Quais os critérios para comparar a acidez do etano com etino? E do fenol com etanol?
Passo 1
O enunciado faz duas perguntas claras:
- Quais os critérios para comparar a acidez do etano com o etino?
- Quais os critérios para comparar a acidez do fenol com o etanol?
Informações relevantes dadas implicitamente pelo enunciado:
- Os compostos são: etano, etino, fenol e etanol.
- A comparação deve dizer quais fatores (critérios) determinam qual é mais ácido e por quê.
- Não foi dada nenhuma outra condição (solvente, temperatura), então consideramos as comparações em termos gerais (química orgânica típica em solução prótica como água) e em termos de estabilidade da base conjugada.
Passo 2
Conceitos fundamentais (o que significa “acidez” aqui) — explicação passo a passo e em linguagem simples.
- Um ácido, na definição de Brønsted–Lowry, é uma espécie que doa um próton
. - Quando um ácido doa
forma a sua base conjugada. - Regra prática: quanto mais estável for a base conjugada, mais fácil é doar o próton — logo, maior é a acidez do ácido original.
- Um número útil para comparar acidez é o
: quanto menor , mais forte é o ácido. (Anotação: uma diferença de unidade em corresponde a cerca de 10 vezes na constante de equilíbrio da doação de próton.)
Passo 3
Como comparar na prática (procedimento que você pode usar na prova):
- Identifique qual átomo fornece o
ácido (por exemplo, em etano/etino são hidrogênios ligados a carbono; em fenol/etanol são hidrogênios ligados a oxigênio). - Escreva a reação de desprotonação e a base conjugada correspondente.
- Compare a estabilidade das bases conjugadas usando critérios: ressonância (delocalização), hibridização (s‑character), eletronegatividade e efeitos indutivos, e solvatacão/solubilidade quando relevante.
- Conclua: ácido cuja base conjugada for mais estabilizada é o mais ácido.
Vou aplicar esses passos aos dois pares pedidos.
Passo 4
Etano vs etino — identificação das espécies e das reações de desprotonação:
- Etano: escrevemos como
. Um hidrogênio ligado a carbono sp³ é removido:
A base conjugada é o ânion etil
(carbanion sp³).
- Etino (acetileno): escrevemos como
. A desprotonação típica do hidrogênio terminal é:
A base conjugada é o ânion acetilido
(carbanion com carbono sp).
Passo 5
Critério chave para etano vs etino: hibridização e “s‑character”.
- Explique o que é hibridização e s‑character: num orbital híbrido, a fração do orbital que vem do orbital s do átomo (o “s‑character”) determina quanta carga negativa fica mais próxima do núcleo. Quanto maior o s‑character, mais o elétron fica mais próximo do núcleo (mais estabilizado).
- Valores típicos de s‑character:
- Consequência: um carbanion em um carbono sp (como em
) tem maior s‑character do orbital que segura a carga negativa do que um carbanion em sp³. Logo, a carga negativa no carbono sp está, em média, mais perto do núcleo e é mais estabilizada = base conjugada mais estável. - Por isso a desprotonação de
é muito mais favorável que a de .
Passo 6
Valores práticos e conclusão para etano vs etino:
- Valores típicos de
(ordem de grandeza, úteis para a prova): - Interpretação:
(etino) é muito mais ácido que (etano). A razão principal: a base conjugada do etino (acetilido) é muito mais estabilizada por ter maior s‑character (característica da hibridização sp) do que o carbanion derivado do etano (sp³). - Dica de prova: quando comparar ácidos C–H, sempre verifique a hibridização do carbono ligado ao H; quanto maior o %s, maior a acidez.
Passo 7
Fenol vs etanol — identificação das espécies e das reações de desprotonação:
- Etanol:
. Desprotonação do grupo hidroxila:
Base conjugada: alcóxido
.
- Fenol:
(onde é o anel aromático). Desprotonação:
Base conjugada: íon fenóxido
.
Passo 8
Critério chave para fenol vs etanol: ressonância (delocalização) da base conjugada.
- Explique ressonância de forma simples: se a carga negativa pode ser espalhada (delocalizada) por várias posições através de estruturas-resonantes, a carga fica menos concentrada num só átomo e a espécie fica mais estável.
- No caso do fenol, o par eletrônico extra do oxigênio em
pode ser delocalizado para o anel aromático. Isso gera várias estruturas-resonantes onde a carga negativa aparece em posições orto e para do anel, reduzindo a energia do íon fenóxido. - No etanol, o par eletrônico extra em
fica localizado no oxigênio; não há ressonância eficaz que espalhe a carga em uma estrutura estável. Portanto o alcóxido é menos estabilizado que o fenóxido. - Consequência: fenol é mais ácido que etanol porque sua base conjugada é estabilizada por ressonância.
Passo 9
Efeitos adicionais e números:
- Indutivo: grupos que retiram densidade eletrônica (eletronegativos) próximos ao sítio ácido aumentam a acidez; grupos doadores diminuem. No par fenol/etanol, o anel não é um forte doador que compense a ressonância estabilizadora, então a ressonância vence.
- Solvatação: em solventes próticos (água), íons que podem formar boas interações de solvatacão ficam mais estabilizados; para fenóxido e alcóxido a solvatacão pode ser importante, mas a ressonância do fenóxido geralmente é o fator dominante na comparação fenol vs etanol.
- Valores típicos de
: - Interpretação: fenol é cerca de
vezes mais ácido que etanol (diferença de unidades de ) — número grande, então a diferença é significativa.
Passo 10
Resumo prático e “receita de bolso” para a prova (como decidir rápido):
- Para ácidos com H ligado a carbono: verifique hibridização do carbono (sp mais ácido que sp2 mais ácido que sp3).
- Para ácidos com H ligado a heteroátomo (O, N, etc.): verifique se a base conjugada tem ressonância/delocalização; se sim, ácido mais forte.
- Sempre que puder, cite ou lembre um valor aproximado de
para orientação rápida:
Resposta
Etino é mais ácido que etano — porque a base conjugada do etino (acetilido) é muito mais estabilizada pelo maior s‑character (hibridização sp) do carbono, enquanto a base do etano é um carbanion sp³ muito menos estável.
Fenol é mais ácido que etanol — porque a base conjugada do fenol (fenóxido) é estabilizada por ressonância (delocalização da carga no anel aromático), ao contrário do alcóxido do etanol que não tem ressonância eficaz.
Fenol é mais ácido que etanol — porque a base conjugada do fenol (fenóxido) é estabilizada por ressonância (delocalização da carga no anel aromático), ao contrário do alcóxido do etanol que não tem ressonância eficaz.