Distribua os seguintes compostos em ordem decrescente de acidez:
\mathrm{CH}_{3} \mathrm{CH}_{2} \mathrm{OH}, \mathrm{CH}_{3} \mathrm{CH}_{2} \mathrm{O}^{+} \mathrm{H}_{2}, \mathrm{CH}_{3} \mathrm{OCH}_{3}

Passo 1

O enunciado pede que a gente coloque em ordem decrescente de acidez os três compostos fornecidos. Os compostos listados são:
\mathrm{CH}_{3}\mathrm{CH}_{2}\mathrm{OH},
\mathrm{CH}_{3}\mathrm{CH}_{2}\mathrm{O}^{+}\mathrm{H}_{2} e
\mathrm{CH}_{3}\mathrm{OCH}_{3}.
Observação sobre notação: vou interpretar \mathrm{CH}_{3}\mathrm{CH}_{2}\mathrm{O}^{+}\mathrm{H}_{2} como a forma usual do álcool protonado, que escrevo como \mathrm{CH}_{3}\mathrm{CH}_{2}\mathrm{OH}_{2}^{+} (íon oxônio formado por protonação do oxigênio do etanol).
Não há outras informações extras no enunciado, então partimos desses três para comparar acidez.

Passo 2

O que significa “mais ácido”? Vou explicar devagar e com calma.
  • Acidez de uma espécie química (no contexto ácido-básico) é a tendência dela a doar um próton \mathrm{H}^{+}. Escrevemos a dissociação genérica como
\mathrm{HA} \rightleftharpoons \mathrm{H}^{+} + \mathrm{A}^{-}.
  • A força do ácido é medida pelo pKa: quanto menor o pKa, mais forte é o ácido (mais fácil de doar \mathrm{H}^{+}). Não preciso das contas do pKa aqui, só a relação qualitativa.
  • Critério prático e muito usado: comparar a estabilidade da base conjugada \mathrm{A}^{-}. Um ácido é mais forte quando sua base conjugada é mais estável (porque perder próton leva a algo estável).
  • Outros fatores que estabilizam carga negativa numa base conjugada:
    • eletronegatividade (carga em átomos mais eletronegativos fica mais estável),
    • ressonância (distribui a carga),
    • efeito indutivo (grupos doadores de elétrons desestabilizam carga negativa; grupos retiradores a estabilizam),
    • carga formal: perder um próton de uma espécie carregada positivamente gera uma espécie neutra — isso costuma ser muito favorecido (pois neutralizar carga positiva é estabilizante).
Agora vamos aplicar isso caso a caso.

Passo 3

Analisando \mathrm{CH}_{3}\mathrm{CH}_{2}\mathrm{OH}_{2}^{+} (álcool protonado, íon oxônio):
  • Reação de perda de próton:
\mathrm{CH}_{3}\mathrm{CH}_{2}\mathrm{OH}_{2}^{+} \longrightarrow \mathrm{CH}_{3}\mathrm{CH}_{2}\mathrm{OH} + \mathrm{H}^{+}.
  • A base conjugada aqui é \mathrm{CH}_{3}\mathrm{CH}_{2}\mathrm{OH} (etanol neutro). Observe que a espécie inicial tem carga positiva e, ao perder \mathrm{H}^{+}, a carga positiva é removida -> formou-se uma molécula neutra. Neutralizar uma carga positiva é energeticamente bastante favorável: a espécie inicial é relativamente instável por ter carga positiva localizada no oxigênio e perder um próton leva a uma espécie muito mais estável (neutra).
  • Conclusão qualitativa: \mathrm{CH}_{3}\mathrm{CH}_{2}\mathrm{OH}_{2}^{+} é um ácido forte (pKa negativo na prática), muito mais ácido que um álcool neutro. Em química orgânica básica, íons oxônio têm pKa tipicamente muito baixos (ex.: pKa cerca de -2 a -3 para espécies semelhantes).

Passo 4

Analisando \mathrm{CH}_{3}\mathrm{CH}_{2}\mathrm{OH} (etanol, álcool neutro):
  • Reação de perda de próton:
\mathrm{CH}_{3}\mathrm{CH}_{2}\mathrm{OH} \rightleftharpoons \mathrm{CH}_{3}\mathrm{CH}_{2}\mathrm{O}^{-} + \mathrm{H}^{+}.
  • A base conjugada é o alcóxido \mathrm{CH}_{3}\mathrm{CH}_{2}\mathrm{O}^{-}. O oxigênio é eletronegativo e consegue acomodar carga negativa razoavelmente bem, então isso dá alguma estabilização.
  • Porém, o grupo etila ( \mathrm{CH}_{3}\mathrm{CH}_{2}-) é levemente dador de elétrons por efeito indutivo, o que desestabiliza a carga negativa no oxigênio (tornando o álcool menos ácido do que se houvesse grupos retiradores).
  • Na prática, o pKa do etanol é cerca de 16. Isso significa que etanol é um ácido fraco (do ponto de vista de doar próton em solução aquosa), mas muito mais ácido que hidrocarbonetos e que é muito menos ácido que íons oxônio.

Passo 5

Analisando \mathrm{CH}_{3}\mathrm{OCH}_{3} (éter dimetílico):
  • Importante: um éter não tem hidrogênio diretamente ligado ao oxigênio (não tem O–H), então não existe um próton “óptimo” para doar como em um álcool. A acididade típica de éteres refere-se à remoção de prótons de carbonos alfa (adjacentes ao oxigênio), o que gera um carbanion ou um espécie muito instável. A reação típica seria:
\mathrm{CH}_{3}\mathrm{OCH}_{3} \rightleftharpoons \mathrm{CH}_{2}^{-}\mathrm{OCH}_{3} + \mathrm{H}^{+},
mas formar \mathrm{CH}_{2}^{-} (um carbanion) é energeticamente muito desfavorável.
  • Consequência: éteres são muchíssimo menos ácidos que álcoois. Em números, pKa de hidrogênios adjacentes ao oxigênio em éteres está na faixa de >40 (muito fraco), ou seja, praticamente não doam prótons em condições normais.
  • Além disso, o oxigênio do éter é mais usado como base (ele aceita prótons mais facilmente — protona-se o éter, formando o oxônio — do que doar prótons).
  • Em resumo: \mathrm{CH}_{3}\mathrm{OCH}_{3} é muito menos ácido que \mathrm{CH}_{3}\mathrm{CH}_{2}\mathrm{OH}.

Passo 6

Comparando as três espécies com base nas análises acima:
  • \mathrm{CH}_{3}\mathrm{CH}_{2}\mathrm{OH}_{2}^{+} (álcool protonado) é o mais ácido porque a perda de \mathrm{H}^{+} neutraliza a carga positiva e gera uma molécula neutra estável.
  • \mathrm{CH}_{3}\mathrm{CH}_{2}\mathrm{OH} (etanol) é o seguinte: perde \mathrm{H}^{+} formando um alcóxido razoavelmente estabilizado pelo oxigênio, pKa ~ 16.
  • \mathrm{CH}_{3}\mathrm{OCH}_{3} (éter) é o menos ácido, porque não tem O–H e a remoção de um H leva a um carbanion muito instável (pKa muito alto).
Portanto a ordem decrescente de acidez é:
\mathrm{CH}_{3}\mathrm{CH}_{2}\mathrm{OH}_{2}^{+} \;>\; \mathrm{CH}_{3}\mathrm{CH}_{2}\mathrm{OH} \;>\; \mathrm{CH}_{3}\mathrm{OCH}_{3}.

Resposta

\mathrm{CH}_{3}\mathrm{CH}_{2}\mathrm{OH}_{2}^{+} > \mathrm{CH}_{3}\mathrm{CH}_{2}\mathrm{OH} > \mathrm{CH}_{3}\mathrm{OCH}_{3}

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