IFPE Superior 2013
O ácido pirúvico é uma substância que se forma no corpo a partir do metabolismo dos carboidratos. A sua provável fórmula estrutural é:
Nos músculos, o ácido pirúvico se reduz a ácido lático, principalmente durante a prática de exercícios físicos. O excesso de ácido lático nos músculos é responsável pela fadiga muscular, pela “dor na volta aos exercícios”. A equação química balanceada e simplificada que representa a formação do ácido lático encontra-se a seguir:
Em correlação ao que foi exposto, analise os itens a seguir.
I. O ácido pirúvico deve apresentar maior constante de acidez do que o ácido etanoico, visto que a carbonila atua como grupo retirador de elétrons.
II. O ácido pirúvico apresenta 1 carbono hibridizado em sp3 e dois carbonos hibridizados em sp2.
III. O ácido lático, pelas recomendações da IUPAC, deve ser nomeado ácido 2-hidróxi-propanoico.
IV. A estrutura do ácido lático admite dois comportamentos ópticos ativos, dextrógiro e levógiro, além de um comportamento óptico inativo, a mistura racêmica.
V. Sendo a constante de ionização do ácido pirúvico 3,6 x 10-3, o pH de uma solução 1,0 mol/L do ácido pirúvico será de 1,23. Dados: log 2 = 0,3 e log 3 = 0,47
Está correto o que se afirma nos itens
III e V, apenas.
II, III, IV e V, apenas.
I, II, III e IV, apenas.
I, III, IV e V, apenas.
I, II, III, IV e V.
Resolução
Para decidir quais itens estão corretos, analisemos cada afirmação à luz da Química Orgânica, da Estereoquímica e do equilíbrio ácido-base.
Fórmula do ácido pirúvico
O ácido pirúvico é um α-cetocarboxílico de três carbonos:
\(\mathrm{CH_3\! -\! CO\! -\! COOH}\)
Item I
Comparação de acidez com o ácido etanoico (acético):
- O grupo carbonila (>C=O) em posição α exerce forte efeito indutivo/mesômero retirador de elétrons.
- Isso estabiliza a base conjugada (ânion piruvato) por ressonância ⇒ maior \(K_a\).
De fato: \(K_a(\text{pirúvico}) = 3{,}6\times10^{-3}\) e \(K_a(\text{acético}) = 1{,}8\times10^{-5}\). ✔️
Item II
Hibridizações dos carbonos:
- C1 (CH3) → 4 ligações σ ⇒ sp3.
- C2 (carbonila cetona) → 1 dupla + 2 simples ⇒ sp2.
- C3 (carbonila carboxila) → 1 dupla + 2 simples ⇒ sp2.
Total: 1 carbono sp3 e 2 carbonos sp2. ✔️
Item III
Ácido lático: \(\mathrm{CH_3\! -\! CH(OH)\! -\! COOH}\)
Pela IUPAC: ácido 2-hidróxi-propanoico (hidroxila no C-2).
✔️
Item IV
O C-2 do ácido lático possui quatro substituintes diferentes (CH3, H, OH, COOH) → centro quiral.
Logo há dois enantiômeros (dextrógiro D (+) e levógiro L (-)) e a mistura racêmica (D+L) ópticamente inativa. ✔️
Item V
Cálculo do pH para 1,0 mol L-1 de ácido pirúvico.
Equilíbrio: \(\mathrm{HA \rightleftharpoons H^+ + A^-}\)
\[ K_a = \frac{x^2}{1-x} \approx \frac{x^2}{1} = 3,6\times10^{-3} \]
\[ x \approx \sqrt{3,6\times10^{-3}} \approx 0,06 \text{mol L}^{-1} \]
\(pH = -\log x = -\log 6\times10^{-2} = -(\log 6 -2) \)
Dados: \(\log 6 = \log (2\times3) = \log2+\log3 = 0,30+0,47 = 0,77\)
Assim, \(pH = -(0,77-2) = 1,23\). ✔️
Conclusão
Todas as afirmações I, II, III, IV e V estão corretas. A alternativa correta é:
E
Dicas
Erros Comuns
- Efeito indutivo/ressonância: grupos que retiram elétrons estabilizam bases conjugadas e aumentam a acidez.
- Hibridização: sp3 (4 σ); sp2 (1 π+3 σ).
- Nomenclatura IUPAC: prefixo + locante + função (hidróxi) + sufixo (-oico).
- Quiralidade: carbono com quatro ligantes diferentes → 2 enantiômeros; mistura 1:1 racêmica é inativa.
- Equilíbrio ácido-base: \(K_a\), relação \(pH = -\log[H^+]\).
