Escreva uma equação, usando a notação de seta curva, para cada reação ácido-base que ocorrerá quando se misturarem os seguintes reagentes. Se nenhuma reação ácidobase apreciável ocorrer, porque o equilíbrio é desfavorável, você deve indicar.
em hexano e etino
Passo 1
O enunciado pede: escrever a equação (usando notação de seta curva) para cada reação ácido–base que acontecerá ao misturar os reagentes dados. Os reagentes fornecidos são:
em hexano e etino (
). Isto é tudo que tenho para trabalhar.
Passo 2
Vamos listar as informações relevantes e o que podemos assumir de química prática sem inventar nada:
-
é uma fonte de um carbaníon fortemente básico: podemos representar a espécie básica como com contra-íon . Em hexano (solvente apolar e não protonante) esse reagente age como base forte (e nucleófilo). - Etino é o acetileno simples, representado por
. Ele possui hidrogênios acetilênicos relativamente ácidos (comparados a hidrogênios em alcanos). - Para decidir se ocorre reação ácido–base devemos comparar as acididades relativas (pKa) das possíveis ácidos envolvidos: o ácido do qual o protão é removido e o ácido formado após a transferência de protão.
Passo 3
Pequena aula sobre pKa e equilíbrio ácido–base (passo essencial para decidir se a reação acontece):
- O pKa é uma medida da acidez: quanto menor o pKa, mais ácido é o composto.
- Em uma reação do tipo
, a constante de equilíbrio relaciona-se com os pKa dos ácidos envolvidos pela fórmula
Aqui
é o pKa do conjugado ácido da base inicial
e
é o pKa do ácido que está sendo desprotonado.
- Se
, então é muito grande e a reação favorece fortemente os produtos (a base desprotona o ácido mais ácido).
Passo 4
Aplicando isso ao nosso caso:
- O conjugado ácido de
é o etano , cujo está por volta de . - O ácido sendo desprotonado é o etino (
), com por volta de . - Portanto, usando a fórmula,
ou seja, o equilíbrio favorece fortemente os produtos. Conclusão: a reação ácido–base ocorre praticamente completa no sentido de desprotonar o etino.
Passo 5
Descrição do que acontece quimicamente (mecanismo com setas curvas — explicação passo a passo):
- O par de elétrons do carbono ligado a
em ataca o protão do . Isso é mostrado por uma seta curva saindo do par de elétrons no carbono (do nucleófilo) para o hidrogénio do etino. - Simultaneamente, a ligação
do etino doa seus elétrons para o próprio carbono acetalínico, formando o ânion acetilido . Isso é mostrado por outra seta curva saindo da ligação para o carbono. - O contra-íon
liga-se ao ânion formado, dando . - O produto ácido formado é o etano
, que é pouco ácido (pKa ~50). Se o etano escapar como gás, isso ainda desloca o equilíbrio para a direita.
Passo 6
Escrevendo a equação química completa (este é o resultado prático que você pode usar na prova). Vou apresentar primeiro a equação estequiométrica e logo abaixo a descrição do movimento de elétrons através de setas curvas (representadas pelos símbolos
e
, indicando as duas setas curvas do mecanismo).