Selecione o composto com a característica desejada e justifique sua escolha:
Ácido de Lewis mais forte:
e
Ácido de Lewis mais forte:
Passo 1
O enunciado pede que eu escolha, entre
e
, qual é o ácido de Lewis mais forte e que eu justifique a escolha.
Informações fornecidas: os dois compostos a comparar são e
. A tarefa é uma escolha com justificativa.
Informações fornecidas: os dois compostos a comparar são
Passo 2
O que é um ácido de Lewis (aula rápida e prática): um ácido de Lewis é uma espécie que aceita um par de elétrons de outra espécie (a base de Lewis). No caso dos trihaletos de boro, o boro tem três ligações e fica com um octeto incompleto, possuindo um orbital p vazio que pode aceitar um par de elétrons. Por isso
(com
halogênio) é potencialmente ácido de Lewis: ele pode formar um aduto
ao aceitar o par de elétrons de uma base
.
Quais fatores determinam a força de um ácido de Lewis em trihaletos de boro (lista e explicação simples):
Quais fatores determinam a força de um ácido de Lewis em trihaletos de boro (lista e explicação simples):
- Efeito indutivo (eletronegatividade): um halogênio mais eletronegativo puxa elétrons da ligação
, deixando o boro mais positivo e, a priori, mais apto a aceitar um par de elétrons. - Retrodoação pπ–pπ (backbonding): os pares não ligantes nos halogênios podem doar densidade para o orbital p vazio do boro através de sobreposição p–p; isso reduz a deficiência eletrônica em boro e enfraquece a acidez de Lewis. A eficácia dessa retrodoação depende do bom casamento de tamanho e energia entre os orbitais p dos átomos envolvidos.
- Polarizabilidade / difusividade dos orbitais: halogênios maiores têm orbitais mais difusos (p orbitais maiores) que fazem sobreposição ruim com o orbital 2p do boro, reduzindo a retrodoação.
- Estereoquímica e impedimento estérico: aqui é secundário porque ambos são planar-trigonal e relativamente pequenos; não é o fator determinante para BF
vs BBr .
Passo 3
Aplicando o efeito indutivo: o flúor é muito eletronegativo, mais que o bromo. Assim, pela lógica indutiva simples,
puxaria mais densidade eletrônica de
do que
, o que tenderia a tornar
um ácido de Lewis mais forte que
se esse fosse o único efeito relevante.
Aplicando o conceito de retrodoação pπ–pπ (o fator decisivo aqui):
Aplicando o conceito de retrodoação pπ–pπ (o fator decisivo aqui):
- Em
os orbitais envolvidos são sobretudo orbitais do boro e do flúor. Esses orbitais têm tamanhos e energias compatíveis, permitindo boa sobreposição. Os pares não ligantes do flúor podem, portanto, doar parcialmente densidade para o orbital p vazio do boro (pπ–pπ backbonding). Essa doação reduz a deficiência eletrônica do boro e diminui a tendência de em aceitar mais elétrons — ou seja, reduz a acidez de Lewis efetiva de . - Em
o halogênio é bromo, cujo orbital não ligante é majoritariamente . A sobreposição entre do bromo e do boro é ruim (diferença de tamanho e energia), então a retrodoação é pouco eficaz. Logo, o boro em permanece mais deficiente em elétrons do que em , tornando mais apto a aceitar um par de elétrons — isto é, um ácido de Lewis mais forte.
Passo 4
Comparando os dois efeitos (indutivo vs retrodoação): embora o efeito indutivo tenda a aumentar a acidez ao subir a eletronegatividade do substituinte (favorável a
), o efeito de retrodoação pπ–pπ é mais forte aqui e domina a avaliação. A retrodoação em
reduz consideravelmente a acididade relativa do boro. Por isso o balanço final favorece o halogênio mais pesado (menos capacidade de retrodoação) como deixando o boro mais ácido.
Resumo prático e resultado observado experimentalmente: na série dos trihaletos de boro observa‑se que a acidez de Lewis cresce descendo o grupo:
Resumo prático e resultado observado experimentalmente: na série dos trihaletos de boro observa‑se que a acidez de Lewis cresce descendo o grupo:
Isto é consistente com a ideia de que a retrodoação pπ–pπ é mais eficaz para halogênios de
(F) e vai diminuindo para halogênios com orbitais
(Cl, Br, I), de modo que
é um ácido de Lewis mais forte que
. Um modo de ver isso na prática é a facilidade relativa de formação de adutos com bases como
:
forma adutos mais fortemente ligados que
.
Conclusão didática e encorajamento: portanto, apesar da primeira intuição (eletronegatividade do F) sugerir o contrário, a explicação orbital (retrodoação pπ–pπ) é a que manda aqui. Não se assuste se na prova a justificativa for justamente mencionar essa retrodoação e o casamento de orbitais — é o argumento-coringa para essa pergunta. Você já pode responder com segurança.
Conclusão didática e encorajamento: portanto, apesar da primeira intuição (eletronegatividade do F) sugerir o contrário, a explicação orbital (retrodoação pπ–pπ) é a que manda aqui. Não se assuste se na prova a justificativa for justamente mencionar essa retrodoação e o casamento de orbitais — é o argumento-coringa para essa pergunta. Você já pode responder com segurança.