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

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) \mathrm{CH_3COOH}
B) \mathrm{ClCH_2COOH}
C) \mathrm{ClCH_2CH_2COOH}
D) \mathrm{Cl_2CHCOOH}
E) \mathrm{HCOOH}

Passo 2

Relembrando o que significa ser “ácido mais forte” de forma prática: um ácido \mathrm{RCOOH} doa um próton e forma sua base conjugada \mathrm{RCOO^-}. Escrevendo a reação:
\mathrm{RCOOH \rightleftharpoons RCOO^- + H^+}
Se a base conjugada \mathrm{RCOO^-} for mais estabilizada (menor energia), o equilíbrio desloca-se mais para a direita e o ácido é mais forte (menor pK_a). 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 \mathrm{RCOO^-} 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 -I) de grupos eletronegativos perto do grupo -\mathrm{COO^-} 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 +I), como o grupo metila \mathrm{CH_3}, 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 \mathrm{CH_3COOH}: o grupo \mathrm{CH_3} é levemente doador ( +I). Isso DESestabiliza o carboxilato em comparação com um \mathrm{H} no lugar, logo \mathrm{CH_3COOH} é menos ácido que \mathrm{HCOOH}. (Conhecimento prático: pK_a aproximadamente 4,76.)
  • B \mathrm{ClCH_2COOH}: o cloro é um forte retirador de elétrons por efeito indutivo ( -I). 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: pK_a aproximadamente 2,86.)
  • C \mathrm{ClCH_2CH_2COOH}: 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: pK_a em torno de 4,06.)
  • D \mathrm{Cl_2CHCOOH}: 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: pK_a aproximadamente 1,25.)
  • E \mathrm{HCOOH}: 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: pK_a aproximadamente 3,75.)

Passo 5

Resumo comparativo com lógica e ordem (do mais forte ao mais fraco), usando a ideia de estabilização por efeito -I e proximidade:
  • \mathrm{Cl_2CHCOOH} (D) — dois cloros no carbono α: maior estabilização → mais forte (menor pK_a).
  • \mathrm{ClCH_2COOH} (B) — um cloro no carbono α: forte efeito indutivo → 2º mais forte.
  • \mathrm{HCOOH} (E) — nenhum grupo doador; mais forte que ácidos com grupo metila ou com halogênio distante.
  • \mathrm{ClCH_2CH_2COOH} (C) — cloro distante (β): efeito fraco → ácido pouco afetado.
  • \mathrm{CH_3COOH} (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) \mathrm{Cl_2CHCOOH}

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