3- (PUC Minas) Qual das substâncias a seguir apresenta caráter básico MENOS acentuado? Justifique
A) CH 3 NH 2
B) CH 3 CH 2 NH 2
C) CH 3 NHCH 3
D)
E) NH 3
A) CH 3 NH 2
B) CH 3 CH 2 NH 2
C) CH 3 NHCH 3
D)
E) NH 3
Passo 1
O enunciado pergunta: “Qual das substâncias a seguir apresenta caráter básico MENOS acentuado?” e pede justificativa. As opções são:
Informações dadas (as próprias fórmulas das substâncias):
- Temos aminas e a amônia, todas com um par de elétrons livres no nitrogênio que pode aceitar um próton.
- Não há outras condições explícitas (p.ex. solvente), então consideraremos o comportamento em água (modo usual para discutir caráter básico em química orgânica/inorgânica).
Passo 2
O que significa “caráter básico” aqui (aula rápida e prática): basicidade é a tendência de uma substância em aceitar um próton
. Na prática em solução aquosa, comparamos a força das bases pela estabilidade do seu íon conjugado (a base protonada) — quanto mais estável o cátion conjugado, mais forte é a base original. Uma maneira comum de comparar é usando o valor de
do ácido conjugado: quanto maior
do ácido conjugado, mais forte a base. Vou explicar isso com calma:
- Se a base é
, a reação de protonação é . - O ácido conjugado é
. O que nos interessa é o de (ou seja, quão forte é como ácido). - Regra prática: maior
→ base mais básica. Menor → base menos básica.
Passo 3
Fatores que afetam a basicidade do nitrogênio (tem que decorar mentalmente e aplicar na prova):
- Doação eletrônica (efeito indutivo
dos grupos alquila): grupos alquila doam elétrons por efeito indutivo, aumentando a densidade eletrônica no nitrogênio e tornando o par livre mais disponível para captar . Logo, mais grupos alquila → tendência a aumentar a basicidade (até certo ponto). - Hibridização e ressonância (não aplicável aqui, porque todos são nitrogênios sp3 sem ressonância).
- Efeito estérico e solvatação: em solução aquosa a estabilização do cátion
depende de quão bem a água pode solvatá-lo (cerquilhar e estabilizar por interações H-bond e dipolo). Grupos volumosos ao redor do nitrogênio podem dificultar a solvatação do cátion protonado, diminuindo a basicidade efetiva, mesmo que eletronicamente o nitrogênio seja mais rico em elétrons.
Resumo prático: grupos alquila aumentam densidade (aumentam basicidade), mas excesso de substituição (amina terciária) causa impedimento estérico que reduz a solvatação e pode diminuir a basicidade aparente.
Passo 4
Aplicando os fatores às opções (qualitativamente, passo a passo):
-
(opção E): nenhum grupo alquila ligado — nitrogênio menos “doado” eletronicamente. Porém é pequeno e bem solvatado. -
(A) e (B): aminas primárias com um grupo alquila cada (metila ou etila). O efeito indutivo do etila é ligeiramente maior que do metila, então tende a ser um pouquinho mais básica que . -
(C) — esta é uma amina secundária (dimetilamina): dois grupos metila doando densidade eletrônica, tende a ser mais básica que as primárias porque tem mais efeito +I. -
(D) — trimetilamina, amina terciária: três grupos metila doando elétrons (aumento eletrônico), mas há maior impedimento estérico que atrapalha a solvatação do cátion protonado. Então em água sua basicidade pode ser reduzida em comparação com a secundária/primária, mas ainda recebe doação eletrônica de três grupos.
Passo 5
Comparação final qualitativa: entre A, B e C, a ordem esperada de basicidade em água é aproximadamente
porque mais grupos alquila aumentam a basicidade (C é secundária). A amônia não tem grupos alquila, então tende a ser menos básica que as aminas alquiladas. A amina terciária
sofre um efeito oposto: tem muitos doadores +I (que aumentam basicidade) mas também forte impedimento estérico (que diminui a eficácia em água). Então a posição de
fica entre as outras dependendo do equilíbrio entre +I e solvatação. Na prática experimental em água, os valores reais mostram que a amônia é menos básica que aminas alquiladas mono- e dimetílicas e que a trimetilamina é mais básica que a amônia, embora menos básica que a dimetilamina.
porque mais grupos alquila aumentam a basicidade (C é secundária). A amônia
Passo 6
Evidência experimental (valores de
do ácido conjugado, em água, para dar número e consolidar a intuição; maiores
→ base mais básica):
-
de (ácido conjugado de ): aproximadamente . -
de (ácido conjugado de ): aproximadamente . -
de (ácido conjugado de ): aproximadamente . -
de (ácido conjugado de ): aproximadamente . -
de (ácido conjugado de ): aproximadamente .
Comparando esses números: o menor
é o de
(
), o que significa que a base correspondente (
) é a menos básica do grupo em água. As aminas alquiladas têm
maiores (logo são bases mais fortes que
), mesmo a trimetilamina que, apesar do efeito estérico, ainda apresenta
maior que
.
Passo 7
Conclusão didática e encorajamento: portanto, usando a ideia de doação eletrônica (+I) e solvatação, e confirmando com valores experimentais de
do ácido conjugado, a menos básica entre as opções é a amônia,
. Fica a dica para a prova: se tiver aminas substituídas por alquilos contra a amônia, na maioria das vezes as aminas alquiladas serão mais básicas que a amônia — só tome cuidado com casos especiais (grupos que retiram elétrons, ressonância, solventes não aquosos, ou aminas muito volumosas).
Resposta
E)