8-(UFAM-2010 / Adaptado) Na química orgânica, ácidos carboxílicos são ácidos orgânicos caracterizados pela presença do grupo carboxila ( RCOOH ; em que R é um radical orgânico alquila, alquenila, arila ou hidrogênio.). São ácidos fracos, mas estão entre os compostos orgânicos mais ácidos. Apresentam tipicamente pKa entre 4 e 6 contra 16-20 para álcoois, aldeídos e cetonas e 25 para os prótons acetilênicos.
Podemos atribuir essa elevada acidez:
A) aos dois átomos eletronegativos de oxigênio que tendem a estabilizar o ânion por efeito indutivo.
B) ao ânion carboxilato originado pela desprotonação do ácido e que é fortemente estabilizado pela cadeia carbônica.
C) ao ânion carboxilato originado pela desprotonação do ácido e que é fortemente estabilizado por ressonância.
D) à dissociação completa em solução aquosa a temperatura ambiente.
E) à desprotonação de sua cadeia carbônica, deixando-a estabilizada por ressonância.

Passo 1

O enunciado pergunta qual é a razão (atribuição) responsável pela elevada acidez dos ácidos carboxílicos. Informações relevantes dadas no enunciado:
  • Os ácidos carboxílicos contêm o grupo função \mathrm{RCOOH} (onde \mathrm{R} é um radical orgânico ou \mathrm{H}).
  • São ácidos fracos, mas relativamente fortes entre compostos orgânicos: tipicamente \mathrm{p}K_a entre \mathrm{4} e \mathrm{6}.
  • Comparação dada: álcoois, aldeídos e cetonas têm \mathrm{p}K_a entre \mathrm{16} e \mathrm{20}, e prótons acetilênicos têm \mathrm{p}K_a\approx\mathrm{25}.
  • São apresentadas cinco alternativas (A, B, C, D, E) que tentam explicar a causa da maior acidez.
    Não vou resolver aqui; só listei o que o enunciado pede e os dados que ele deu.

Passo 2

Entendendo o que é “acidez” e por que devemos olhar para o conjugado:
  • Em química ácido-base, quando um ácido perde um próton escrevemos uma reação geral:
\mathrm{HA \rightleftharpoons A^- + H^+}
onde \mathrm{HA} é o ácido e \mathrm{A^-} é sua base conjugada.
  • A força de um ácido (menor \mathrm{p}K_a = ácido mais forte) está diretamente relacionada à estabilidade da base conjugada \mathrm{A^-}. Quanto mais estável for \mathrm{A^-}, mais o equilíbrio desloca para a direita e mais ácido é \mathrm{HA}.
  • Logo, para entender por que um ácido orgânico é mais ácido que outro, devemos analisar como a estrutura estabiliza a carga negativa em \mathrm{A^-}.

Passo 3

Aplique isso ao caso dos ácidos carboxílicos:
  • A desprotonação de um ácido carboxílico é:
\mathrm{RCOOH \rightleftharpoons RCOO^- + H^+}
  • A base conjugada é o íon carboxilato \mathrm{RCOO^-}. Então a pergunta prática na prova é: por que \mathrm{RCOO^-} é relativamente estável (logo \mathrm{RCOOH} é relativamente ácido)?

Passo 4

Explicando ressonância (a ideia central): o que é e por que estabiliza
  • Ressonância é um modo de representar que a carga (ou elétrons) não está localizada em um único átomo, mas é delocalizada por toda uma estrutura. Delocalização reduz a densidade eletrônica concentrada num ponto e, portanto, diminui a energia da espécie (mais estável).
  • Para o íon carboxilato temos duas estruturas canônicas (duas formas-limite) que mostram a carga negativa distribuída entre os dois oxigênios. Escrevemos isso como:
\mathrm{R-C(=O)-O^- \leftrightarrow R-C(-O^-)=O}
essas duas formas indicam que a carga negativa não fica num único oxigênio: ela é compartilhada (delocalizada) entre os dois oxigênios por ressonância.
  • Conclusão deste passo: essa delocalização (ressonância) baixa a energia de \mathrm{RCOO^-} e aumenta a estabilidade da base conjugada — portanto aumenta a acidez de \mathrm{RCOOH}.

Passo 5

Por que a alternativa C é a que descreve isso corretamente
  • A alternativa C afirma: “o ânion carboxilato originado pela desprotonação do ácido é fortemente estabilizado por ressonância.” Isso descreve exatamente o argumento do passo anterior: a estabilidade vem da delocalização da carga entre os dois oxigênios.
  • Esse mecanismo (estabilização por ressonância do conjugado) é o argumento clássico e principal usado em provas para justificar a acidez relativa dos ácidos carboxílicos.

Passo 6

Comentando as outras alternativas e por que elas estão incorretas ou incompletas
  • Alternativa A: “aos dois átomos eletronegativos de oxigênio que tendem a estabilizar o ânion por efeito indutivo.”
    • Observação didática: o efeito indutivo (retirada de densidade eletrônica por átomos eletronegativos) realmente pode ajudar a estabilizar uma carga negativa quando há grupos eletronegativos próximos. Porém, no caso do carboxilato a estabilização dominante é a ressonância — a delocalização da carga entre os oxigênios. Portanto A é parcialmente verdadeira (há efeito indutivo), mas está incompleta/enganosa ao afirmar que essa é a razão principal; a prova costuma exigir a ressonância, não apenas o efeito indutivo.
  • Alternativa B: “estabilizado pela cadeia carbônica.”
    • Errado: cadeias carbônicas (grupos alquila) tendem a doar elétrons por efeito indutivo (+I) e, na verdade, desestabilizam uma carga negativa. Logo a cadeia carbônica não é a causa da elevada acidez.
  • Alternativa D: “dissociação completa em solução aquosa a temperatura ambiente.”
    • Errado: ácidos carboxílicos com \mathrm{p}K_a entre \mathrm{4} e \mathrm{6} não se dissociam completamente como ácidos fortes (por exemplo, \mathrm{HCl}); eles são ácidos fracos/moderados. Portanto a dissociação não é completa.
  • Alternativa E: “desprotonação de sua cadeia carbônica, deixando-a estabilizada por ressonância.”
    • Errado e conceitualmente fora: a desprotonação ocorre no grupo \mathrm{OH} da carboxila, não em um carbono da cadeia (a menos que seja um caso especial como prótons muito ácidos em posições alfa, mas aí o enunciado não trata disso). Além disso a ressonância que estabiliza é a do carboxilato, não “da cadeia carbônica”.

Passo 7

Exemplo concreto para fixar (comparação com álcool)
  • Compare acético ( \mathrm{CH_3COOH}, \mathrm{p}K_a\approx\mathrm{4,76}) com etanol ( \mathrm{CH_3CH_2OH}, \mathrm{p}K_a\approx\mathrm{16}).
  • Ao desprotonar:
\mathrm{CH_3COOH \rightleftharpoons CH_3COO^- + H^+}
\mathrm{CH_3CH_2OH \rightleftharpoons CH_3CH_2O^- + H^+}
  • No primeiro caso, \mathrm{CH_3COO^-} tem a carga deslocalizada entre dois oxigênios (ressonância); no segundo, \mathrm{CH_3CH_2O^-} tem a carga praticamente localizada num único oxigênio (sem ressonância). Resultado: \mathrm{CH_3COOH} é muito mais ácido. Isso ilustra na prática o poder estabilizador da ressonância.

Passo 8

Resumo final do raciocínio para a prova (dica rápida)
  • Regra prática para responder rápido: quando te perguntarem por que um ácido orgânico é mais forte, desenhe a base conjugada e veja se a carga negativa pode ser delocalizada por ressonância. Se sim, essa é, quase sempre, a resposta esperada na prova. Efeito indutivo pode ser argumento secundário, mas só use se a alternativa principal (ressonância) não estiver presente.

Resposta

C

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