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 em álcool etílico
Passo 1
O que o enunciado pede: escrever uma equação, usando notação de seta curva (ou seja, mostrando o movimento de pares eletrônicos), para a reação ácido–base que ocorrerá quando misturarmos
(etil-lítio, em hexano) com álcool etílico (
).
Informações dadas explícitas: reagentes são em hexano e álcool etílico. Não há figura extra.
Informações relevantes implícitas que vamos usar: é uma fonte de um etilóxido/carbanion fortemente básico (na prática comporta-se como
associado a
); o solvente alvo é álcool etílico (um ácido Brønsted com hidrogênio em
).
Informações dadas explícitas: reagentes são
Informações relevantes implícitas que vamos usar:
Passo 2
Conceitos básicos (mini-aula necessária para entender a resolução)
- O que é uma reação ácido–base (Brønsted)? É transferência de um próton (
) de um ácido para uma base. O ácido doa um próton; a base aceita. - Como decidir para qual lado o equilíbrio vai? Usamos valores de
(quanto menor o mais forte o ácido). Em uma reação ácido–base, o equilíbrio favorece a formação do par ácido–base cujo ácido tem maior (ou seja, forma-se preferencialmente o ácido mais fraco). Uma regra prática: se o ácido do reagente A tem muito menor que o ácido formado B, a reação vai para um lado; se o ácido formado tem muito maior, o equilíbrio favorece produtos. - Valores importantes (ordens de grandeza úteis):
-
do álcool etílico ( ) é aproximadamente . -
do etano ( , que seria o ácido conjugado do carbanion ) é cerca de .
Assim, o ácido etílico (pKa ≈ 16) é muito mais ácido que o etano (pKa ≈ 50). Logo, se uma base muito forte retira um H do álcool, formando etano, o equilíbrio estará fortemente deslocado para a direita (formação de etano e do ânion do álcool).
-
- O que é
? Em solução apolares como hexano ele existe como um composto organometálico onde o carbono ligado ao Li tem caráter carbaniónico muito forte — funcionalmente é uma base muito mais forte que hidretos comuns; aceita prótons de quase qualquer composto com hidrogênios razoavelmente ácidos (alcoóis, água, ácidos carboxílicos). Portanto espera-se desprotonação do álcool.
Passo 3
Identificação de ácido e base no par específico
- Possível base:
→ atua como (base muito forte). Vou chamá-lo de base (aceita próton). - Possível ácido:
→ doa um próton do grupo . - A conjugada base do álcool é o etóxido:
(associada ao formará ). - A conjugada ácido da base é o etano:
(etano gasoso).
Comparando
:
versus
. Como o ácido formado (
) é muito mais fraco (pKa maior), o equilíbrio vai fortemente para a direita — a reação é praticamente completa.
Passo 4
Como desenhar a notação de seta curva (explicação didática)
- A notação de seta curva (curved-arrow) mostra o movimento de pares eletrônicos: a ponta da seta indica para onde os elétrons vão.
- Numa desprotonação típica de um álcool por uma base, teremos duas setas curvas principais:
- Uma seta partindo do par eletrônico ligado ao centro nucleofílico (aqui o carbono com caráter negativo em
) indo para o hidrogênio do grupo (isso representa a formação da ligação C–H). - Outra seta partindo do par ligado à ligação
indo para o oxigênio, mostrando que a ligação O–H se rompeu e os elétrons ficaram no oxigênio, gerando .
- Uma seta partindo do par eletrônico ligado ao centro nucleofílico (aqui o carbono com caráter negativo em
- Depois dessas setas, escrevemos os produtos:
(etano) e (etóxido de lítio).
Passo 5
Desenvolvimento passo a passo da reação (contas conceituais, nada numérico)
- Escrevo os reagentes de forma que fique claro o sítio nucleofílico/base:
+ . Aqui coloquei para enfatizar o caráter básico do carbono ligado ao Li. - Mecanismo (setas curvas): a seta curva parte de
e vai para o do ; simultaneamente, a seta que representa os elétrons da ligação vai para o átomo de oxigênio, formando . Esse par de setas mostra a transferência do próton do álcool para o carbaníon. - Produtos formados imediatamente:
(etano) e emparelhado com , ou seja, (etóxido de lítio). - Equilíbrio: como explicado no passo 2 pelos
s, o equilíbrio favorece fortemente os produtos; na prática a reação é praticamente completa (quase irreversível na direção dos produtos) porque retirar um próton do álcool para formar etano é termodinamicamente favorável quando a base é tão forte.
Passo 6
Escrevendo a equação final com indicação das setas curvas (forma condensada e com explicação do movimento de elétrons)
- A forma corrida da reação (escrevendo o movimento de elétrons em palavras) é:
→ remove um H do de ; os elétrons da ligação O–H vão para o oxigênio → produtos + . - Observação prática: em laboratório, se você colocar etil-lítio em hexano sobre álcool etílico ou simplesmente misturá-los, ocorrerá imediata e vigorosa reação acidobásica, liberando etano (gás). Portanto, normalmente evita-se contato com protões (álcool, água) e essa reação é usada para secar/neutralizar organometálicos.