- Explique a afirmativa
“Ao avaliar a força de uma molécula como ácido ou base de Lewis, podemos prever sua reatividade”.
“Ao avaliar a força de uma molécula como ácido ou base de Lewis, podemos prever sua reatividade”.
Passo 1
O enunciado quer que a gente entenda por que “avaliar a força de uma molécula como ácido ou base de Lewis” nos ajuda a prever como e com que intensidade ela vai reagir. O conteúdo aqui é a teoria ácido-base de Lewis, ou seja, ácidos como receptores de par eletrônico e bases como dadores de par eletrônico. Para resolver vamos:
) definir força de ácido e base de Lewis;
) relacionar essa força com características eletrônicas e estruturais;
) mostrar como isso controla a reatividade em reações de adição de pares de elétrons.
Passo 2
Ácido de Lewis é qualquer espécie capaz de aceitar um par de elétrons e base de Lewis é qualquer espécie capaz de doar um par de elétrons. A “força” de um ácido de Lewis reflete o quão prontamente ele recebe esse par, e a força de uma base de Lewis reflete o quão prontamente ela doa esse par. Em termos de orbital molecular, o ácido de Lewis forte tem um orbital LUMO de baixa energia (facilmente recebe elétrons) e a base de Lewis forte tem um HOMO de alta energia (facilmente doa elétrons).
Passo 3
Do ponto de vista estrutural e eletrônico, fatores que aumentam a força de um ácido de Lewis incluem:
carga positiva alta sobre o átomo receptor;
grande polarizabilidade ou átomos pouco eletronegativos que estabilizam melhor a densidade negativa ao aceitar o par;
existência de orbitais vazios de simetria compatível com o HOMO da base.
Para a base de Lewis, maior força vem de:
par não ligante com alta densidade eletrônica;
átomo doador pouco eletronegativo (mais disposto a liberar elétrons);
orbitais HOMO de energia elevada e simetria compatível com o LUMO do ácido.
Para a base de Lewis, maior força vem de:
Passo 4
Quando dois reagentes se encontram, a taxa e a extensão da reação ácido–base de Lewis dependem diretamente da diferença de energia entre o HOMO da base e o LUMO do ácido. Quanto menor essa diferença, mais forte é a interação, maior será a constante de formação do aduto e mais rápida a reação. Por isso, ácidos de Lewis fortes (como
ou
) formam adutos rapidamente com bases como
, enquanto bases fortes (como
) coordenam rapidamente em sítios metálicos com sítios vazios.
Resposta
Como a força de um ácido ou de uma base de Lewis está diretamente ligada à energia dos orbitais envolvidos e à afinidade eletrostática entre reagentes, conhecendo essa força conseguimos estimar a constante de formação do aduto e a velocidade da reação de coordenação. Assim, ao avaliar a força de Lewis de uma molécula, a gente antecipa qual parceiro eletrônico ela atrairá mais fortemente e com que rapidez esse processo ocorrerá, ou seja, sua reatividade.