Teoria

E aí? Bem vindo ao RespondeAí!

Hoje nós vamos aprender sobre como o efeito indutivo afeta a acidez e a basicidade de compostos orgânicos!

Mas antes de qualquer coisa, o que é o efeito indutivo?

Efeito indutivo na amina.
Efeito indutivo na amina.

O efeito indutivo é a atração, ou repulsão, dos pares de elétrons que formam ligações simples (ligação ). Isso ocorre por causa da diferença de eletronegatividade entre os átomos que fazem parte da ligação.

Se você observar a imagem ali em cima, você vai ver que na cadeia de uma das aminas temos um cloro, que é um elemento bastante eletronegativo, certo? Sabia que ele é responsável por diminuir a basicidade da amina?

-Mas como?!

O efeito indutivo ocorre de diferentes formas dependendo da estrutura do composto. A gente vai ver como funciona cada caso, incluindo a desse exemplo!

Presença de um ligante eletronegativo

Ao adicionar um ligante eletronegativo à cadeia ele age com um efeito indutivo retirador de elétrons sobre ela. A cadeia passa então a atrair melhor o par de elétrons da ligação.

Efeito indutivo na amina.
Efeito indutivo na amina.

O cloro atrai o par de elétrons do nitrogênio, tornando esse par de elétrons menos disponível e consequentemente diminuindo a sua basicidade.

Ou seja, a presença de um ligante mais eletronegativo diminui a basicidade de uma base!

Mas e com ácidos, o que ocorre?!

Ácidos e suas bases conjugadas com e sem o efeito indutivo.
Ácidos e suas bases conjugadas com e sem o efeito indutivo.

No caso de ácidos, por exemplo, quando temos a a presença de um ligante mais eletronegativo ele atrai o par de elétrons da ligação fragilizando essa ligação. Se o hidrogênio sai com mais facilidade isso significa que a acidez do composto é maior, certo?!

E no nosso exemplo, podemos ver que, em contra partida a base conjugada formada com a presença do é mais estável do que a base sem a presença do halogênio. Se a base conjugada é estável isso significa que a reação inversa não tende a acontecer. Reafirmando que esse composto é mais ácido!

Se você ainda não tiver acreditando, pode comparar o do ácido butanoico com o do ácido 2-clorobutanóico vemos que com o cloro o diminui, ele é mais ácido!!

Beleza, agora que começamos a entender o espírito da coisa, vamos olhar os casos mais específicos!

Eletronegatividade do ligante

Comparando o ácido cloroetanóico com o ácido fluoretanóico verificamos que o do ácido com flúor é menor, indicando que ele é mais ácido.

Mas por que isso acontece?

Ácidos com diferentes ligantes.
Ácidos com diferentes ligantes.

O flúor é mais eletronegativo que o cloro, portanto vai “puxar mais” os elétrons!

De uma forma geral, podemos dizer que quanto mais eletronegativo for o ligante, maior será a acidez. Ou se estivermos falando de uma base, menor será sua basicidade.

Quantidade de ligantes

Se um ligante eletronegativo afeta a acidez imagina com vários?! Quanto maior o número de ligantes eletronegativos, maior será a acidez do composto.

Ácidos com diferentes quantidades de ligantes.
Ácidos com diferentes quantidades de ligantes.

Comparando os ácidos acima, vemos que o ácido dicloetanóico é mais ácido que o cloroetanóico e que o tricloroetanóico é ainda mais ácido.

Posição do ligante

Você já deve imaginar que quanto mais perto o átomo eletronegativo estiver da carga negativa na base conjugada, maior vai ser seu efeito indutivo.

Isso é comprovado pelos dados abaixo, pois a acidez diminui conforme o cloro se afasta da carboxila (aumento do ).

Ácidos com ligantes em diferentes posições.
Ácidos com ligantes em diferentes posições.

Cadeia Carbônica

O tamanho e a configuração da cadeia carbônica irão afetar as propriedades do composto. Vamos ver como algumas variações afetam a acidez e a basicidade!

Tamanho da Cadeia

O átomo de carbono não é um átomo muito eletronegativo. Assim, cadeias carbônicas possuem efeito indutivo injetor de elétrons.

Quanto maior for a cadeia carbônica maior será esse efeito. Assim, para um ácido quanto maior for a cadeia menos estável será a carga na sua base conjugada e mais fraco o ácido será.

Ácidos com tamanhos de cadeia diferentes.
Ácidos com tamanhos de cadeia diferentes.

Como é possível ver acima, o ácido fórmico (matanóico) é mais ácido que o ácido acético (etanoico).

Já em bases, o aumento da cadeia carbônica acarreta um leve aumento na basicidade, pois torna o par de elétrons mais disponível e reativo. Você pode ver aí em baixo que a metilamina é um pouco menos básica que a etilamina, porque a etilamina tem uma cadeia carbônica maior.

Bases com cadeias de diferentes tamanhos.
Bases com cadeias de diferentes tamanhos.

Ramificação da Cadeia

Quantidades diferentes de cadeias geram efeitos indutivos diferentes. Comparando a etilamina com a dimetil amina percebemos que etilamina é mais básica, pois a cadeia está mais distribuída em torno do nitrogênio com o par de elétrons disponível.

Efeito indutivo de acordo com a ramificação.
Efeito indutivo de acordo com a ramificação.

Efeito Estérico

Para que uma base de Lewis consiga doar seu par de elétrons precisa ter espaço para isso. Se compararmos a dimetilamina com a trimetilamina poderíamos pensar que a trimetilamina seria mas básica, pois ela possui mais carbonos e eles estão mais distribuídos.

Bases e a influência do efeito estérico.
Bases e a influência do efeito estérico.

Mas vemos que essa última é bem menos básica. Isso acontece porque com três grupos metil em volta do nitrogênio fica difícil acessar o par de elétrons. Esse efeito se chama impedimento estérico.

Hibridização do carbono

Quanto maior o número de ligações duplas entre dois carbonos, mais eletronegativos esses carbonos se tornam. Esse aumento de eletronegatividade afeta a acidez do composto.

Ligações simples, duplas e triplas.
Ligações simples, duplas e triplas.

Comparando por exemplo o etano, o eteno e o etino, percebemos que o etino é um ácido mais forte, pois os carbonos mais eletronegativos suportam melhor a carga negativa na sua base conjugada.

Confira mais sobre efeito indutivo no nosso conteúdo em vídeo!

Vamos praticar com exercícios?!

Presença de um ligante eletronegativo

Cadeia Carbônica