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.
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
(onde é um radical orgânico ou ). - São ácidos fracos, mas relativamente fortes entre compostos orgânicos: tipicamente
entre e . - Comparação dada: álcoois, aldeídos e cetonas têm
entre e , e prótons acetilênicos têm . - 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:
onde
é o ácido e
é sua base conjugada.
- A força de um ácido (menor
= ácido mais forte) está diretamente relacionada à estabilidade da base conjugada . Quanto mais estável for , mais o equilíbrio desloca para a direita e mais ácido é . - Logo, para entender por que um ácido orgânico é mais ácido que outro, devemos analisar como a estrutura estabiliza a carga negativa em
.
Passo 3
Aplique isso ao caso dos ácidos carboxílicos:
- A desprotonação de um ácido carboxílico é:
- A base conjugada é o íon carboxilato
. Então a pergunta prática na prova é: por que é relativamente estável (logo 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:
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
e aumenta a estabilidade da base conjugada — portanto aumenta a acidez de .
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
entre e não se dissociam completamente como ácidos fortes (por exemplo, ); eles são ácidos fracos/moderados. Portanto a dissociação não é completa.
- Errado: ácidos carboxílicos com
- Alternativa E: “desprotonação de sua cadeia carbônica, deixando-a estabilizada por ressonância.”
- Errado e conceitualmente fora: a desprotonação ocorre no grupo
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”.
- Errado e conceitualmente fora: a desprotonação ocorre no grupo
Passo 7
Exemplo concreto para fixar (comparação com álcool)
- Compare acético (
, ) com etanol ( , ). - Ao desprotonar:
- No primeiro caso,
tem a carga deslocalizada entre dois oxigênios (ressonância); no segundo, tem a carga praticamente localizada num único oxigênio (sem ressonância). Resultado: 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