1- (UFES) Um ácido carboxílico será tanto mais forte quanto mais estável for sua base conjugada (carboxilato). A base conjugada é normalmente estabilizada pela presença de grupos retiradores de elétrons adjacentes à carbonila, que tendem a reduzir, por efeito indutivo, a densidade de carga sobre o grupo carboxilato.
Baseado nessas afirmações, assinale a alternativa que apresenta o ácido MAIS forte. Explique.
A) CH 3 COOH
B) ClCH 2 COOH
C) ClCH 2 CH 2 COOH
D) Cl 2 CHCOOH
E) HCOOH
Baseado nessas afirmações, assinale a alternativa que apresenta o ácido MAIS forte. Explique.
A) CH 3 COOH
B) ClCH 2 COOH
C) ClCH 2 CH 2 COOH
D) Cl 2 CHCOOH
E) HCOOH
Passo 1
O enunciado pede que eu escolha, entre cinco ácidos carboxílicos dados, qual é o MAIS forte e explique por quê. Informação importante dada no enunciado: quanto mais estável for a base conjugada (o carboxilato), mais forte será o ácido; grupos retiradores de elétrons adjacentes à carbonila estabilizam a base conjugada por efeito indutivo, diminuindo a densidade de carga no carboxilato.
As alternativas são:
A)
B)
C)
D)
E)
As alternativas são:
A)
B)
C)
D)
E)
Passo 2
Relembrando o que significa ser “ácido mais forte” de forma prática: um ácido
doa um próton e forma sua base conjugada
. Escrevendo a reação:
Se a base conjugada
for mais estabilizada (menor energia), o equilíbrio desloca-se mais para a direita e o ácido é mais forte (menor
). Portanto, nosso objetivo é comparar a estabilidade relativa de cada carboxilato.
Passo 3
Explicando a estabilização da base conjugada (aula rápida e prática):
- O íon carboxilato
tem estabilidade extra por ressonância: a carga negativa pode ser distribuída entre as duas oxigênios (duas estruturas ressonantes), já reduzindo bastante a densidade negativa localizada. - Além da ressonância, o efeito indutivo (efeito
) de grupos eletronegativos perto do grupo ajuda a estabilizar a carga negativa: grupos que puxam elétrons por ligação sigma reduzem a densidade negativa no oxigênio. Quanto mais forte o retirador e quanto mais próximo da carbonila, maior o efeito estabilizador. - Por outro lado, grupos doadores de elétrons (efeito
), como o grupo metila , aumentam a densidade negativa no carboxilato e o tornam menos estável (portanto tornam o ácido mais fraco). - Importante: o efeito indutivo decai com a distância através das ligações sigma. Um cloro ligado diretamente ao carbono α (o carbono vizinho ao grupo carbonila) tem efeito bem maior que um cloro ligado dois carbonos afastado.
Passo 4
Aplicando isso às opções, explicando caso a caso:
-
A
: o grupo é levemente doador ( ). Isso DESestabiliza o carboxilato em comparação com um no lugar, logo é menos ácido que . (Conhecimento prático: aproximadamente .) -
B
: o cloro é um forte retirador de elétrons por efeito indutivo ( ). Aqui o cloro está no carbono α (logo ao lado do grupo carboxila), então estabiliza bem o carboxilato, tornando o ácido significativamente mais forte que o acético e que o fórmico. (Referência prática: aproximadamente .) -
C
: o cloro está mais distante (dois carbonos do grupo carboxila, no carbono β). O efeito indutivo existe, mas decai com a distância, então a estabilização é muito menor do que em (B). Assim, este ácido é só um pouco mais ácido que o acético, e geralmente menos ácido que o ácido fórmico. (Valor aproximado: em torno de .) -
D
: dois cloros no carbono α fornecem efeitos indutivos cumulativos e fortes. Cada cloro puxa densidade eletrônica; juntos eles estabilizam muito bem a carga negativa do carboxilato. Isso torna este composto o MAIS capaz de estabilizar a base conjugada, logo o ácido MAIS FORTE do conjunto. (Valor prático: aproximadamente .) -
E
: não tem grupo alquila doador; o hidrogênio é menos doador que o metila, logo o ácido fórmico é mais forte que o acético. Mas não tem substituinte eletronegativo como cloro, então fica atrás dos ácidos clorados. (Valor prático: aproximadamente .)
Passo 5
Resumo comparativo com lógica e ordem (do mais forte ao mais fraco), usando a ideia de estabilização por efeito
e proximidade:
-
(D) — dois cloros no carbono α: maior estabilização → mais forte (menor ). -
(B) — um cloro no carbono α: forte efeito indutivo → 2º mais forte. -
(E) — nenhum grupo doador; mais forte que ácidos com grupo metila ou com halogênio distante. -
(C) — cloro distante (β): efeito fraco → ácido pouco afetado. -
(A) — grupo metila doa elétrons e DESestabiliza o carboxilato → o mais fraco do conjunto.
Portanto, a alternativa com maior estabilização da base conjugada (e, portanto, ácido mais forte) é a alternativa D.
Resposta
D)