Enunciado
Química - Princípios de Química: Questionando a Vida Moderna e o Meio Ambiente - 5ª Edição - Peter Atkins, Loretta Jones e Leroy Laverman- Ed: 5º - Capítulo 19.Exercício - Ex. 78
Os valores de pKa do fenol, o-nitro-fenol, m-nitro-fenol e p-nitro-fenol são 9,89, 7,17 8,28 e 7,15, respectivamente. Explique a origem das diferenças de pKa.
Passo 1
Em primeiro lugar, precisamos saber que o valor de pKa está associado à acidez de uma substância. Quanto mais baixo esse valor, maior é a força ácida da substância; quanto mais alto, maior a força básica ou alcalina.
Seguem as estruturas das quatro substâncias analisadas, na ordem que aparecem no enunciado:
Passo 2
O grupo nitro, , é um conhecido grupo retirador de densidade eletrônica por ressonância do anel benzênico. Assim, dependendo da posição que ele está, em relação ao grupo , ele pode retirar mais ou menos densidade eletrônica do anel, por ressonância.
Além disso, por conter átomos muito mais eletronegativos que o carbono, que são e , esse grupo gera efeito indutivo de retirada de elétrons.
Saiba que o efeito de retirada da densidade eletrônica por ressonância é mais intenso do que o causado pelo efeito indutivo pela eletronegatividade!
Passo 3
Na posição orto, mais próxima do , o grupo nitro retira densidade eletrônica predominantemente por ressonância, quase nada por efeito indutivo.
Na posição meta, o grupo nitro só retira densidade eletrônica do anel benzênico por efeito indutivo.
Na posição para, o grupo nitro retira densidade eletrônica pelos dois efeitos, sendo assim a posição em que o anel tem a menor densidade eletrônica de todas.
Pelo que já foi dito, você pode concluir que, depois do para, vem o orto e em seguida o meta, no quesito retirada de densidade eletrônica.
Passo 4
E o que isso tem a ver com a acidez?
Bom, quanto menor for a densidade eletrônica do anel benzênico, mais da densidade eletrônica do oxigênio do grupo vai ser atraída ao centro do anel, desestabilizando a ligação .
Quanto mais desestabilizada e fraca for a ligação, mais facilmente o hidrogênio se desprende do oxigênio, certo?
E quanto mais fácil ele se desprende, mais ácido é o composto!
Assim, por essa explicação, a gente conclui que, de fato, a ordem de acidez estabelecida pelo enunciado faz sentido.
Resposta
Ei, a resposta está no passo a passo :)