1- Considerando os compostos abaixo e seus respectivos pkas, qual de suas bases conjugadas seria suficiente forte para desprotonar o etino (pka=25) de maneira irreversivel?
pka =
\mathrm{CH}_{3} \mathrm{OH} \mathrm{NH}_{3} \mathrm{H}_{2} \mathrm{O} t-\mathrm{BuOH}
15,5 36 15,7 19,2

Passo 1

O enunciado apresenta quatro ácidos com seus pK_{\mathrm{a}}: \mathrm{CH}_3\mathrm{OH} com pK_{\mathrm{a}}=15,5, \mathrm{H}_2\mathrm{O} com pK_{\mathrm{a}}=15,7, t- \mathrm{BuOH} com pK_{\mathrm{a}}=19,2 e \mathrm{NH}_3 com pK_{\mathrm{a}}=36.
Queremos saber qual base conjugada (ou seja, qual íon obtido pela remoção de H^+ desses ácidos) consegue deprotonar o etino, cujo pK_{\mathrm{a}}=25, de forma irreversível.

Passo 2

Para a reação de transferência de próton
\mathrm{B}^- + \mathrm{HA} \rightleftharpoons \mathrm{A}^- + \mathrm{HB}
a constante de equilíbrio é dada por
K = 10^{\,pK_{\mathrm{a}}(\mathrm{HB}) \;-\; pK_{\mathrm{a}}(\mathrm{HA})}\,.
Aqui \mathrm{HA} é o ácido que queremos deprotonar (o etino) e \mathrm{HB} é o ácido conjugado da base \mathrm{B}^-.
Para que a reação seja espontânea e praticamente completa (irreversível), precisamos de K\gg1, ou seja
pK_{\mathrm{a}}(\mathrm{HB}) > pK_{\mathrm{a}}(\mathrm{HA})\,.

Passo 3

Comparando cada ácido conjugado \mathrm{HB} com o etino pK_{\mathrm{a}}=25:
  • \mathrm{CH}_3\mathrm{OH}: 15,5 < 25 → base conjugada fraca.
  • \mathrm{H}_2\mathrm{O}: 15,7 < 25 → base conjugada fraca.
  • t- \mathrm{BuOH}: 19,2 < 25 → base conjugada fraca.
  • \mathrm{NH}_3: 36 > 25 → base conjugada forte o suficiente.

Passo 4

Somente a base conjugada de \mathrm{NH}_3, que é o ânion amida \mathrm{NH}_2^-, tem pK_{\mathrm{a}}(\mathrm{NH}_3)=36 maior que 25 e, portanto, deprotona o etino de forma irreversível.

Resposta

A base conjugada de \mathrm{NH}_3, ou seja, o íon \mathrm{NH}_2^-.

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