Para a mistura de solventes abaixo indique quais são empregados para uma reação via um mecanismo SN1 e SN2? Justifique sua resposta.
\mathrm{H}_{2} \mathrm{O} / \mathrm{EtOH}

Passo 1

O enunciado pede: para a(s) mistura(s) de solventes abaixo, indicar qual(is) é(são) empregado(s) para uma reação via mecanismo SN1 e qual(is) para SN2, com justificativa. As informações fornecidas são: a mistura escrita como \mathrm{H_{2}O/EtOH} (água/etanol) e a imagem que mostra “piridina / EtOH” (peguei essa informação da imagem — nela aparece uma molécula aromática com nitrogênio, ou seja, piridina, e ao lado “EtOH”). Não foi dada proporção entre os solventes; portanto vou considerar qualitativamente os efeitos dominantes de cada componente (água e etanol são solventes próticos; piridina é um solvente aprótico/pouco doador de hidrogénio).

Passo 2

Breve lembrete do que diferencia SN1 e SN2 (isso é essencial para justificar o papel do solvente).
  • Mecanismo SN1: etapa lenta de ionização (formação do carbocátion) seguida por ataque do nucleófilo. A lei de velocidade é
\text{velocidade}_{SN1}=k[\text{substrato}].
Coisas que favorecem SN1: estabilidade do carbocátion (terciários > secundários), solventes que estabilizam íons (especialmente solventes próticos que solvatam cátions e aniões).
  • Mecanismo SN2: ataque nucleofílico concertado, o nucleófilo participa na etapa lenta. A lei de velocidade é
\text{velocidade}_{SN2}=k[\text{substrato}][\text{nucleófilo}].ó
Coisas que favorecem SN2: nucleófilo forte e “livre” (não muito solvatado), substratos menos impedidos (primários, metílicos), e solventes que não solvatam fortemente o nucleófilo (solventes apróticos polares).

Passo 3

Explicação didática sobre solventes próticos vs apróticos (a ideia central para justificar):
  • Solventes próticos: têm átomos H ligados a O ou N e podem formar ligações de hidrogénio (ex.: \mathrm{H_{2}O}, \mathrm{EtOH}). Esses solventes solvatam fortemente ânions (nucleófilos) por ligação de hidrogénio, “envolvendo” o nucleófilo e diminuindo sua reatividade em ataques SN2. Por outro lado, solvatam bem cátions e estabilizam espécies iônicas (como carbocátions e o grupo saída), diminuindo a energia de ativação da etapa de ionização e assim favorecendo SN1. Em palavras simples: próticos acalmam (desativam) nucleófilos, mas seguram bem carbocátions.
  • Solventes apróticos polares: não doam H (não formam H-bond doador), solvatam cátions mas não solvatam fortemente aniões; portanto deixam os nucleófilos “nus” e mais reativos, favorecendo SN2. Exemplos típicos: DMSO, DMF, acetona, acetonitrila, e também a piridina (piridina é polar, básica, aromática, e não é bom doador de H — portanto comporta-se como solvente aprótico/polar).

Passo 4

Aplicando ao primeiro caso: \mathrm{H_{2}O/EtOH}.
  • Tanto \mathrm{H_{2}O} quanto \mathrm{EtOH} são solventes próticos. Mesmo em mistura, o caráter prótico domina: há muita capacidade de formação de ligações de hidrogénio e boa solvatação de íons.
  • Consequência prática: essas misturas estabilizam carbocátions e o grupo saída, reduzindo a barreira para a etapa de ionização — portanto favorecem reações via mecanismo SN1.
  • Além disso, porque o nucleófilo (se for aniônico, ex.: \mathrm{I^-}, \mathrm{CN^-}, \mathrm{OH^-}) fica fortemente solvatado por \mathrm{H_{2}O}/ \mathrm{EtOH}, sua capacidade de atacar em um processo bimolecular (SN2) é diminuída.

Passo 5

Aplicando ao segundo caso (imagem): piridina / \mathrm{EtOH}. Observação sobre a imagem: peguei da figura que aparece “piridina” junto com “EtOH”. Vou considerar qualitativamente a presença significativa de piridina.
  • A piridina é um solvente polar aprótico (não doa H), ou seja, ela não solva fortemente aniões por ligação de hidrogénio. Isso deixa nucleófilos mais livres e reativos — bom para SN2.
  • Se a mistura contiver quantidade apreciável de piridina (ou for dominada por piridina), o meio tende a favorecer SN2. A presença de \mathrm{EtOH} (prótico) reduz um pouco esse efeito, mas mesmo assim a adição de um aprótico básico como a piridina torna o nucleófilo relativamente menos solvatado do que em água pura, favorecendo ataques bimoleculares.
  • Observação prática e importante para prova: se a mistura for majoritariamente \mathrm{EtOH} (muito prótico), o efeito prótico pode predominar; se for majoritariamente piridina (ou somente piridina), o efeito aprótico predomina. Em muitos problemas de prova, a intenção ao mostrar “piridina / EtOH” é contrastar a piridina (aprótico) com \mathrm{H_2O/EtOH\\ (próticos)}ó, levando à conclusão: piridina favorece SN2.

Passo 6

Exemplos concretos para fixar (mini-aula com exemplos):
  • Exemplo SN1 típico (favorecido por \mathrm{H_{2}O/EtOH}): hidrólise de cloretos terciários. Em \mathrm{H_{2}O} ou mistura \mathrm{H_{2}O/EtOH} um cloreto terciário forma carbocátion facilmente e reage por SN1 para dar o álcool/éter.
  • Exemplo SN2 típico (favorecido por meios apróticos como piridina): substituição nucleofílica de um haleto primário por \mathrm{CN^-} em solvente aprótico (DMSO, piridina) é rápida por SN2; o mesmo nucleófilo em água seria muito mais lento por causa da solvatação.

Passo 7

Resumo e justificativa curta e objetiva (para a prova): a escolha vem do efeito do solvente sobre a estabilização de íons e sobre a solvatação do nucleófilo. Solventes próticos ( \mathrm{H_{2}O}, \mathrm{EtOH}) favorecem SN1; solventes apróticos polares (piridina, DMSO, DMF, etc.) favorecem SN2.

Resposta

\mathrm{H_{2}O/EtOH} → SN1.
Piridina/ \mathrm{EtOH} (ou, mais precisamente, meio contendo piridina) → SN2.

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