Considere as informações abaixo referentes aos valores de
de alguns fenóis para responder aos itens a-c.
X | pKa | |
---|---|---|
-H | 9,89 | |
|
8,28 | |
p-
|
7,17 | |
|
9,65 | |
|
10,21 |
Dê uma explicação razoável para a maior acidez do
-nitrofenol quando comparada com o
-nitrofenol.
Passo 1
Beleza, aqui a ideia é comparar a acidez de dois fenóis que diferem só na posição do grupo nitro: um é p-nitrofenol (nitro no carbono para) e o outro é m-nitrofenol (nitro no carbono meta). Estamos estudando química orgânica, mais especificamente como substituintes influenciam a acidez de fenóis (medida pelo pKₐ). Para resolver isso, precisamos entender dois efeitos principais que um substituinte pode causar no anel aromático: o efeito indutivo (–I) e o efeito mesomérico (–M, ou ressonância).
Passo 2
Primeiro, lembra que pKₐ mais baixo significa ácido mais forte. A força de um ácido depende de quão estável é sua base conjugada. No nosso caso, a base conjugada é o fenol que perdeu H⁺ e virou fenoxido (Ar–O⁻). Quanto mais esse íon Ar–O⁻ for estabilizado, mais fácil o H⁺ sai, e mais forte é o ácido.
Passo 3
Agora, fala do grupo nitro (–NO₂):
- Efeito indutivo (–I): o NO₂ é muito eletronegativo e puxa densidade eletrônica pelo anel, ajudando a “espalhar” a carga negativa do O⁻.
- Efeito mesomérico (–M): o NO₂ também aceita elétrons por ressonância, mas só quando está em posiciones que permitem que as estruturas de ressonância do O⁻ e do NO₂ se “conversem” (ou seja, orto e para, mas não meta).
Passo 4
– No p-nitrofenol, o nitro pode participar da ressonância com o oxigênio. Em linguagem simplificada, a gente desenha algumas estruturas onde o sinal de negativo vai se deslocando até o NO₂:
Isso significa que a carga negativa fica melhor “espalhada” pelo anel e pelo grupo NO₂.
– No m-nitrofenol, o nitro só exerce o efeito indutivo (–I). Não dá pra formar aquelas estruturas de ressonância porque a posição meta não permite a conjugação direta entre O⁻ e NO₂.
– No m-nitrofenol, o nitro só exerce o efeito indutivo (–I). Não dá pra formar aquelas estruturas de ressonância porque a posição meta não permite a conjugação direta entre O⁻ e NO₂.
Passo 5
Como a base conjugada do p-nitrofenol (o íon p-nitrophenoxide) é mais estabilizada (–I + –M) do que a base do m-nitrofenol (só –I), o p-nitrofenol é mais ácido. É por isso que o pKₐ dele (7,17) é menor do que o do m-nitrofenol (8,28).
Resposta
O p-nitrofenol é mais ácido que o m-nitrofenol porque, na posição para, o grupo –NO₂ estabiliza a base conjugada por efeitos indutivo (–I) e mesomérico (–M), enquanto na posição meta só há efeito indutivo. Essa maior estabilização faz o pKₐ do p-nitrofenol ser menor.