1.5. Ácidos e Bases (Bibliografia Principal: Brown, 2nd) Primeira Definição: Arrhenius (1884)

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1 1.5. Ácidos e Bases (Bibliografia Principal: Brown, 2nd) i) Reações orgânicas são catalisadas por: a) ácidos doadores de prótons (Ex: H 3 O + ) b) ácidos de Lewis (Ex: AlCl 3 ) ii) Muitas reações em química orgânica são reações ácido-base. iii) Reação ácido-base como uma etapa em diversas reações orgânicas Ácidos e Bases Primeira Definição Ácidos e Bases de Bronsted-Lowry Medida Quantitativa da Força de um Ácido e de uma Base Estrutura Molecular e Acidez Posição do Equilíbrio em Reações Ácido-Base Ácidos e Bases de Lewis 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 1

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 ( ): prêmio Nobel de química em Site interessante: 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. 2

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! 3

4 Ácido Forte: Medida Quantitativa da Força de um Ácido: Ácido Forte e Ácido Fraco HCl (aq) + H 2 O (l) H 3 O + (aq) + Cl - (aq) 0,1M de HCl 0,1M de H 3 O + (aq) e 0,1M de Cl - (aq) Ácido Fraco: CH 3 CO 2 H (aq) + H 2 O (l) CH 3 CO 2 - (aq) + H 3 O + (aq) 0,1M de CH 3 CO 2 H 0,001M de H 3 O + (aq) e 0,001M de CH 3 CO 2 - (aq) Equação para a Ionização de um Ácido Para a equação geral: HA + H 2 O H 3 O + + A - K = [H 3 O + ] [A - ] [H 3 O + ] [A - ] K a = K [H 2 O] = [HA] [H 2 O] [HA] pk a = - log K a 4

5 Notar que: i) Quanto maior o valor de pka, mais fraco o ácido. ii) Quanto mais forte o ácido, mais fraca sua base conjugada 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 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. 5

6 O Efeito da Hibridização na Acidez Relativa de Hidrocarbonetos: Ordem de Acidez: Maior caráter s: Maior eletronegatividade Estrutura Molecular e Acidez: Efeito de Ressônancia: Deslocalização da Carga em A - Ácido Carboxílico: Álcool: 6

7 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. 7

8 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: 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 8

9 Ácidos e Bases de Lewis: Exemplo 9