1. Por que o nitrometano tem \mathrm{pK}_{\mathrm{a}}=10 enquanto o etano tem \mathrm{pK}_{\mathrm{a}}=50 ? Ilustre a sua justificativa.

Passo 1

O enunciado compara os valores de \mathrm{p}K_a do nitrometano (aproximadamente 10) e do etano (aproximadamente 50). O conteúdo é ácido--base e a ideia-chave é que a força de um ácido está diretamente relacionada à estabilidade da sua base conjugada. Para resolver, vamos escrever as reações de ionização de cada composto, identificar as bases conjugadas e analisar como o nitro em nitrometano estabiliza o ânion por ressonância (e efeito indutivo), coisa que não acontece com o etano.

Passo 2

Escrevemos a ionização do nitrometano e exibimos as principais estruturas de ressonância do seu ânion conjugado: \mathrm{CH_3NO_2 \longrightarrow CH_2NO_2^- + H^+}
A base conjugada é o íon nitrometaneto \mathrm{CH_2NO_2^-}. Em ressonância, o elétron extra se delocaliza sobre os dois oxigênios do grupo nitro:
\mathrm{CH_2\!-\!N^+(O^-)_2} \quad\longleftrightarrow\quad \mathrm{CH_2\!-\!N(O)=O^-} \quad\longleftrightarrow\quad \mathrm{CH_2\!-\!N(O^-)=O}

Passo 3

Cada estrutura de ressonância contribui para espalhar a carga negativa sobre dois oxigênios eletronegativos, diminuindo muito a densidade de carga e, portanto, a energia do ânion. Além disso, o forte efeito indutivo retirador de elétrons do grupo nitro (–I) também ajuda a estabilizar ainda mais essa carga negativa. A estabilização conjunta por ressonância e indução faz com que o nitrometano libere próton com muito mais facilidade, resultando em \mathrm{p}K_a\approx10.

Passo 4

No caso do etano, a ionização é \mathrm{CH_3CH_3 \longrightarrow CH_3CH_2^- + H^+}
A base conjugada é o etilânion \mathrm{CH_3CH_2^-}, que não tem grupo capaz de ressonância nem efeito indutivo significativo. A carga negativa fica concentrada num carbono pouco eletronegativo, gerando um ânion de altíssima energia e, portanto, um ácido extremamente fraco, com \mathrm{p}K_a\approx50.

Resposta

O nitrometano é muito mais ácido que o etano porque seu anião conjugado é fortemente estabilizado por ressonância entre dois oxigênios do grupo nitro e pelo efeito indutivo retirador de elétrons, enquanto o etilânion resultante da ionização do etano não tem qualquer estabilização eletrônica.

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