Justificar nos pares abaixo qual é a base mais forte.
ou
Passo 1
O enunciado pede: justificar qual das duas espécies é a base mais forte entre
e
.
As informações dadas (explicitamente) são apenas as fórmulas: (trimetilamina) e
(dimetil éter, escrita aqui como
no enunciado). Não há outra condição explícita (por ex.: fase gasosa vs aquosa), então vamos assumir a comparação típica em solução aquosa (modo usual em provas).
As informações dadas (explicitamente) são apenas as fórmulas:
Passo 2
O que significa “base mais forte” (lembrando a definição que vamos usar)?
Uma base é uma espécie que aceita um próton. Em química ácido–base de Bronsted, a basicidade relativa em água é melhor comparada via os pKa das suas bases conjugadas (isto é, dos seus íons protonados):
Uma base é uma espécie que aceita um próton. Em química ácido–base de Bronsted, a basicidade relativa em água é melhor comparada via os pKa das suas bases conjugadas (isto é, dos seus íons protonados):
Quanto maior for o
do conjugado ácido
mais fraco é esse ácido, e portanto mais forte é a base
em água. Em palavras: base mais forte ⇔ conjugado ácido com
maior.
Passo 3
Lista dos fatores que determinam a basicidade (vou explicar cada um com calma):
- Disponibilidade do par eletrônico solitário (lone pair): se o par está mais “livre” para doar, a base é mais forte.
- Eletronegatividade do átomo que doa o par: átomo mais eletronegativo segura o par com mais força, tornando-o menos disponível.
- Hibridização: orbitais com mais caráter s seguram os elétrons mais perto (menos disponíveis); ex.: um par em um orbital
está menos disponível que em . - Efeitos indutivos/resonância: grupos doadores (+I) aumentam a densidade eletrônica e geralmente aumentam basicidade; efeitos estabilizantes do conjugado ácido também importam.
- Solvatação: em solução aquosa, íons bem solvatados são mais estáveis; estabilidade relativas dos íons protonados influencia as constantes.
- Estéreo/impedimento: muito bloqueio ao redor do sítio de protonação pode dificultar a protonação.
Esses são os “instrumentos” que a gente usa numa prova para comparar duas moléculas.
Passo 4
Aplicando os fatores à
(trimetilamina):
- Átomo que doa o par: nitrogênio com orbital
e um lone pair disponível. - Eletronegatividade:
(Pauling), menor que a do oxigênio (logo, segura menos fortemente o par). Menor eletronegatividade → par mais disponível → favorece basicidade. - Grupos metila: têm efeito doador indutivo (+I) que aumenta ligeiramente a densidade no N, tornando-o mais básico.
- Solvatação do íon protonado
: o cátion amônio secundário/terciário é razoavelmente bem solvatado por água (ligações H‑bond entre água e o ).
Conclusão parcial: o lone pair do N é relativamente disponível, entãotende a ser uma base moderadamente forte em água.
Passo 5
Aplicando os fatores à
(dimetil éter):
- Átomo que doa o par: oxigênio com orbital
e dois pares solitários. - Eletronegatividade:
, maior que a do N, portanto o oxigênio segura os seus pares eletrônicos com mais força — eles ficam menos disponíveis para protonação. Isso tende a diminuir a basicidade. - Grupos metila: doam um pouco de densidade (+I), mas isso raramente compensa a maior eletronegatividade do O.
- Solvatação do oxônio protonado
: embora também solvatado, o estado protonado do oxigênio (oxônio) é um ácido conjugado muito mais forte (mais instável como base conjugada) do que o amônio correspondente.
Conclusão parcial: apesar de ter pares solitários, o oxigênio é mais eletronegativo e segura os pares com mais força, logoé uma base fraca em água comparada a aminas.
Passo 6
Usar pKa aproximados para comparar (regra prática de prova): pKa do conjugado ácido de cada espécie em água:
- Conjugado ácido da trimetilamina:
tem (ordem de grandeza típica para aminas terciárias solúveis). - Conjugado ácido do dimetil éter (íon oxônio protonado):
tem muito negativo, da ordem de a (espécies oxônio protonadas são ácidos fortes).
Aplicando a regra do Passo 2: como
o equilíbrio de protonação favorece muito mais a protonação da amina do que a protonação do éter. Portanto a amina é muito mais básica em água.
Passo 7
Resumo didático e intuição rápida para prova:
- Regra curta e segura: quando comparar basicidade, olhe primeiro qual átomo doa o par. N (menos eletronegativo) tende a ser mais básico que O (mais eletronegativo), desde que as hibridações sejam semelhantes (
vs aqui). - Confirme com pKa dos conjugados ácidos se precisar de um número.
- Em muitos exercícios de prova, basta dizer: “
é mais básica porque o par livre está no N que é menos eletronegativo que O, e o conjugado ácido da amina é muito menos ácido (pKa maior) do que o conjugado ácido do éter.”
Passo 8
Motivação e dica final (um empurrãozinho amigo): se estiver desesperado na hora da prova, aplique primeiro a regra de eletronegatividade (átomo menos eletronegativo ganha basicidade), depois verifique hibridação e, se houver tempo, mencione pKa´s aproximados. Isso geralmente chega lá rapidinho!