1.5. Ácidos e Bases - UFMS-CPCS

1.5. Ácidos e Bases
(Bibliografia Principal: Brown, 2nd)
i) Reações orgânicas são catalisadas por:
a) ácidos doadores de prótons (Ex: H3O+)
b) ácidos de Lewis (Ex: AlCl3)
ii) Muitas reações em química orgânica são reações ácido-base.
iii) Reação ácido-base como uma etapa em diversas reações orgânicas.
1.5. Ácidos e Bases
1.5.1. Primeira Definição
1.5.2. Ácidos e Bases de Bronsted-Lowry
1.5.3. Medida Quantitativa da Força de um Ácido e de uma Base
1.5.4. Estrutura Molecular e Acidez
1.5.5. Posição do Equilíbrio em Reações Ácido-Base
1.5.6. Ácidos e Bases de Lewis
1.5.1. Primeira Definição: Arrhenius (1884)
Ácido: é uma substância que ao dissolver em água aumenta a
concentração de H+.
Base: é uma substância que ao dissolver em água aumenta a
concentração de OH-.
Limitação para Química Orgânica: restrita a soluções aquosas
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1.5.2. Ácidos e Bases de Bronsted-Lowry (1923)
Ácido: é um doador de próton.
Base: é um aceptor de próton.
Setas Curvas: Indicam a direção do fluxo de elétrons em uma
reação.
Sir Robert Robinson (1885-1975): prêmio Nobel de química em 1947.
Site interessante: www.nobel.se
Termos Importantes:
Quando um ácido transfere um próton para uma base, o
ácido é convertido na sua base conjugada.
Quando a base recebe um próton, a base é convertida no seu
ácido conjugado.
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1.5.3. Medida Quantitativa da Força de um Ácido e de uma
Base: Ácido Forte e Base Forte
Ácido forte: Um ácido que é completamente ionizado em
solução aquosa.
Base forte: Uma base que é completamente ionizada em solução aquosa.
Medida Quantitativa da Força de um Ácido e de uma Base:
Ácido Fraco e Base Fraca
i) Um ácido fraco ou base fraca é um que não é completamente
ionizado em solução aquosa.
ii) A maioria dos ácidos orgânicos e bases orgânicas são fracos.
iii) Ácidos orgânicos mais comuns: ácidos carboxílicos
Lembrar que:
Em química orgânica, falamos em ácido mais forte ou mais
fraco, mas na verdade todos são fracos!
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Medida Quantitativa da Força de um Ácido:
Ácido Forte e Ácido Fraco
Ácido Forte:
H3O+ (aq) + Cl- (aq)
HCl (aq) + H2O (l)
0,1M de H3O+ (aq) e 0,1M de Cl- (aq)
0,1M de HCl
Ácido Fraco:
CH3CO2H (aq) + H2O (l)
CH3CO2- (aq) + H3O+ (aq)
0,001M de H3O+ (aq) e 0,001M de CH3CO2- (aq)
0,1M de CH3CO2H
Equação para a Ionização de um Ácido
Para a equação geral:
HA + H2O
K =
[H3O+] [A- ]
[HA] [H2O]
H3O+ + AKa = K [H2O] =
[H3O+] [A- ]
[HA]
pKa = - log Ka
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Notar que:
i)
Quanto maior o valor de pKa, mais fraco o ácido.
ii)
Quanto mais forte o ácido, mais fraca sua base conjugada.
1.5.4. Estrutura Molecular e Acidez
Relação entre a acidez de compostos orgânicos e sua estrutura molecular:
i) eletronegatividade do átomo ligado ao H.
ii) ressonância.
iii) efeito indutivo.
1.5.4. Estrutura Molecular e Acidez: Eletronegatividade
Estabilidade de A-:
maior a eletronegatividade de A, maior a estabilidade do ânion A- e mais
forte o ácido HA.
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O Efeito da Hibridização na Acidez Relativa de Hidrocarbonetos:
Ordem de Acidez:
Maior caráter s: Maior
eletronegatividade
1.5.4. Estrutura Molecular e Acidez:
Efeito de Ressônancia: Deslocalização da Carga em AÁcido Carboxílico:
Álcool:
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1.5.4. Estrutura Molecular e Acidez:
Efeito Indutivo: Diminuição da Densidade Eletrônica da Ligação HA
O efeito indutivo é a polarização da densidade eletrônica
transmitida através de ligações covalentes por um átomo de maior
eletronegatividade próximo.
Exemplo 1:
Exemplo 2:
Em resumo, um ácido carboxílico é mais ácido do que um álcool por dois
motivos:
i) O efeito indutivo retirador de elétrons do grupo carbonílico adjacente
enfraquece a ligação O-H, promovendo sua ionização.
ii) O efeito de ressonância estabiliza o ânion carboxilato pela
deslocalização da sua carga negativa.
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1.5.5. Posição do Equilíbrio em Reações Ácido-Base
Em reações ácido-base, a posição do equilíbrio favorece a reação do
ácido mais forte com a base mais forte para dar o ácido mais fraco e a
base mais fraca.
Dissolução de Compostos Orgânicos em Água
Exemplo 1 – Ácidos Carboxílicos:
Exemplo 2 – Aminas:
1.5.6. Ácidos e Bases de Lewis
Ácido de Lewis: Qualquer molécula ou íon que pode formar uma
nova ligação covalente, recebendo um par de elétrons.
Base de Lewis: Qualquer molécula ou íon que pode formar uma
nova ligação covalente pela doação de um par de elétrons.
Notar que: Falamos em doação, mas o par de elétrons fica
compartilhado
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Ácidos e Bases de Lewis: Exemplo
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