1. Explique a afirmativa
    “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:
1) definir força de ácido e base de Lewis;
2) relacionar essa força com características eletrônicas e estruturais;
3) 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:
\bullet carga positiva alta sobre o átomo receptor;
\bullet grande polarizabilidade ou átomos pouco eletronegativos que estabilizam melhor a densidade negativa ao aceitar o par;
\bullet existência de orbitais vazios de simetria compatível com o HOMO da base.
Para a base de Lewis, maior força vem de:
\bullet par não ligante com alta densidade eletrônica;
\bullet átomo doador pouco eletronegativo (mais disposto a liberar elétrons);
\bullet orbitais HOMO de energia elevada e simetria compatível com o LUMO do ácido.

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 \mathrm{BF_3} ou \mathrm{AlCl_3}) formam adutos rapidamente com bases como \mathrm{NH_3}, enquanto bases fortes (como \mathrm{PR_3}) 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.

Exercícios relacionados