Explique o porquê dos seguintes valores de pka para as substâncias abaixo:
Passo 1
O enunciado pede para explicar por que a acidez, medida pelos valores de
, obedece a
ou seja, por que o ácido acético é o menos forte, o ácido trifluoroacético é mais forte que ele e o clorídrico é o mais forte. Para isso vamos analisar como a estabilidade da base conjugada (e a capacidade de doar próton) é afetada pelo grupo ligado ao hidrogênio ácido.
Passo 2
No ácido acético,
, a base conjugada é o íon acetato,
. O grupo metila
é ligeiramente doador de elétrons por efeito indutivo, o que desestabiliza a carga negativa no oxigênio. Como a base conjugada fica menos estável, o ácido é relativamente fraco. De fato,
.
Passo 3
No ácido trifluoroacético,
, a base conjugada é
. O grupo trifluoro
é fortemente retirador de elétrons por efeito indutivo, estabilizando muito bem a carga negativa no oxigênio. Quanto mais estabilizada a base conjugada, mais fácil é a doação do próton, aumentando a acidez. Por isso
,
bem menor que no caso do ácido acético.
bem menor que no caso do ácido acético.
Passo 4
O ácido clorídrico,
, é considerado um ácido forte em água porque, ao doar o próton, gera o íon
, cuja carga negativa é muito bem estabilizada pela alta eletronegatividade do cloro e pela solvatacão em solução aquosa. A base conjugada
é tão estável que praticamente toda a molécula se dissocia, conferindo a
um valor de
.
Passo 5
Resumindo a ordem dos
(valores menores = ácido mais forte):
o que corresponde exatamente à força ácida
Resposta
A variação de acidez se deve principalmente ao efeito indutivo dos grupos ligados ao grupo carboxila e à estabilidade da base conjugada:
(a) o grupo é doador de elétrons, desestabilizando
e tornando o ácido acético fraco
;
(b) o grupo é fortemente retirador de elétrons, estabilizando
e fazendo do ácido trifluoroacético um ácido moderadamente forte
;
(c) em , o íon
é extremamente estabilizado pela eletronegatividade do cloro e pela solvatacão, resultando em um ácido forte
.
(a) o grupo
(b) o grupo
(c) em