Prever qual das bases dos pares abaixo é a mais forte. Justifique.
Trimetilamina ou Trietilamina
Trimetilamina ou Trietilamina
Passo 1
O enunciado pede que eu compare a força como base de dois compostos e justifique qual é o mais forte:
- Compostos dados: trimetilamina e trietilamina.
- Objetivo: decidir qual das duas é a base mais forte e explicar por quê.
Passo 2
O que significa “ser base” aqui (método padrão para provas): uma base
aceita próton segundo a reação
A força da base em solução aquosa costuma ser medida por
(constante de basicidade) ou por
, onde
É prático trabalhar com o ácido conjugado
: seu
está relacionado com
pela relação (em água, a
é aprox. 14)
Assim, se conhecemos
de
podemos obter
e comparar forças básicas: quanto menor o
, mais forte a base.
Passo 3
Quais efeitos químicos determinam basicidade de aminas alquílicas em água? Dois efeitos principais:
- Efeito doador eletrônico (indutivo e hiperconjugação): grupos alquila doam densidade eletrônica para o nitrogênio, aumentando sua disponibilidade para aceitar um próton. Quanto mais forte a doação, maior a basicidade.
- Efeito estérico/solvatação do cátion
: após protonação forma-se que precisa ser estabilizado pela solvatação (água envolvendo o cátion por interações eletrostáticas e ligações por hidrogênio). Grupos volumosos ao redor do nitrogênio atrapalham a solvatação do cátion, desestabilizando e, portanto, tendendo a diminuir a basicidade em solução aquosa.
Esses dois efeitos competem: doação eletrônica aumenta basicidade; maior volume e bloqueio da solvatacão diminuem basicidade.
Passo 4
Aplicando aos dois compostos:
- Trim etilamina =
. Tem três grupos metila. - Trietilamina =
. Tem três grupos etila.
Comparação dos efeitos:
- Doação eletrônica: o grupo etila doa ligeiramente mais que o metila (efeito indutivo e hiperconjugação comuns), então três etilos fornecem mais densidade ao N do que três metilos. Esse efeito favorece que a trietilamina seja mais básica.
- Estérica/solvatação: os grupos etila são maiores que metila, então a trietilamina é mais volumosa e pode prejudicar a solvatação do cátion
mais que a trimetilamina; esse efeito favorece a trimetilamina como base mais forte (porque seu cátion é melhor solvado e, portanto, mais estável).
Portanto há uma disputa entre maior doação eletrônica dos etilos (favorece trietilamina) e melhor solvatação do cátion da trimetilamina (favorece trimetilamina). Para decidir qual vence precisamos ver o efeito líquido — e podemos usar dados experimentais de
/
em água para confirmar.
Passo 5
Valores experimentais conhecidos (em água, a 25 °C) para os ácidos conjugados:
-
do cátion trimetilamônio, , é aproximadamente . -
do cátion trietilamônio, , é aproximadamente .
Usando
, calculo os
:
Como
menor significa base mais forte (maior
), concluímos que a trietilamina é a base mais forte em água.
Passo 6
Interpretação final (didática e intuição): a doação eletrônica adicional dos grupos etila sobrepõe-se à perda de solvatação causada pelo maior volume — ou seja, o efeito indutivo/hiperconjugativo dos etilos domina e torna a trietilamina mais apta a captar um próton em água. Portanto, apesar de a trietilamina ser mais volumosa e menos bem solvatada, ela ainda é mais básica que a trimetilamina.
Um exemplo numérico que reforça a ideia: comparar
aproximados a partir de
:
mostrando que a trietilamina tem
várias vezes maior.
Passo 7
Observação final útil para prova: em outro meio (por exemplo no gás ou solventes não aquosos) o balanço entre doação eletrônica e solvatação muda, então a ordem de basicidade pode variar; mas em água, que é o caso mais comum em provas e em química orgânica/analítica, vale o resultado acima.
Resposta
Trietilamina.