{,}15
\mathrm{p}K_a(2\text{-nitrofenol})\approx 7{,}23
\mathrm{p}K_a(2,4,6\text{-trinitrofenol})\approx 0{,}38
Claramente o menor \mathrm{p}K_a é o do 2,4,6-trinitrofenol, logo ele é o mais ácido por uma margem muito grande — a presença de três grupos nitro estabiliza a base conjugada muito mais que os outros substituintes.

Passo 6

Conclusão final e incentivo rápido: como regra prática para a prova — mais grupos nitro (ou outros fortes atratores) em posições que permitam estabilização por ressonância/indutiva aumentam muito a acidez; cuidado com o efeito orto (ligações intramoleculares e solvatação) que pode diminuir ligeiramente a acidez comparada ao para. Você fez bem em pedir a explicação passo a passo — essa visão conceitual serve para várias questões similares. Vai dar certo!

Resposta

e

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