Química Orgânica: Volume 1 (2ª Edição)

David Klein · Capítulo 54 de 302

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Química Orgânica: Volume 1 (2ª Edição)

3.5 Posição de Equilíbrio e Escolha dos Reagentes

Posição de Equilíbrio e Escolha dos

3.5 Reagentes

 

No início deste capítulo aprendemos a utilizar os valores de pK para a

determinar a posição de equilíbrio. Nesta seção, vamos aprender a prever a

posição de equilíbrio sem o uso de valores de pKa, comparando apenas as

bases conjugadas. Para ver como se faz isso, vamos examinar uma reação

ácido-base genérica:

 

Esse equilíbrio representa a competição entre duas bases (A− e B−) pelo H+.

A questão é saber quem é mais capaz de estabilizar a carga negativa, se A−

ou B−. O equilíbrio sempre favorece a carga negativa mais estabilizada. Se

A− é mais estável, então o equilíbrio vai favorecer a formação de A−. Se B−

é mais estável, então o equilíbrio favorece a formação de B−. Portanto, a

posição de equilíbrio pode ser prevista pela comparação das estabilidades

de A− e B−. Vamos ver um exemplo disso.

 

DESENVOLVENDO A APRENDIZAGEM

 

3.10 PREVISÃO DA POSIÇÃO DE EQUILÍBRIO SEM USAR VALORES DE pKa

APRENDIZAGEM

Preveja a posição de equilíbrio para a reação vista a seguir.

SOLUÇÃO

 

Olhamos para ambos os lados do equilíbrio e comparamos as estabilidades das bases presentes

em cada lado:

 

ETAPA 1

Identi cação da base em cada lado do equilíbrio.

 

Para determinar qual dessas bases é mais estável, usamos os quatro fatores (ARIO):

 

1. Átomo. Em ambos os casos, a carga negativa parece estar sobre um átomo de nitrogênio,

de modo que este fator não é relevante.

 

2. Ressonância. Ambas as bases são estabilizadas por ressonância, mas nós esperamos que

uma delas seja mais estável:

 

ETAPA 2

Comparação da estabilidade dessas duas bases utilizando todos os quatro fatores.

 

A primeira base tem a carga negativa deslocalizada sobre N e S. A segunda base tem a carga

negativa deslocalizada sobre N e O. Devido ao seu tamanho, o enxofre é mais e ciente do que o

oxigênio para estabilizar a carga negativa, então nós esperamos que a primeira base seja mais

estável.

 

3. Indução. Nenhuma dessas bases é estabilizada por efeitos indutivos.

4. Orbital. Não é um fator relevante neste caso.

 

Com base no fator de 2, podemos concluir que a base do lado esquerdo é mais estável e,

portanto, o equilíbrio favorece o lado esquerdo da reação. A nossa previsão pode ser veri cada

se olharmos os valores do pKa para o ácido que está presente em ambos os lados da reação:

 

ETAPA 3

O equilíbrio favorecerá a base mais estável.

 

O equilíbrio favorece a formação do ácido fraco (pKa maior), de modo que o lado esquerdo é

favorecido, justamente como tínhamos previsto.

 

PRATICANDO

o que você aprendeu

 

3.29 Preveja a posição de equilíbrio para cada uma das reações vistas a seguir:

APLICANDO

o que você aprendeu

 

3.30 Como vamos aprender no Capítulo 21, o tratamento de uma lactona (um éster cíclico)

com hidróxido de sódio inicialmente vai produzir um ânion:

 

Este ânion rapidamente sofre uma transferência de prótons intramolecular (veja o Problema

3.3), em que o átomo de oxigênio carregado negativamente abstrai o próton ácido próximo.

Represente o produto deste processo ácido-base intramolecular, e depois identi que que lado

do equilíbrio é favorecido. Explique sua resposta.

 

é necessário PRATICAR MAIS? Tente Resolver os Problemas 3.49, 3.52

O processo descrito na seção Desenvolvendo a Aprendizagem anterior

também pode ser usado para determinar se certo reagente é adequado para a

realização de uma transferência de próton em particular, como mostrado na

seção Desenvolvendo a Aprendizagem 3.11.

 

DESENVOLVENDO A APRENDIZAGEM

 

3.11 ESCOLHA DO REAGENTE APROPRIADO PARA A REAÇÃO DE TRANSFERÊNCIA

DE PRÓTON

 

APRENDIZAGEM

Determine se o H2O seria um reagente adequado para a protonação do íon acetato:

 

SOLUÇÃO

 

Começamos pela representação da reação ácido-base que ocorre quando a base é protonada

pela água:

 

ETAPA 1

Representação do equilíbrio.

 

Agora comparamos as bases em cada lado da reação e procuramos ver quem é mais estável:

ETAPA 2

Comparação da estabilidade das bases em cada lado do equilíbrio utilizando todos os quatro

fatores.

 

Aplicando os quatro fatores (ARIO), vemos que a base do lado esquerdo é mais estável devido à

ressonância. Portanto, o equilíbrio favorece o lado esquerdo da reação. Isso signi ca que o H2O

não é uma fonte de prótons adequada nesta situação. A m de protonar esta base é necessário

um ácido mais forte do que a água. Um ácido adequado seria o H3O+.

 

ETAPA 3

O reagente é adequado apenas se o equilíbrio favorece os produtos desejados.

 

PRATICANDO

o que você aprendeu

 

3.31 Em cada um dos casos vistos a seguir, identi que se o reagente mostrado é adequado

para realizar as funções descritas. Explique por que ou por que não.

APLICANDO

o que você aprendeu

 

3.32 Vamos estudar as reações vistas a seguir nos próximos capítulos. Para cada uma dessas

reações, observe que o produto é um ânion (ignore o íon carregado positivamente, em cada

caso). A m de obter um produto neutro, este ânion deve ser tratado com uma fonte de prótons.

Para cada uma das reações seguintes, identi que se a água será uma fonte de prótons

adequada: