Qual dos itens abaixo indica, corretamente a ordem decrescente da acidez das estruturas
\mathrm{CH}_{3} \mathrm{COOH}, \mathrm{FCH}_{2} \mathrm{COOH}, \mathrm{ICH}_{2} \mathrm{COOH}, \mathrm{Cl}_{2} \mathrm{CHCOOH}, \mathrm{BrCH}_{2} \mathrm{COOH}
A
B
C
D
E
a) ADBEA
b) BDECA
c) EBDCA
d) DBECA
e) ABCDE

Passo 1

Vou listar claramente o que o enunciado dá e o que ele pede.
  • Estruturas (na ordem em que foram escritas, vou associar uma letra a cada uma):
    • A:\\ \mathrm{CH_{3}COOH}
    • B:\\ \mathrm{FCH_{2}COOH}
    • C:\\ \mathrm{ICH_{2}COOH}
    • D:\\ \mathrm{Cl_{2}CHCOOH}
    • E:\\ \mathrm{BrCH_{2}COOH}
  • O enunciado pede: indicar, em ordem decrescente de acidez (ou seja, do mais ácido para o menos ácido), quais dessas cinco estruturas aparecem. Depois escolher a alternativa correta entre as opções dadas.

Passo 2

Conceito-chave: o que torna um ácido carboxílico mais forte?
  • A reação de ionização de um ácido carboxílico é
\mathrm{RCOOH}\rightleftharpoons \mathrm{RCOO^-}+\mathrm{H^+}.
  • A força do ácido aumenta quando a base conjugada \mathrm{RCOO^-} fica mais estável (ou seja, quando a carga negativa fica mais bem “distribuída” ou “atenuada”).
  • No caso de substituintes no carbono alfa (o carbono vizinho ao grupo \mathrm{COOH}), o efeito mais importante é o efeito indutivo (efeito -I ou +I):
    • Um substituinte que retira densidade eletrônica por indução (um grupo doador/retirador de elétrons) estabiliza a carga negativa na carboxilato e aumenta a acidez.
    • Grupos doadores (como \mathrm{CH_3} por hiperconjugação) desestabilizam a base conjugada e tornam o ácido mais fraco.
  • A medida prática: ácidos com menor \mathrm{p}K_a são mais fortes. Portanto, para comparar acidez, pensamos em qual substituinte estabiliza mais \mathrm{RCOO^-} por efeito indutivo.

Passo 3

Força do efeito indutivo dos halogênios e papel da quantidade
  • Eletronegatividade (valores de Pauling, aproximados): \mathrm{F}:3,98,\\ \mathrm{Cl}:3,16,\\ \mathrm{Br}:2,96,\\ \mathrm{I}:2,66. Esses valores mostram que, isoladamente, \mathrm{F} é o mais retirador por indução, depois \mathrm{Cl}, \mathrm{Br}, \mathrm{I}.
  • Importante: efeitos se somam. Dois átomos eletronegativos no mesmo carbono (como \mathrm{Cl_2CH}) retiram muito mais densidade do que um só.
  • Polarizabilidade: átomos grandes e polarizáveis (Br, I) podem, em alguns casos, estabilizar cargas por polarização, mas no caso de ácidos alpha-halogenados a tendência geral observada experimentalmente é que \mathrm{F} e \mathrm{Cl} aumentem mais a acidez que \mathrm{Br} e \mathrm{I}; e dois \mathrm{Cl} juntos (dicloro) têm efeito fortemente retirador.

Passo 4

Dados experimentais típicos (para intuir e confirmar a ordem):
  • \mathrm{p}K_a (valores aproximados e bem conhecidos):
    • \mathrm{CH_3COOH}:\\ \mathrm{p}K_a\approx4,76 (ácido acético)
    • \mathrm{FCH_2COOH}:\\ \mathrm{p}K_a\approx2,66 (fluoroacético)
    • \mathrm{ClCH_2COOH}:\\ \mathrm{p}K_a\approx2,86 (monoclorOacético; não está na lista mas serve como referência)
    • \mathrm{BrCH_2COOH}:\\ \mathrm{p}K_a\approx2,90
    • \mathrm{ICH_2COOH}:\\ \mathrm{p}K_a\approx3,17
    • \mathrm{Cl_2CHCOOH}:\\ \mathrm{p}K_a\approx1,35 (ácido dicloroacético, muito mais ácido por ter dois Cl)
  • Interpretação numérica:
    • Dicloroacético ( D) tem \mathrm{p}K_a bem menor (mais ácido) do que qualquer monohalogenado porque tem efeito indutivo combinado.
    • Entre os monohalogenados, B ( \mathrm{F}) é mais ácido que E ( \mathrm{Br}) e C ( \mathrm{I}), seguindo a eletronegatividade.
    • O ácido sem halogênio ( A:\\ \mathrm{CH_3COOH}) é o menos ácido do grupo listado, porque \mathrm{CH_3} é doador por hiperconjugação.

Passo 5

Montando a ordem decrescente da acidez a partir da discussão:
  • Mais ácido (menor \mathrm{p}K_a): D:\\ \mathrm{Cl_{2}CHCOOH} (dicloroacético).
  • Depois vem B:\\ \mathrm{FCH_{2}COOH} (fluoroacético).
  • Em seguida E:\\ \mathrm{BrCH_{2}COOH} (bromoacético).
  • Depois C:\\ \mathrm{ICH_{2}COOH} (iodoacético).
  • Menos ácido (maior \mathrm{p}K_a): A:\\ \mathrm{CH_{3}COOH} (ácido acético).
Ou seja, a ordem em letras é:
D\\ >\\ B\\ >\\ E\\ >\\ C\\ >\\ A.

Passo 6

Comparando com as alternativas oferecidas (cada alternativa dá uma sequência de letras), a sequência correta é aquela que corresponde a D B E C A. A alternativa que apresenta essa sequência é a alternativa (d).

Resposta

d) DBECA

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