A fórmula estrutural que representa o composto de caráter ácido mais acentuado é:
(a)
ON+O-OHN+OO-
(b)
OH
(c)
NH2OH
(d)
OHOHOH

Passo 1

O enunciado pede: entre as quatro fórmulas fornecidas, identificar qual representa o composto de caráter ácido mais acentuado. As informações dadas (peguei isso dos SMILES):
  • (a) \text{O=[N+]([O-])c1ccc(O)c([N+](=O)[O-])c1}: anel benzênico com um grupo -OH e dois grupos -NO _2 (dinitrofenol).
  • (b) \text{Cc1ccc(O)cc1}: anel benzênico com -OH e um grupo -CH _3 (p-cresol).
  • (c) \text{Nc1ccccc1O}: anel benzênico com -OH e -NH _2 (aminofenol).
  • (d) \text{Oc1cc(O)cc(O)c1}: anel benzênico com três grupos -OH (trihidroxibenzeno / polifenol).
Pergunta explícita: qual desses compostos é o mais ácido (ou seja, tem o pK_a mais baixo)?

Passo 2

O que significa ser mais ácido aqui (aula rápida e prática).
  • Em compostos fenólicos (todos têm um grupo -OH ligado ao anel) a acidez é medida pela facilidade de perder o protão do grupo -OH: \text{Ar–OH} \longrightarrow \text{Ar–O}^- + \text{H}^+.
  • Quanto mais estável for a base conjugada \text{Ar–O}^- (o fenóxido), mais ácido é o composto (menor pK_a).
  • A estabilização do fenóxido surge principalmente por ressonância (delocalização da carga negativa no anel) e por efeitos eletrônicos dos substituintes no anel.

Passo 3

Efeitos dos substituintes (o que você precisa decorar e aplicar na hora da prova).
  • Efeito indutivo (-I): grupos eletronegativos retiram densidade eletrônica por ligação sigma, estabilizando carga negativa -> aumentam acidez.
  • Efeito de ressonância ( +R ou -R): grupos que doam elétrons por ressonância ( +R, ex.: -NH _2, -OH) aumentam densidade no anel e desestabilizam o fenóxido -> diminuem acidez. Grupos que retiram elétrons por ressonância ( -R, ex.: -NO _2) estabilizam o fenóxido (a carga negativa pode ser deslocalizada sobre o grupo) -> aumentam acidez.
  • A posição relativa importa: um grupo -R ou -I em orto ou para em relação ao -OH tem efeito de ressonância/indutivo mais eficaz para estabilizar o fenóxido.
  • Regra prática: nitro ( -NO _2) é um forte retirador ( -I e -R) e aumenta fortemente acidez quando orto/para; grupos alquila ( -CH _3) doam por hiperconjugação (ligeira diminuição da acidez); -NH _2 e -OH são doadores por ressonância (reduzem acidez).

Passo 4

Aplicando aos candidatos, um por um, com explicações simples:
  • (a) dinitrofenol: tem dois grupos -NO _2. Pelo SMILES, um -NO _2 está em posição para com o -OH e outro em posição orto/adjacente — ambos podem estabilizar a base conjugada por efeito -R e -I. Dois nitros são efeitos muito fortes para reduzir densidade negativa no fenóxido → grande estabilização do ânion → grande aumento da acidez.
  • (b) p-cresol (metilfenol): o -CH _3 é doador (hiperconjugação), aumenta levemente a densidade eletrônica do anel → desestabiliza o fenóxido → ligeiramente menos ácido que o fenol comum. Não é candidato a “mais ácido”.
  • (c) aminofenol: -NH _2 é um doador por ressonância ( +R) que empurra elétrons para o anel e desestabiliza o fenóxido, portanto reduz a acidez. Em alguns casos a posição orto permite ligação intramolecular ou efeitos complexos, mas globalmente -NH _2 não aumenta acidez como -NO _2 faria.
  • (d) trihidroxibenzeno: ter grupos -OH adicionais implica mais doação por ressonância (grupos -OH podem doar elétrons por ressonância para o anel), o que tende a desestabilizar a carga do fenóxido (a não ser que haja efeitos específicos de ligação de hidrogênio intramolecular que não superem a perda de estabilização). Em geral, múltiplos -OHs não tornam o composto mais ácido que um dinitro-substituído; eles tendem a torná-lo menos ácido que um fenol com nitros.

Passo 5

Comparação numérica ilustrativa (apenas para sentir a ordem de grandeza).
  • Fenol simples: pK_a\approx 10.
  • Substituição por grupo forte retirador como -NO _2 baixa muito o pK_a: por exemplo, 2,4-dinitrofenol tem pK_a da ordem de \approx 4{,}1 (grande aumento da acidez).
  • Substituintes doadores (metila, amino, hidroxila extra) mantêm pK_a alto (próximo de 10 ou só ligeiramente diferente).
    Portanto, o composto com nitros será muito mais ácido que os outros listados.

Passo 6

Conclusão lógica direta: o composto que mostra maior estabilização da base conjugada por efeito combinado -I e -R é o que contém os grupos nitro. Logo o composto mais ácido é o item (a).

Resposta

(a)

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