Propriedades físico-químicas dos ácidos carboxílicos
Gabarito: letra E. Todas as assertivas estão corretas. A acidez superior do ácido cloroacético decorre do efeito indutivo retirador de elétrons do átomo de cloro, que estabiliza a base conjugada; o ponto de ebulição é influenciado pela massa molar e polarizabilidade, além das ligações de hidrogênio; e a simplificação da expressão de equilíbrio para o cálculo de é válida quando a dissociação é desprezível frente à concentração inicial, o que ocorre de forma mais precisa para ácidos mais fracos como o acético.
Propriedade / Critério | Ácido Acético (CH₃COOH) | Ácido Cloroacético (ClCH₂COOH) | Explicação / Fundamento |
|---|
Fórmula / Ka | CH₃COOH; Ka = 1,75 × 10⁻⁵ | ClCH₂COOH; Ka = 1,36 × 10⁻³ | Dados fornecidos na questão. |
Força ácida | Mais fraco (menor Ka) | Mais forte (maior Ka) | O átomo de Cl exerce efeito indutivo retirador (-I), enfraquecendo a ligação O–H. |
Efeito indutivo do substituinte | H (efeito doador ou nulo) | Cl (efeito retirador de elétrons, -I) | O Cl puxa densidade eletrônica, facilitando a saída do próton. |
Estabilidade da base conjugada | Menor (carga negativa menos estabilizada) | Maior (carga negativa estabilizada por efeito -I do Cl) | Base conjugada mais estável → ácido mais forte. |
Massa molar | 60,05 g/mol | 94,50 g/mol | Maior massa → maiores forças de dispersão de London. |
Ponto de ebulição (tendência) | Menor | Maior | Apesar de ambos formarem ligações de H, o Cl aumenta a polarizabilidade e as forças intermoleculares. |
Validade da aproximação [H⁺] = √(Ka·CA) para CA = 10⁻² M | Válida (α muito pequeno, dissociação desprezível) | Menos precisa (α maior, aproximação menos exata) | A simplificação é boa quando Ka é muito menor que CA; para Ka = 10⁻³, o erro é maior. |
Item I — ✅ Correto
O átomo de cloro é mais eletronegativo que o hidrogênio. Ao substituir um átomo de hidrogênio do grupo metila do ácido acético por um átomo de cloro, cria-se um efeito indutivo retirador de elétrons (efeito -I). Esse efeito retira densidade eletrônica da ligação O-H do grupo carboxila, facilitando a liberação do próton () e, consequentemente, aumentando a acidez do composto.
Item II — ✅ Correto
O ácido cloroacético possui maior massa molar e maior polarizabilidade (devido ao átomo de cloro) em comparação ao ácido acético. Embora ambos formem dímeros via ligações de hidrogênio, as forças de dispersão de London são mais intensas no ácido cloroacético, o que eleva seu ponto de ebulição.
Item III — ✅ Correto
A base conjugada (íon cloroacetato) é mais estável que o íon acetato. A carga negativa do ânion é deslocalizada e estabilizada pelo efeito indutivo retirador de elétrons do átomo de cloro, que reduz a densidade de carga negativa sobre o grupo carboxilato, tornando a base conjugada menos reativa e o ácido correspondente mais forte.
Item IV — ✅ Correto
A expressão geral para a concentração de íons hidrogênio em uma solução de ácido fraco é dada pela equação completa que considera a autoionização da água e a constante de acidez. A simplificação é uma aproximação válida quando o grau de ionização é muito pequeno (). Como o ácido acético () é um ácido mais fraco que o ácido cloroacético (), a aproximação é matematicamente mais precisa para o ácido acético, pois a quantidade de proveniente da ionização do ácido é muito superior à da água, mas a simplificação de que é mais robusta para o ácido de menor constante.
Gabarito: letra E
pode ser simplificada para 
, em que CA é a concentração analítica do ácido e KA é a constante de acidez, resultando em boa aproximação apenas para o ácido acético.Quais estão corretas?