Sugira uma explicação razoável para cada uma das seguintes observações:
O valor de
do hidrogênio Ha é menor que o valor de
do hidrogênio
Explicação:
O valor de
Explicação:
Passo 1
Resumo do enunciado: precisamos explicar por que o hidrogênio Ha tem um pKa menor (isto é, é mais ácido) do que o hidrogênio Hb.
Conteúdo envolvido: conceito de pKa, acidez de um próton e estabilidade da base conjugada.
O que vamos precisar:
Conteúdo envolvido: conceito de pKa, acidez de um próton e estabilidade da base conjugada.
O que vamos precisar:
- Definição de pKa e sua relação com acidez.
- Noções de fatores que estabilizam uma base conjugada (ressonância, efeito indutivo).
Passo 2
Antes de tudo, lembra que pKa é um número que indica a “facilidade” de um próton sair: quanto menor o pKa, mais facilmente aquele H+ é perdido e, portanto, mais ácido ele é. Matematicamente:
sendo
a constante de acidez.
Passo 3
Pra entender por que Ha é mais ácido que Hb, precisamos olhar para a base conjugada que cada um forma ao perder o próton. A regra geral é: quanto mais estabilizada for a base conjugada, mais ácido é o próton. Dois efeitos principais ajudam nessa estabilização:
- Ressonância – se o par de elétrons que sobra ao tirar o H puder se espalhar por várias ligações, a carga negativa fica “dividida” e a espécie fica mais estável;
- Efeito indutivo – grupos eletronegativos (como O, Cl, etc.) atraem densidade eletrônica por ligação sigma, diminuindo a carga negativa localizada e aumentando a estabilidade.
Passo 4
Agora, compara as duas bases conjugadas:
- Quando extraímos Ha, o elétron não-ligante formado pode se delocalizar, digamos, num anel aromático ou numa carbonila próxima (ressonância) e/ou ser atraído por um grupo EWG vizinho (efeito indutivo). Isso deixa a carga negativa mais “espalhada” e, portanto, mais estável.
- Já ao tirar Hb, a base conjugada resultante não conta com essa delocalização tão eficiente nem com auxílio indutivo forte, ficando com a carga negativa mais “concentrada” num único átomo — ou seja, menos estável.
Resposta
O pKa de Ha é menor que o de Hb porque, ao perder Ha, a carga negativa da base conjugada fica mais estabilizada (por ressonância e/ou efeito indutivo) do que quando perdemos Hb. Essa maior estabilização faz com que Ha seja mais facilmente doado como próton, resultando em um pKa menor.