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Prof. Nunes
cidos e Basescidos e Bases
Universidade Federal do CearCentro de CinciasDepartamento de Qumica Orgnica e InorgnicaQumica Geral e Orgnica
DQOI - UFC
cidos e Basescidos e Bases
Prof. Dr. Jos Nunes da Silva [email protected]
1
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cidos e Basescidos e Bases
DQOI - UFC2
MetabolismoMetabolismo Sabor, qualidade e digestoSabor, qualidade e digesto Controle ecolgicoControle ecolgico
IndstriaIndstria Chuva cidaChuva cida PesquisasPesquisas
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cidos e Bases cidos e Bases -- EvoluoEvoluo
SaborSabor Papel IndicadorPapel IndicadorPapel TornassolPapel Tornassol
basebase
cidocido
DQOI - UFC3
SaborSabor
pHmetropHmetro
Papel IndicadorPapel IndicadorPapel TornassolPapel Tornassol
IndicadoresIndicadores
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IndicadoresIndicadores
DQOI - UFC4
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cidos e Bases cidos e Bases -- DefiniesDefinies
Somente no finalfinal dodo sculosculo XXXX surgiram as primeirasprimeiras idiasidias bemsucedidas que relacionavamrelacionavam estruturaestrutura qumicaqumica comcom propriedadespropriedades cidascidas eebsicasbsicas.
1884 1884 -- ArrheniusArrhenius1923 1923 -- JohannesJohannes BronstedBronsted e Thomas e Thomas LowryLowry1923 1923 -- Lewis (Lewis (mais utilizada, pois abrange todos os tipos de reaes mais utilizada, pois abrange todos os tipos de reaes cidocido--basebase))
DQOI - UFC5
Svante August ArrheniusArrhenius(18591927)
Johannes Nicolaus Bronsted(18791947)
Thomas Martin LowryLowry(18741936)
Gilbert Newton LewisLewis(18751946)
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Definio Definio -- ArrheniusArrhenius
AutoAuto--ionizao da ionizao da gua: gua: H2O(l) + H2O(l) H3O+(aq) + OH-(aq)
cidocido:: qualquer substncia que quando dissolvida em gua aumentaaumenta aaconcentraoconcentrao dosdos onsons HH OO++.
DQOI - UFC6
cidos Bases
HHClO4 LiOHOH
HH2SO4 NaOHOH
HHI KOHOH
HHBr Ca(OHOH)2
HHCl Sr(OHOH)2
HHNO3 Ba(OHOH)2
concentraoconcentrao dosdos onsons HH33OO++.
BaseBase:: qualquer substncia que quando dissolvida em gua aumentaaumenta aaconcentraoconcentrao dosdos onsons OHOH--.
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Definio Definio -- Bronsted-Lowry
cidocido:: espcie qumica que cedecede, ou doa, oo prtonprton.
DQOI - UFC7
BaseBase:: espcie qumica que receberecebe, ou ganha, oo prtonprton.
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Definio Definio -- Bronsted-Lowry
BaseBase uma espcie qumica que aceita prtonsaceita prtons, OHOH-- apenas um exemplo apenas um exemplo.
cidoscidos ou basesbases podem ser onons ou substncias moleculares.
DQOI - UFC8
Algumas espcies podem agir como podem agir como cidocido ou ou basebase (anfiprticasanfiprticas).
As reaes reaes cidocido--basebase no se limitam solues aquosas.
HCl(benzeno) + NH3(benzeno) NH4Cl(s)
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DefiniesDefinies
H+
+ -HCl + H O
Par conjugado: Par conjugado: 2 espcies que diferem entre si por um prton.2 espcies que diferem entre si por um prton.
Substncia Anfiprtica: Substncia Anfiprtica: pode comportarpode comportar--se como se como cidocido ou ou basebase..
DQOI - UFC9
NH3(aq) + H2O(l) NH4+
(aq) + OH-(aq)
H+
H+cidobase
cido base
H3O+
(l) + Cl-(aq)
HCl(aq) + H2O(aq)
cido base
cido base
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Definio Definio -- Lewis
Algumas reaes tm caractersticas de reaes cidocido--basebase, mas nono sese
enquadramenquadram nono modelomodelo dede BronstedBronsted--LowryLowry. Exemplo:
Na2O(s) + SO3(g) Na2SO4(s)
Em 1923, G.N. Lewis percebeu que o conceitoconceito de cidos e de bases
DQOI - UFC10
Em 1923, G.N. Lewis percebeu que o conceitoconceito de cidos e de bases
poderiapoderia serser generalizadogeneralizado parapara incluirincluir reaesreaes dede xidosxidos cidoscidos ee dede
xidosxidos bsicosbsicos ee muitasmuitas outrasoutras reaesreaes, alm das de transferncia de
prtons.
base cido
par de eltrons
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cidos e Bases de cidos e Bases de Lewis
setaseta curvacurva indica de onde o par
de eltrons parte e onde chega
AlClAlCl DimetilterDimetilter
DQOI - UFC11
AlClAlCl33cido de Lewiscido de Lewis
DimetilterDimetilterBase de LewisBase de Lewis
BoranoBoranocido de Lewiscido de Lewis
AmniaAmniaBase de LewisBase de Lewis
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H3N:H+ H3N H
+
O2-S
O
O OS
O
O O
-O+
- -
cidos e Bases de cidos e Bases de Lewis
DQOI - UFC12
O O O O-
H3N:BF3 H3N BF3
+ -
Al3+ + 6 H2O Al(OH2)
3+
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ExercitandoExercitando
QualQual oo produtoproduto de cada uma das seguintes reaes?
DQOI - UFC13
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ExercitandoExercitando
MostreMostre comocomo cadacada umum dosdos seguintesseguintes compostoscompostos reagereage comcom oo onon HOHO--..
+ HO+ HO--
+ HO+ HO--
+ HO+ HO--
DQOI - UFC14
+ HO+ HO--
+ HO+ HO--
+ HO+ HO--
+ HO+ HO--
+ HO+ HO--
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Fora dos cidosFora dos cidos
O conceito de Bronste-Lowry de reao cido-base considera a reao
como reao de transferncia de prton.
Todavia, til considerar as reaesreaes cidocido--basebase como competiocompetio pelopelo
prtonprton entreentre asas espciesespcies qumicasqumicas.
DQOI - UFC15
cidoscidos fortesfortes sero os que cedemcedem osos prtonsprtons com maiormaior facilidadefacilidade que
os outros cidos.
cidobasebasecido
Cl-(aq) + H3O+
(aq)HCl(aq) + H2O(l)
EssencialmenteEssencialmente todastodas asas molculasmolculas dede HClHCldoamdoam seusseus prtonsprtons parapara asas molculasmolculas dede HH22OO..
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Fora dos cidosFora dos cidos
cidos fracosfracos sero os que cedemcedem osos prtonsprtons com menormenor facilidadefacilidade
que os outros cidos.
cido fracocido forte
Cl-(aq) + H3O+
(aq)HCl(aq) + H2O(l)
DQOI - UFC16
PoucaPouca transfernciatransferncia dede HH++
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Fora dos cidosFora dos cidos
Uma reao cido-base normalmentenormalmente avanaavana nana direodireo dodo cidocido maismaisfracofraco.
cido fracocido forte
Cl-(aq) + H3O+
(aq)HCl(aq) + H2O(l)
1%H3CCOO
-(aq) + H3O
+(aqH3CCOOH(aq) + H2O(l)
DQOI - UFC17
HClHCl > H> H33OO++ > HF > H> HF > H33CCOOHCCOOH
acidez diminuiacidez diminui
H3CCOO-(aq) + H3O
+(aqH3CCOOH(aq) + H2O(l)
3%HF(aq) + H2O(l) F
-(aq) + H3O
+(aq)
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Constantes de AcidezConstantes de Acidez
Quando imaginamos a composio de uma soluosoluo dede umum cidocido fracofraco em
gua, consideramos uma soluo que contmcontm:
1) As molculas ou ons do cido e uma pequenapequena concentraoconcentrao dede suassuas
basesbases conjugadasconjugadas.
DQOI - UFC18
2) Uma pequenapequena concentraoconcentrao dede onsons HH33OO++ formados pela transferncia
de prtons para as molculas de gua.
3) Uma muito, muitomuito pequenapequena concentraoconcentrao dede onsons OHOH--, que mantm o
equilbrio de auto-ionizao.
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Constantes de AcidezConstantes de Acidez
Todas estas espcies esto em equilbrioequilbrio dinmicodinmico.
Como os cidos e bases conjugados esto em equilbrio na soluo,podemos expressar a composiocomposio dada soluosoluo de um cido ou baseemem termostermos dada constanteconstante dede equilbrioequilbrio para a transferncia de prtons.
CHCH COOH + HCOOH + H O O HH OO++ + CH+ CH COOCOO--
DQOI - UFC19
Ka = [H3O+] [CH3COO-]
[CH3COOH]
CHCH33COOH + HCOOH + H22O O HH33OO++ + CH+ CH33COOCOO--
Ka = 1,8 x 10-5 (25oC)
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Constantes de Acidez e Constantes de Acidez e BasicidadeBasicidade
As constantesconstantes dede acidezacidez ((KaKa)) e basicidadebasicidade (Kb)(Kb) so comumente indicadas
atravs de seus logaritmos negativos, pela definio:
pKa = - log Ka pKb = - log Kb
DQOI - UFC20
KaKa grande pKapKa pequeno cido forte cido forte
KaKa pequeno pKapKa grande cido fracocido fraco
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O Balano da ConjugaoO Balano da Conjugao
O HClHCl classificado como um cidocido forteforte porque est totalmentetotalmentedesprotonadodesprotonado em gua.
Como resultado, sua basebase conjugada,conjugada, ClCl--, deve ser muito, muitomuito fracafracareceptorareceptora dede prtonsprtons.
DQOI - UFC21
cido fracocido forte
Cl-(aq) + H3O+
(aq)HCl(aq) + H2O(l)
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O Balano da ConjugaoO Balano da Conjugao
Reciprocamente, o cidocido acticoactico classificado como um cidocido fracofracoporque est parcialmenteparcialmente desprotonadodesprotonado em gua.
Como resultado, sua basebase conjugada,conjugada, CHCH33COOCOO--, deve ser um boaboa
receptorreceptor dede prtonsprtons, porque ela prontamenteprontamente formaforma molculasmolculas dede
DQOI - UFC22
CHCH33COOHCOOH.
CH3COOH + H2O H3O+ + CH3COO-
Quanto mais forte mais forte o cido mais fraca sua base conjugada mais fraca sua base conjugada
Quanto mais fracomais fraco o cido mais forte mais forte sua base conjugada
Resumindo:Resumindo:
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Estrutura Molecular x Estrutura Molecular x Fora do cidoFora do cido
Como a forafora dodo cidocido envolve a quebraquebra dada ligaoligao HH--AA e a formaoformao dede
umauma ligaoligao HH--OHOH22, podemos suspeitar que um fatorfator queque determinadetermina aa forafora
aa facilidadefacilidade comcom queque estasestas ligaesligaes soso quebradasquebradas e formadasformadas.
HH--FF HH--ClCl HH--BrBr HH--II
PkasPkas
DQOI - UFC23
HH--FF HH--ClCl HH--BrBr HH--II
F- Cl- Br- I-
basicidadebasicidade aumentaaumenta
3,23,2 --77 --99 --1010
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Estrutura Molecular x Estrutura Molecular x Fora do cidoFora do cido
Quando se comparam os prtons ligados a tomostomos dede umum mesmomesmo grupogrupo(vertical), o fatorfator determinantedeterminante dada acidezacidez a forafora dada ligaoligao, a qualdiminuidiminui aa medidamedida queque descemosdescemos dentrodentro dede umum grupogrupo.
PkasPkas
DQOI - UFC24
HH--FF HH--ClCl HH--BrBr HH--II
3,23,2 --77 --99 --1010
PkasPkas
acidez aumentaacidez aumenta
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Estrutura Molecular x Estrutura Molecular x Fora do cidoFora do cido
Quando se comparam os prtons ligados a tomostomos dede umum mesmomesmo perodoperodo
(horizontal), o fatorfator determinantedeterminante dada acidezacidez a polaridadepolaridade dada ligaoligao, a qual
determinadadeterminada pelapela eletronegatividadeeletronegatividade do tomo ligado ao prton.
DQOI - UFC25
H-CC H-NN H-OO H-FFacidez aumentaacidez aumenta
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AutoAuto--ionizao da Hionizao da H22OO
Experimentos cuidadosos em sua condutividadecondutividade eltricaeltrica mostraram que aguagua purapura sese ionizaioniza em uma extensoextenso muitomuito pequenapequena.
DQOI - UFC26
Pelo fato da HH22OO serser purapura, sua atividade 1, ento ns nono inclumosinclumos aasuasua concentraoconcentrao nono expressoexpresso constanteconstante dede equilbrequilbrio.
Esta constante de equilbrio conhecida como o produtoproduto inicoinico dada guagua(Kw)(Kw)..
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AutoAuto--ionizao da Hionizao da H22OO
KwKw dependente da temperatura.
DQOI - UFC27
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Clculo da Concentrao de onsClculo da Concentrao de ons
Calcular as concentraesconcentraes dede HH33OO++ ee onsons OHOH-- em uma soluosoluo 00,,050050 MM
HNOHNO33.
DQOI - UFC28
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Concentrao dos ons em SoluoConcentrao dos ons em Soluo
DQOI - UFC29
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Escalas pH e Escalas pH e pOHpOH
O escalas pHpH e pOHpOH fornecem uma maneira conveniente de expressar aacidezacidez e basicidadebasicidade dede soluessolues aquosasaquosas diludasdiludas.
O pHpH e pOHpOH de uma soluo so definidos como:
DQOI - UFC30
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Calculando o pHCalculando o pH
CalculeCalcule oo pHpH de uma soluo em que a concentrao H3O+ 0,050 mol / L.
DQOI - UFC31
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Calculando a [HCalculando a [H33OO++] a partir do pH] a partir do pH
OO pHpH de uma soluo 3,301. Qual a concentrao de H3O+ nesta soluo?
DQOI - UFC32
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pH + pH + pOHpOH = 14= 14
Uma relao conveniente entre pHpH e pOHpOH em todas as solues diludas a25 C pode ser facilmente derivada.
Comeamos com a expressoexpresso KwKw.
DQOI - UFC33
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SumrioSumrio
DQOI - UFC34
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RelaesRelaes entre [Hentre [H33OO++], pH, ], pH, pOHpOH, e [OH, e [OH--]]
DQOI - UFC35
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ClculosClculos EnvolvendoEnvolvendo pH e pH e pOHpOH
Calcule a [HCalcule a [H33OO++], pH, [OH], pH, [OH--], pOH ], pOH para uma soluo 0,015 M de HNOsoluo 0,015 M de HNO33.
DQOI - UFC36
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ClculosClculos EnvolvendoEnvolvendo pH e pH e pOHpOH
Calcule a [HCalcule a [H33OO++], pH, [OH], pH, [OH--], pOH ], pOH para uma soluo soluo 0.015 M Ca(OH)0.015 M Ca(OH)22.
DQOI - UFC37
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cidoscidos e Bases e Bases FracasFracas
Ns discutimos os cidoscidos ee basesbases fortesfortes, todavia, h relativamentepoucos deles.
DQOI - UFC38
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cidoscidos e Bases e Bases FracasFracas
Os cidoscidos fracosfracos soso muitomuito maismais numerososnumerosos do que os cidos fortes.
Nossa classificao dos cidos como forteforte ou fracofraco baseado na medidamedidaemem queque ionizamionizam para formar uma soluo aquosa diluda.
Exemplos de cidoscidos fracosfracos:
DQOI - UFC39
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cidoscidos e Bases e Bases FracasFracas
Vrios cidoscidos fracosfracos so familiares para ns. O vinagrevinagre uma soluo5% de cido actico, CH3COOH.
DQOI - UFC40
Bebidas carbonatadas so solues saturadas de dixido de carbono em
gua, que produz cidocido carbnicocarbnico.
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cidoscidos e Bases e Bases FracasFracas
As frutas ctricas contm cido ctrico,
C3H5O(COOH)3.
Algumas pomadaspomadas e psps usados para finsmedicinais contm cidocido brico,brico, HH BOBO . Estes usos
DQOI - UFC41
medicinais contm cidocido brico,brico, HH33BOBO33. Estes usosdirios de cidos fracos sugerem que h uma
diferena significativasignificativa entreentre cidoscidos fortesfortes ee fracosfracos.
A diferena que cidoscidos fortesfortes ionizamionizamcompletamentecompletamente em soluo aquosa diluda,enquanto que cidoscidos fracosfracos ionizamionizam apenasapenasligeiramenteligeiramente.
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cidoscidos e Bases e Bases FracasFracas
Vamos considerar a reao que ocorre quando um cidocido fracofraco, como ocidocido acticoactico, dissolvido em gua.
A equaoequao parapara aa ionizaoionizao do cido actico :
DQOI - UFC42
As constantesconstantes dede ionizaoionizao para cidoscidos fracosfracos (e(e bases)bases) devemdevem sersercalculadascalculadas aa partirpartir dede dadosdados determinadosdeterminados experimentalmenteexperimentalmente.Medies de pH, condutividade, ou diminuio do ponto de congelamento
fornecem dados para os clculos destas constantes.
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ClculosClculos de Ka e de Ka e PkaPka
O cidocido nicotniconicotnico um cido orgnico fracomonoprtico que podemos representar como HAHA.
Uma soluo diluda de cidocido nicotniconicotnico contm as seguintes concentraesem equilbrio a 25 C. [HA] = 0,049 M; [H3O
+] = [A-] = 8,4 10-4 M. DetermineDetermine oovalorvalor dede Ka?Ka?
DQOI - UFC43
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ClculosClculos de Ka a de Ka a partirpartir do do % % IonizaoIonizao
Em soluo 0,0100 M, o cido actico est 4,2% ionizado. CalculeCalcule aa suasua
constanteconstante dede ionizaoionizao.
DQOI - UFC44
Como 4,2% se ionizam: MMcidocido acticoactico = =
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CalculandoCalculando Ka a Ka a partirpartir do do pHpH
O pH de uma soluo 0,115 M de cido cloroactico, ClCH2COOH,
igual a1,92. CalculeCalcule KaKa parapara esteeste cidocido fracofraco monoprticomonoprtico.
DQOI - UFC45
Prof. Nunes
PercentualPercentual de de IonizaoIonizao
Em solues diludas, o cidocido acticoactico existeexiste principalmenteprincipalmente comocomomolculasmolculas nono--ionizadasionizadas, assim como todos os fracos cidos.
Existem relativamente poucos ons hidrnio e acetato. Para cada 10001000molculasmolculas de CH3COOH originalmente colocadas na soluo:
987 13 13987 13 13
DQOI - UFC46
Para cidoscidos maismais fracosfracos (HOCl, por exemplo) da mesma concentrao, onmeronmero dede molculasmolculas dodo cidocido nono--ionizadaionizada seriaseria aindaainda maiormaior.
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ExerccioExerccio
Concentrao HNic H+ Nic-
incio 0,012 ~ 0 0
variao - x + x + x
+
O cido nicotnico (HNIc) um cido fraco monoprtico. Uma soluo 0,012M
tem pH = 3,39 a 25 oC. QualQual aa constanteconstante KKaa ee oo graugrau dede ionizao?ionizao?
DQOI - UFC47
equilbrio 0,012 - x x x
Ka = [H3O+] [Nic-] = x2
[HNic] (0,012 - x)
x = [H+] = 10-pH = 10-3,39 = 0,00041
= (0,00041)2 = 1,4 x 10-5
0,012
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ExerccioExerccio
Concentrao HNic H+ Nic-
incio 0,012 ~ 0 0
variao - x + x + x
+
O cido nicotnico (HNIc) um cido fraco monoprtico. Uma soluo 0,012M
tem pH = 3,39 a 25 oC. QualQual aa constanteconstante KKaa ee oo graugrau dede ionizao?ionizao?
DQOI - UFC48
equilbrio 0,012 - x x x
Ka = [H3O+] [Nic-] = x2
[HNic] (0,012 - x)
= (0,00041)2 = 1,4 x 10-5
0,012
Grau de ionizao = x * 100 = 3,4%0,012
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ExerccioExerccio
Clculo das Concentraes na Soluo de cido Fraco, Usando Ka
-- MtodoMtodo AproximadoAproximado
DetermineDetermine::
a)a) ConcentraesConcentraes dodo HNicHNic,, HH++ ee NicNic--
b)b) QualQual oo pHpH dada soluosoluo
c)c) GrauGrau dede ionizaoionizao dodo HNicHNic
DQOI - UFC49
c)c) GrauGrau dede ionizaoionizao dodo HNicHNic
de uma soluo de HNic 0,1M, sabendo-se que Ka = 1,4 x 10-5.
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ExerccioExerccio
Concentrao HNic H+ Nic-
incio 0,10 ~ 0 0
variao - x + x + x
equilbrio 0,10 - x x x
+
Ka = [H3O+] [Nic-] = x2 = 1,4 x 10-5
DQOI - UFC50
[Hnic] (0,10 - x)
Simplificando.... sese KKaa muitomuito pequenopequeno [H[H++]] muitomuito pequenapequena
logologo ((00,,1010 x)x) == 00,,1010
Ka = x2 x = 0,0012
0,10
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ExerccioExerccio
+x = [H+] = 0,0012 pH = - log 0,0012 = 2,92
Grau de ionizao = x = 0,0012 * 100 = 1,2%
0,10 0,10
DQOI - UFC51
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HipteseHiptese SimplificadoraSimplificadora
Sempre poderemos usar a hiptese simplificadorahiptese simplificadora?
Pode-se mostrar que o erro introduzido pela hiptese simplificadora
menor que 5% se: concentraoconcentrao dodo cidocido 100100
KaKa
DQOI - UFC52
(Resolver equao do 2o grau)
Exemplo 1) [HA] = 10-2 = 103 hiptesehiptese aceitvelaceitvel
Ka = 10-5
Exemplo 2) [HA] = 10-4 = 10 hiptesehiptese nono--aceitvelaceitvel
Ka = 10-5
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SoluesSolues SalinasSalinas
A reao de cidoscidos e basesbases levam formao de saissais e gua. Podemosidentificar quatro tipos diferentes de sais:
1) Sais de basesbases fortesfortes e cidoscidos fortesfortes
2) Sais de basesbases fortesfortes e cidoscidos fortesfortes
3) Sais de basesbases fracas e cidoscidos fortes
DQOI - UFC53
3) Sais de basesbases fracas e cidoscidos fortes
4) Sais de basesbases fracas e cidoscidos fracos.
Tais sais podem resultar em solues salinas neutras, cidascidas ou bsicasbsicasquando dissolvidas em gua.
cido + Base Sal + H2O
Soluo salina: cidacida, bsica ou neutraneutra
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Sais de Sais de cidoscidos e Bases e Bases FortesFortes
Poderamos descrever estes como os sais que contm o ctionction dede umaumabasebase forte e o nionnion dede umum cidocido forteforte.
Originam soluessolues neutrasneutras..
DQOI - UFC54
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Sais de Sais de cidoscidos FracosFracos e Bases e Bases FortesFortes
Resultam em soluessolues sempre bsicasbsicas..
DQOI - UFC55
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Sais de Bases Sais de Bases Fracas Fracas e e cidoscidos FortesFortes
Resultam em soluessolues sempre cidascidas..
DQOI - UFC56
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Sais de Bases Sais de Bases Fracas Fracas e e cidoscidos FracosFracos (Ka = Kb)(Ka = Kb)
O exemplo comum de um sal deste tipo o acetatoacetato dede amnioamnio, CH3COO-
NH4+, o sal resultante da reao da NH3 aquosa e com CH3COOH.
As constantes de ionizao so 1,8 x 10-5 para a NH3 e para o CH3COOH.
Ka Ka = KbKb soluo neutrasoluo neutra.
DQOI - UFC57
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Kb > KaKb > Ka
Sais de bases fracas e cidos fracos para os quais KbKb >> KaKa sempresempre sosobsicasbsicas porque o nion do cido hidrolisa a uma extenso maior que oction da base.
KbKb > KaKa soluosoluo bsicabsica.
DQOI - UFC58
>>>>>>
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Ka < KbKa < Kb
Sais de bases fracas e cidos fracos para os quais KaKa >> KbKb sempresempre sosocidascidas porque o ction do da base hidrolisa a uma extenso maior que onion do cido.
KaKa >> KbKb soluosoluo cidacida.
DQOI - UFC59
>
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SoluesSolues Salinas Salinas -- QuestionamentosQuestionamentos
Como determinar se uma soluo salina ser neutra, cidacida ou bsicabsica?
Como calcular as concentraesconcentraes dosdos onsons HH++ ee OHOH--?
RegrasRegras GeraisGerais
cido Base Exemplo Resultado
forte forte NaCl sal no tem ons hidrolisveis
DQOI - UFC60
forte forte NaCl sal no tem ons hidrolisveissoluo aquosa neutra
fraco forte NaCN nion do sal base conjugada de cido fracosoluo aquosa alcalina
forte fraca NH4Cl soluo aquosa cida
fraco fraca
NH4CHO2
os dois ons se hidrolisam. A soluo ser acida oubsica em funo das foras cido-base relativasdos dois ons.Ka > Kb : soluo cidaKa < Kb : soluo bsica
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ExemplosExemplos
Sal cido Ka Base Kb Soluo Resultante
KCl HCl KOH neutra
NaF HF NaOH alcalina
Zn(NO3)2 HNO3 Zn(OH)2 cida
NH4CN HCN 5,6 x 10-10
(NH4+)NH3 2,0 x 10-5
(CN-)Ka < Kb : soluo alcalina
DQOI - UFC61
(NH4+) (CN-)
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ClculosClculos das das ConstantesConstantes
Para uma soluo de NaCN 0,10M.
HCNHCN((aqaq) ) HH++((aqaq)) + CN+ CN--((aqaq) ) kkaa
CNCN--((aqaq) ) + H+ H22OO(l)(l) HCNHCN((aqaq)) + OH+ OH--((aqaq)) KKbb
H2O(l) H+(aq) + OH-(aq) KKww = KKaa*KKbb
DQOI - UFC62
KKbb = = KKww = 10= 10--14 14 = = 2,0 2,0 x 10x 10--55
KKaa 4,9 x 104,9 x 10--1010
KKaa = = KKww = 10= 10--14 14 = 5,6 x 10= 5,6 x 10--1010
KKb b 1,8 x 101,8 x 10--55
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ClculosClculos das das ConcentraesConcentraes
Qual o pH do nicotinato de sdio 0,10 M (Ka = 1,4 x 10-5).
Nic-(aq) + H2O(l) HNic(aq) + OH-(aq)
Kb = Kw = 10-14 = 7,1 x 10-10
K 1,4 x 10-5
DQOI - UFC63
Ka 1,4 x 10-5
KKbb = = [HNic] [OH-] = x2 = 7,1 x 107,1 x 10--1010
[Nic-] 0,10 x
x = [OH-] = 8,4 x 10-6 pOH = 5,08pH pH = 8, 92 (alcalino)= 8, 92 (alcalino)
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SoluoSoluo TampoTampo
Em reaes qumicas, em processos industriais, e nos corpos de plantas e
animais, muitas vezes necessrionecessrio mantermanter oo pHpH quasequase constanteconstante,
apesar da adioadio dede cidoscidos ou basesbases.
DQOI - UFC64
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SoluoSoluo TampoTampo
A capacidadecapacidade dede transportetransporte dede oxigniooxignio dada hemoglobinahemoglobina no sangue e aatividade de enzimas em suas clulas so muito sensveis ao pH dos
fludos do corpo. Sendo assim, nossos corpos usam uma combinao de
compostos conhecidos como um sistemasistema tampotampo para mantermanter oo pHpHdentrodentro dede umauma faixafaixa estreitaestreita.
DQOI - UFC65
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SoluoSoluo TampoTampo
Uma soluosoluo tampotampo contm um par cidocido-basebase conjugadaconjugada com amboso cido e base em concentraes razoveis.
O componente cidocido reage com adioadio dede basesbases fortesfortes. O componente bsicobsico reage com adioadio dede cidoscidos fortesfortes.
DQOI - UFC66
A operao de uma soluosoluo tampotampo depende do efeitoefeito dede onsons comunscomuns,um caso especial do PrincpioPrincpio dada LeChatelierLeChatelier.
QuandoQuando umauma soluosoluo dede umum eletrlitoeletrlito fracofraco alteradaalterada pelapela adioadio
dede umum dede seusseus onsons vindosvindos dede outraoutra fonte,fonte, aa ionizaoionizao dodo eletrlitoeletrlito
fracofraco suprimidasuprimida.. EsteEste comportamentocomportamento chamadochamado oo EfeitoEfeito dosdosonsons ComunsComuns..
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SoluoSoluo TampoTampo
Muitos tipos de solues apresentam esse comportamento. DoisDois tipostipos dosmais frequentemente encontrados so:
1) Uma soluo de um cidocido fracofraco mais um salsal inicoinico solvelsolvel dodocidocido fracofraco:: CHCH33COOHCOOH + CHCH33COOCOO-- NaNa++
2) Uma soluo de uma basebase fracafraca, mais um salsal inicoinico solvelsolvel dadabasebase fracafraca:: NHNH33 + NHNH44ClCl
DQOI - UFC67
33 44
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SoluoSoluo TampoTampo: : cidocido FracoFraco + Sal+ Sal
Considere uma soluo que contm cido actico e acetato de sdio
((CHCH33COOHCOOH + CHCH33COOCOO-- NaNa++))
O CHCH33COOCOO-- NaNa++ completamente dissociado em seus ons constituintes,mas o CHCH33COOHCOOH apenas um pouco ionizado.
DQOI - UFC68
(completo)(completo)
(reversvel)(reversvel)
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SoluoSoluo TampoTampo: : cidocido FracoFraco + Sal+ Sal
Ambos CHCH33COOHCOOH e CHCH33COOCOO-- NaNa++ so fontes de ons CHCH33COOCOO--.
(completo)(completo)
(reversvel)(reversvel)
DQOI - UFC69
O CHCH33COOCOO-- NaNa++ completamente dissociado fornece uma alta [CHCH33COOCOO-- ].Isso altera o equilbrio de ionizao do CHCH33COOHCOOH para a esquerda atravsda combinao dele com H3O
+ para formar CHCH33COOHCOOH no-ionizado e HH22OO.
O resultado uma diminuio drstica da [H3O+] na soluo.
SoluesSolues queque contmcontm umum cidocido fracofraco maismais umum salsal dodo cidocido fracofraco sososempresempre menosmenos cidascidas queque asas soluessolues queque contmcontm aa mesmamesmaconcentraoconcentrao dodo cidocido fracofraco sozinhosozinho..
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ExercitandoExercitando
Calcular a concentrao de H3O+ e o pH de uma soluo tampo composta
de uma soluo 0,10 M de CHCH33COOHCOOH e uma soluo 0,20 M de CHCH33COOCOO--
NaNa++.
(completo)(completo)
(reversvel)(reversvel)
DQOI - UFC70
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ExercitandoExercitando
MaioriaMaioria dodo CHCH COOCOO-- vemvem dodo CHCH COOCOO-- NaNa++
O pequeno valor de O pequeno valor de KaKa sugere que sugere que xx muito pequeno. muito pequeno. Isto leva a duas hipteses:Isto leva a duas hipteses:
Hiptese ImplicaoHiptese Implicao
DQOI - UFC71
Muito pouco do CHMuito pouco do CH33COOH ionizaCOOH ioniza
MaioriaMaioria dodo CHCH33COOCOO-- vemvem dodo CHCH33COOCOO
-- NaNa++
ee muitomuito poucopouco CHCH33COOCOO-- vemvem dada ionizaoionizao dodo
CHCH33COOHCOOH
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pHpH de de SoluoSoluo TampoTampo
O clculoclculo dodo pHpH de uma soluo tampo pode ser feito.
DQOI - UFC72 Equao de Equao de HendersonHendersonHasselbalchHasselbalch
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ExercitandoExercitando
Determine o pH de uma soluo de CHCH33COOHCOOH 00,,1010 MM (Ka(Ka == 11,,88 xx 1010--55)) e deCHCH33COONaCOONa 00,,2020 MM.
DQOI - UFC73
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SoluoSoluo TampoTampo: : Base Base FracaFraca + Sal+ Sal
Considere uma soluo que contm soluo aquosa de amniaamnia e cloretocloretodede amnioamnio ((NHNH33 + NHNH44ClCl))
O NHNH44ClCl completamente dissociado em seus ons constituintes, mas aNHNH33 apenas um pouco ionizada.
DQOI - UFC74
(completo)(completo)
(reversvel)(reversvel)
SoluesSolues queque contmcontm umum basebase fracafraca maismais umum salsal dada basebase fracafraca sososempresempre menosmenos bsicasbsicas queque asas soluessolues queque contmcontm aa mesmamesmaconcentraoconcentrao dodo basebase fracafraca sozinhasozinha..
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SoluoSoluo TampoTampo: : Base Base FracaFraca + Sal+ Sal
Calcular a concentrao de OH- e o pH de uma soluo composta de uma
mistura de uma soluo 00,,2020MM dede NHNH33 e uma soluo 00,,1010MM NHNH44ClCl
DQOI - UFC75
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ExercitandoExercitando
MaioriaMaioria dodo NHNH ++ vemvem dodo NHNH ClCl
O pequeno valor de O pequeno valor de KbKb sugere que sugere que xx muito pequeno. muito pequeno. Isto leva a duas hipteses:Isto leva a duas hipteses:
ImplicaoImplicaoHipteseHiptese
DQOI - UFC76
Muito pouco do NHMuito pouco do NH3 3 ionizaioniza
MaioriaMaioria dodo NHNH44++ vemvem dodo NHNH44ClCl
ee muitomuito poucopouco NHNH44++ vemvem dada ionizaoionizao dada NHNH33
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ClculoClculo de de pOHpOH
DQOI - UFC77
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PreparaoPreparao de de SoluesSolues TampoTampo
SoluesSolues tampotampo podem ser preparadas atravs da misturamistura dede outrasoutrassoluessolues.
Quando as solues soso misturadasmisturadas, o volumevolume nono qualqual cadacada solutosoluto estestcontidocontido aumentaaumenta, ento as concentraesconcentraes alteramalteram.
DQOI - UFC78
Essas variaes na concentraoconcentrao devemdevem serser consideradasconsideradas.
Se as soluessolues soso diludasdiludas, podemos supor que os seus volumesvolumes sososomadossomados.
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PreparaoPreparao de de SoluesSolues TampoTampo
Calcule a concentraoconcentrao dede HH33OO++ ee oo pHpH de uma soluo tampo preparadamisturando-se 200200 mLmL dede NaFNaF 00,,1010 MM e 100100 mLmL dede HFHF 00,,050050 MM.
Ka (HF) = 7,2 x 10-4.
++
DQOI - UFC79
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PreparaoPreparao de de SoluesSolues TampoTampo
DQOI - UFC80
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PreparaoPreparao de de SoluesSolues TampoTampo
Calcule o nmero de moles (e gramas) de NHNH44ClCl que deve ser usado parapreparar 500 mL uma soluo-tampo aquosa que 0,10 M em NHNH33 e tem umpHpH dede 99,,1515.
DQOI - UFC81
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PreparaoPreparao de de SoluesSolues TampoTampo
est 100% dissociado, ento x >>> 1,4 x 10x >>> 1,4 x 10--55. Ento (x= 1,4 x 10-5) x x
DQOI - UFC82
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PreparaoPreparao de de SoluesSolues TampoTampo
PorPor NeutralizaoNeutralizao ParcialParcial
Calcule o pH de uma soluo obtida pela a mistura de 400400mLmL dede umauma soluosoluo00,,200200 MM dede cidocido acticoactico e 100100 mLmL dede umauma soluosoluo dede hidrxidohidrxido dede sdiosdio00,,300300 MM.
DQOI - UFC83
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cidoscidos e Bases e Bases OrgnicasOrgnicas
Quando um cidocido forteforte como o cloreto de hidrognio dissolvido em gua,quasequase todostodos osos molculasmolculas sese dissociamdissociam (em ons), o que significa que os
produtosprodutos soso favorecidosfavorecidos nono equilbrioequilbrio.
DQOI - UFC84
Quando um cidocido muitomuito maismais fracofraco, como o cido actico, dissolvido emgua, poucaspoucas molculasmolculas sese dissociamdissociam, assim reagentesreagentes soso favorecidosfavorecidos nono
equilbrioequilbrio.
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cidoscidos e Bases e Bases OrgnicasOrgnicas
cido forte alta dissociao cido forte alta dissociao KaKa grande grande pkapka pequenopequeno
DQOI - UFC85
cido forte alta dissociao cido forte alta dissociao KaKa grande grande pkapka pequenopequeno
cido fraco pequena dissociao cido fraco pequena dissociao KaKa pequeno pequeno pkapka grandegrande
cidos muito fortescidos muito fortes
cidos moderadamente fortescidos moderadamente fortes
cidos fracoscidos fracos
cidos muito fracoscidos muito fracos
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cidoscidos e Bases e Bases OrgnicasOrgnicas
A importncia de cidos e bases orgnicos est intimamente relacionada
reatividade destes compostos.
Os cidos orgnicos mais comuns so os cidoscidos carboxlicoscarboxlicos (compostosque tm um grupo COOH), os quais tm valores de pKapKa queque variamvariam entreentre 33ee 55.
DQOI - UFC86
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cidoscidos e Bases e Bases OrgnicasOrgnicas
Um cidocido carboxlicocarboxlico pode se comportar como um cidocido ee doardoar umum prtonprton,ou como uma basebase ee aceitaraceitar umum prtonprton.
DQOI - UFC87
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cidoscidos e Bases e Bases OrgnicasOrgnicas
lcooislcoois, compostos que tm um grupo OH - so cidos orgnicos muitomais fracas que os cidos carboxlicos, com valores de pKapKa prximosprximos aa 1616.
O metanolmetanol e o etanoletanol so exemplos de lcoois.
DQOI - UFC88
Vimos que a gua pode se comportar tanto como um cido e como base.
Um lcoollcool se comporta da mesma forma: eleele podepode sese comportarcomportar comocomo umumcidocido ee doardoar umum prtonprton, ou como umauma basebase ee aceitaraceitar umum prtonprton.
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cidoscidos e Bases e Bases OrgnicasOrgnicas
Um compostocomposto protonadoprotonado um composto que ganhouganhou umum prtonprtonadicionaladicional.
Um lcool ou um cido carboxlico protonadoprotonado um cidocido muitomuito forteforte.
DQOI - UFC89
HH++ HH++ HH++
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cidoscidos e Bases e Bases OrgnicasOrgnicas
Uma aminaamina podepode sese comportarcomportar como um cidocido ee doardoar umum prtonprton, ou comouma basebase ee aceitaraceitar umum prtonprton.
DQOI - UFC90
AminasAminas, entretanto, tm valores de pKapKa toto altosaltos que elas raramente secomportam como cidos. A amnia tambm tem um alto valor de pKa.
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cidoscidos e Bases e Bases OrgnicasOrgnicas
AminasAminas soso muitomuito maismais propensaspropensas aa agiragir comocomo basesbases.
Na verdade, as aminas so as bases orgnicas mais comuns.
Em vez de falar sobre a forafora dede umauma basebase em termos de valor de pKb, maismais fcilfcil falarfalar sobresobre aa forafora dede seuseu cidocido conjugadoconjugado, conformeindicado pelo seu valor de pKa, lembrando que o cido mais forte leva
DQOI - UFC91
indicado pelo seu valor de pKa, lembrando que o cido mais forte leva
formao de uma base conjugada mais fraca.
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cidoscidos e Bases e Bases OrgnicasOrgnicas
DQOI - UFC92
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cidoscidos e Bases e Bases OrgnicasOrgnicas
Na determinaodeterminao dada posioposio dede equilbrioequilbrio para uma reao cido-base(ou seja, se reagentesreagentes ouou produtosprodutos soso favorecidosfavorecidos nono equilbrioequilbrio), lembre-se
que:
o equilbrio favorece a reao do cido forte e da base forte, e a
formao do cido fraco e fraco base.
o forte reage para gerar o fraco.
o equilbrio desloca-se na direo das espcies mais fracas.
DQOI - UFC93
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EfeitosEfeitos EstruturaisEstruturais sobresobre AcidezAcidez e e BasicidadeBasicidade
A forafora dede umum cidocido determinada pela estabilidadeestabilidade dada basebase conjugadaconjugadaque formada quandoquando oo cidocido doadoa oo seuseu prtonprton.
quantoquanto maismais estvelestvel aa basebase,, maismais forteforte aa seuseu cidocido conjugadoconjugado.
Uma basebase estvelestvel uma base que suportasuporta facilmentefacilmente osos eltronseltrons que
DQOI - UFC94
Uma basebase estvelestvel uma base que suportasuporta facilmentefacilmente osos eltronseltrons quecompartilhava com um prton. Em outras palavras, basesbases estveisestveis sobasesbases fracasfracas, que no compartilham seus eltrons bem. Assim, podemosdizer:
quantoquanto maismais fracafraca aa basebase,, maismais forteforte aa seuseu cidocido conjugadoconjugado..
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EfeitosEfeitos EstruturaisEstruturais sobresobre AcidezAcidez e e BasicidadeBasicidade
Os elementoselementos dada segundasegunda linhalinha da tabela peridica so todas do mesmomesmotamanhotamanho, mas eles tmtm eletronegatividadeseletronegatividades muitomuito diferentesdiferentes.
DQOI - UFC95
Se olharmos para as bases formadas quando hidrognios esto ligados a
estes elementos, vemos que as estabilidadesestabilidades dasdas basesbases tambmaumentamaumentam dada esquerdaesquerda parapara aa direitadireita porque o tomo mais eletronegativo mais capaz de suportar a sua carga negativa.
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EfeitosEfeitos EstruturaisEstruturais sobresobre AcidezAcidez e e BasicidadeBasicidade
Portanto, podemos concluir que quandoquando osos tomostomos soso semelhantessemelhantes ememtamanhotamanho, o cidocido maismais forteforte terter seuseu hidrogniohidrognio ligadoligado aoao tomotomo maismaiseletronegativoeletronegativo.
O efeitoefeito queque aa eletronegatividadeeletronegatividade do tomo ligado ao hidrognio tem sobreo acidez do hidrognio pode ser apreciado quando os valoresvalores dede pKapKa dedelcooislcoois ee aminasaminas soso comparadoscomparados.
DQOI - UFC96
Como o oxigniooxignio maismais eletronegativoeletronegativo que o nitrognionitrognio, um lcoollcool maismais cidocido dodo queque umauma amina.
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EfeitosEfeitos EstruturaisEstruturais sobresobre AcidezAcidez e e BasicidadeBasicidade
Da mesma forma, um lcoollcool protonadoprotonado maismais cidocido do que uma aminaaminaprotonadaprotonada.
DQOI - UFC97
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EfeitosEfeitos EstruturaisEstruturais sobresobre AcidezAcidez e e BasicidadeBasicidade
Na comparao de tomostomos comcom tamanhostamanhos muitomuito diferentesdiferentes, o tamanhotamanhododo tomotomo maismais importanteimportante dodo queque aa suasua eletronegatividadeeletronegatividade paradeterminar o quo bem ele suporta sua carga negativa.
Por exemplo, como que descemosdescemos umauma colunacoluna na tabela peridica, oselementoselementos tmtm eletronegatividadeseletronegatividades sucessivamentesucessivamente menoresmenores, mas aestabilidadeestabilidade dada basebase aumentaaumenta, ento a forafora dodo cidocido conjugadoconjugadoaumentaaumenta. Assim, o HI o cido mais forte dentre os hidrcidos, apesar deiodo ser o menos eletronegativo dos halognios.
DQOI - UFC98
iodo ser o menos eletronegativo dos halognios.
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EfeitosEfeitos EstruturaisEstruturais sobresobre AcidezAcidez e e BasicidadeBasicidade
Assim, com o aumentoaumento dodo tamanhotamanho dosdos onsons haleto, a sua estabilidadeestabilidadeaumentaaumenta porque a sua negativanegativa cargacarga estest espalhadaespalhada porpor umum maiormaior volumevolumedede espaoespao, diminuindodiminuindo suasua densidadedensidade dede eltronseltrons.
Portanto, HI o cido mais forte do halogenetos de hidrognio, porque o
iodeto o on haleto mais estvel, apesar de iodo ser o menos
eletronegativo dos halognio.
DQOI - UFC99
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EfeitosEfeitos EstruturaisEstruturais sobresobre AcidezAcidez e e BasicidadeBasicidade
Embora o prtonprton cidocido de cada um dos seguintes cinco cidos carboxlicosesteja ligadoligado aa umum tomotomo dede oxigniooxignio, osos cincocinco compostoscompostos tmtm acidezacidezdiferentesdiferentes:
DQOI - UFC100
Essa diferena indica que deve haver um fatorfator que nono sejaseja aa naturezanatureza dodotomotomo ao qual o hidrognio ligado, queque afetaafeta aa acidezacidez.
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EfeitoEfeito IndutivoIndutivo
Um tomo de halognio eletronegativo puxapuxa osos eltronseltrons da ligao emem suasuadireodireo.
PuxarPuxar eltronseltrons atravsatravs ligaesligaes sigmasigma (()) chamado de efeitoefeito indutivoindutivo.
Se olharmos para a base conjugada de um cido carboxlico, vemos que o
efeitoefeito indutivoindutivo estabilizaestabiliza aa basebase conjugadaconjugada atravs da diminuio da
DQOI - UFC101
efeitoefeito indutivoindutivo estabilizaestabiliza aa basebase conjugadaconjugada atravs da diminuio dadensidade de eltrons sobre o tomo de oxignio.
Estabilizar uma base aumentaaumenta aa acidezacidez dodo seuseu cidocido conjugadoconjugado.
efeito indutivo efeito indutivo retiradorretirador
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efeito indutivo efeito indutivo retiradorretirador
EfeitoEfeito IndutivoIndutivo
DQOI - UFC102
Quanto mais eletronegativo for o halognio, mais intenso ser o efeitoefeitoindutivoindutivo.
MaisMais estvelestvel serser aa basebase conjugadaconjugada.
MaisMais cidocido serser oo compostocomposto..
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O efeitoefeito de um substituinte sobre a acidez de um composto diminuidiminui medidamedida queque aa distnciadistncia entreentre oo substituintesubstituinte ee oo tomotomo dede oxigniooxignio
EfeitoEfeito IndutivoIndutivo
DQOI - UFC103
medidamedida queque aa distnciadistncia entreentre oo substituintesubstituinte ee oo tomotomo dede oxigniooxignioaumentaaumenta.
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MaisMais exemplosexemplos
EfeitoEfeito IndutivoIndutivo
DQOI - UFC104
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A hibridizaohibridizao dodo orbitalorbital a partir do qual o prton removido tambm afetaafetaoo pKapKa..
EfeitoEfeito dada HibridizaoHibridizao
DQOI - UFC105
Prof. Nunes
A hibridizaohibridizao remotaremota tambm afetaafeta oo pKapKa..
Quanto maior for o cartercarter ss de um orbital s, estvel sero os eltrons nele.
Isso faz com que um carbono hibridizado spsp seja mais eletronegativoeletronegativo doque um spsp22 um, que por sua vez mais eletronegativoeletronegativo que o carbono spsp33.
EfeitoEfeito dada HibridizaoHibridizao
DQOI - UFC106
Prof. Nunes
Todos os substituintessubstituintes nos exemplos anteriores eram retiradoresretiradores dedeeltronseltrons, fato ete que aumentavaaumentava aa estabilidadeestabilidade dasdas basesbases conjugadasconjugadas e,consequentemente, aumentavaaumentava aa acidezacidez dosdos cidoscidos.
Quais seriam os efeitos resutantes da presena de gruposgrupos doadoresdoadores dedeeltronseltrons sobre a acidez dos compostos?
GruposGrupos EletrnEletrn DoadoresDoadores
DQOI - UFC107
Estes gruposgrupos desestabilizam a base conjugada, porque,em vez de ajudar a espalhar-se a carga negativa, eles aumentam a
densidade de carga.
Os gruposgrupos doaresdoares dede eltronseltrons maismais comunscomuns nana qumicaqumica orgnicaorgnica so osgruposgrupos alquilaalquila.
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DeslocalizaoDeslocalizao de de EltronsEltrons
Um cidocido carboxlicocarboxlico muitomuito maismais forteforte que um lcoollcool, logo temtem umauma basebase conjugadaconjugada consideravelmenteconsideravelmente maismais estvelestvel.
DQOI - UFC108
H doisdois fatoresfatores que tornam a base conjugada de um cido carboxlico paraser mais estvel do que a base conjugada de um lcool.
1) a retirada de eltrons (efeitoefeito indutivoindutivo) pelo oxignio da carboniladiminui a densidade de eltrons do on.
2) a densidade de eltrons mais diminuda pela deslocalizaodeslocalizao dedeeltronseltrons.
Prof. Nunes
DeslocalizaoDeslocalizao de de EltronsEltrons
DQOI - UFC109
Prof. Nunes
DeslocalizaoDeslocalizao de de EltronsEltrons
Os seguintes mapasmapas dede potencialpotencial mostram que h menormenor densidadedensidade dedeeltronseltrons nono oxigniooxignio tomostomos nono onon carboxilatocarboxilato (regio de laranja) do queno tomotomo dede oxigniooxignio dodo onon alcxidoalcxido (regio vermelha):
DQOI - UFC110
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DeslocalizaoDeslocalizao de de EltronsEltrons
DQOI - UFC111
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pKapKa x x EstabilidadeEstabilidade das Bases das Bases ConjugadasConjugadas
DQOI - UFC112
Prof. Nunes
Os compostos nitrogenados tambm podem atuar como cidos.
Nestes compostos, a estabilidade da base conjugada tambm afetar o pKa
dos mesmos.
NitrogniosNitrognios cidoscidos
DQOI - UFC113
Prof. Nunes
A base uma substncia que pode aceitar um prton atravs do
compartilhamento de um par de eltrons.
BasicidadeBasicidade de de CompostosCompostos NitrogenadosNitrogenados
DQOI - UFC114
ComoComo podemospodemos medirmedir aa forafora dede umauma base?base?
QuaisQuais osos fatoresfatores queque afetamafetam aa basicidadebasicidade dede umum compostocompostonitrogenado?nitrogenado?
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Podemos aumentaraumentar aa basicidadebasicidade dede umum nitrognionitrognio aumentandoaumentando suasuadensidadedensidade eletrnicaeletrnica ligando um grupogrupo doadordoador dede eltronseltrons (grupo alquila,por exemplo).
Analisemos alguns dados:
BasicidadeBasicidade de de CompostosCompostos NitrogenadosNitrogenados
DQOI - UFC115
Prof. Nunes
BasicidadeBasicidade de de CompostosCompostos NitrogenadosNitrogenados
DQOI - UFC116
Todas as aminasaminas so maismais bsicasbsicas do que a amnia.
pKpKaHaH maior maior cicido conjugado mais fraco do conjugado mais fraco Base mais forteBase mais forte
Todas as aminasaminas 22asas so maismais bsicasbsicas do que as aminasaminas 11asas .
Maioria das aminasaminas 33asas so menosmenos bsicasbsicas do que as aminasaminas 11asas.
Basicidade: Basicidade: amnia amnia
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ComoComo explicarexplicar esteeste desviodesvio dodo comportamento?comportamento?
A basicidade observada resulta de uma combinao de doisdois efeitosefeitos:1) o aumento da disponibilidade do par de eltrons livres e a estabilizaoestabilizao
dada cargacarga resultanteresultante positivapositiva, o que aumentaaumenta comcom aa substituiosubstituio
sucessivasucessiva dede tomostomos dede hidrogniohidrognio porpor gruposgrupos alquilaalquila.
BasicidadeBasicidade de de CompostosCompostos NitrogenadosNitrogenados
Basicidade: Basicidade: amnia amnia
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BasicidadeBasicidade de de CompostosCompostos NitrogenadosNitrogenados
Basicidade: Basicidade: amnia amnia
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AmniaAmnia x x AminasAminas 11asas
Basicidade: Basicidade: amnia amnia
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AminasAminas 11asas x x AminasAminas 22asas
Basicidade: Basicidade: aminasaminas 11asas
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AminasAminas 11asas x x AminasAminas 33asas
Basicidade: Basicidade: aminasaminas 33asas
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ExerccioExerccio
A ordemordem dede basicidadebasicidade para determinadas butilaminasbutilaminas emem clorobenzenoclorobenzeno aseguinte:
Todavia, emem guagua a ordem diferente:
NH2Bu N
Bu
Bu
H N
BuBu
Bu
DQOI - UFC122
JustifiqueJustifique estaesta diferenadiferena dede basicidadebasicidade nosnos diferentesdiferentes solventessolventes..
NH2Bu N
Bu
Bu
HN
BuBu
Bu
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BasicidadeBasicidade de de CompostosCompostos NitrogenadosNitrogenados
EfeitosEfeitos queque diminuemdiminuem aa densidadedensidade eletrnicaeletrnica nono nitrognionitrognio..
O parpar dede eltronseltrons nono nitrognionitrognio serser menosmenos disponveldisponvel para protonao, e a
aminaamina menosmenos bsicobsico, se:
o tomo de nitrognio estiver ligado a um grupogrupo eltroneltron retiradorretirador.
o par de eltrons livres est em um orbitalorbital hibridizadohibridizado spsp ouou spsp22.
o par de eltrons livres esteja conjugadoconjugado comcom umum grupogrupo retiradorretirador dede
DQOI - UFC123
o par de eltrons livres esteja conjugadoconjugado comcom umum grupogrupo retiradorretirador dede
eltronseltrons.
o par de eltrons livres est envolvidoenvolvido nana manutenomanuteno dada
aromaticidadearomaticidade dada molculamolcula.
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BasicidadeBasicidade de de CompostosCompostos NitrogenadosNitrogenados
EfeitosEfeitos queque diminuemdiminuem aa densidadedensidade eletrnicaeletrnica nono nitrognionitrognio..
O parpar dede eltronseltrons nono nitrognionitrognio serser menosmenos disponveldisponvel para protonao, e a
aminaamina menosmenos bsicobsico, se:
o tomo de nitrognio estiver ligado a um grupogrupo eltroneltron retiradorretirador.
DQOI - UFC124pKpKaHaH maior maior cicido conjugado mais fraco do conjugado mais fraco Base mais forteBase mais forte
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BasicidadeBasicidade de de CompostosCompostos NitrogenadosNitrogenados
EfeitosEfeitos queque diminuemdiminuem aa densidadedensidade eletrnicaeletrnica nono nitrognionitrognio..
O parpar dede eltronseltrons nono nitrognionitrognio serser menosmenos disponveldisponvel para protonao, e a
aminaamina menosmenos bsicobsico, se:
o par de eltrons livres est em um orbitalorbital hibridizadohibridizado spsp ouou spsp22.
DQOI - UFC125pKpKaHaH menor menor cicido conjugado mais forte do conjugado mais forte Base mais fracaBase mais fraca
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BasicidadeBasicidade de de CompostosCompostos NitrogenadosNitrogenados
EfeitosEfeitos queque diminuemdiminuem aa densidadedensidade eletrnicaeletrnica nono nitrognionitrognio..
O parpar dede eltronseltrons nono nitrognionitrognio serser menosmenos disponveldisponvel para protonao, e a
aminaamina menosmenos bsicobsico, se:
o par de eltrons livres esteja conjugadoconjugado comcom umum grupogrupo retiradorretiradordede eltronseltrons.
DQOI - UFC126pKpKaHaH menor menor cicido conjugado mais forte do conjugado mais forte Base mais fracaBase mais fraca
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BasicidadeBasicidade de de CompostosCompostos NitrogenadosNitrogenados
EfeitosEfeitos queque diminuemdiminuem aa densidadedensidade eletrnicaeletrnica nono nitrognionitrognio..
O parpar dede eltronseltrons nono nitrognionitrognio serser menosmenos disponveldisponvel para protonao, e a
aminaamina menosmenos bsicobsico, se:
o par de eltrons livres esteja conjugadoconjugado comcom umum grupogrupo retiradorretiradordede eltronseltrons.
DQOI - UFC127pKpKaHaH menor menor cicido conjugado mais forte do conjugado mais forte Base mais fracaBase mais fraca
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BasicidadeBasicidade de de CompostosCompostos NitrogenadosNitrogenados
o par de eltrons livres est envolvidoenvolvido nana manutenomanuteno dada aromaticidadearomaticidade dada
molculamolcula.
DQOI - UFC128
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BasicidadeBasicidade de de CompostosCompostos NitrogenadosNitrogenados
o par de eltrons livres est envolvidoenvolvido nana manutenomanuteno dada aromaticidadearomaticidade dada
molculamolcula.
DQOI - UFC129pKpKaHaH menor menor cicido conjugado mais forte do conjugado mais forte Base mais fracaBase mais fraca
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pKpKaHaHss
DQOI - UFC130
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pKpKaHaHss
DQOI - UFC131
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ExercciosExerccios
1) Cada um dos seguintes pares de compostos sofre uma reao cido-base de
Brnsted para que o equilbrio est para a direita. DD osos produtosprodutos dede cadacada reao,reao, ee
identifiqueidentifique oo cido,cido, aa base,base, oo cidocido conjugadoconjugado ee aa basebase conjugadaconjugada.
DQOI - UFC132
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ExercciosExerccios
2) O pKa de metanol (CH3OH) e methanethiol (CH3SH) so 16 e 11, respectivamente.
Que mais bsico, ou KOCH3 KSCH3?
DQOI - UFC133
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ExercciosExerccios
3) Desenhe o cidocido conjugadoconjugado de cada um dos seguintes compostos:
DQOI - UFC134
4) Desenhe a basebase conjugadaconjugada de cada um dos seguintes compostos:
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ExercciosExerccios
4) Complete as equaes qumicas:
DQOI - UFC135
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ExercciosExerccios
5) Complete as equaes qumicas:
DQOI - UFC136
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ExercciosExerccios
6) Indique a base mais forte em cada um dos pares:
DQOI - UFC137
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7) Indique o compostocomposto maismais cidocido em cada par que segue.
ExerccioExerccio
DQOI - UFC138
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8) Para cada um dos seguintes compostos em ordemordem decrescentedecrescente de acidez.
ExerccioExerccio
DQOI - UFC139
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ExerccioExerccio
9) Liste os seguintes compostos em indique qual a basebase maismais forteforte..
DQOI - UFC140
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ExerccioExerccio
10) Indique o produto formado em cada uma das reaes:
DQOI - UFC141
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ExerccioExerccio
11) Indique o produto formado na reao de cada um dos substratos com o on
hidrxido:
DQOI - UFC142
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ExerccioExerccio
12) D os produtos das seguintes reaes cido-base, e indique se os reagentes ou os
produtos sero favorecidos em equilbrio.
DQOI - UFC143
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ExerccioExerccio
13) a) Liste os seguintes cidos carboxlicos em ordem decrescente de acidez:
b) Como que a presena de um substituinte electronegativo, como Cl afeta a acidez
de um cido carboxlico?
DQOI - UFC144
c) Como que a localizao do substituinte afeta a acidez de um cido carboxlico?
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ExerccioExerccio
14) Para cada um dos seguintes pares de reaes, indique qual ter uma constante de
equilbrio mais favorvel (ou seja, favorecer produtos):
DQOI - UFC145
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ExerccioExerccio
15) Como voc pode separar uma mistura dos seguintes compostos? Os reagentes
disponveis so ter, gua, 1,0 M HCl, e 1,0 M NaOH.
DQOI - UFC146
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ExerccioExerccio
16) Desenhe o cido conjudado de cada uma das espcies:
DQOI - UFC147
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ExerccioExerccio
17) Desenhe o base conjugada mais estvel de cada uma das espcies:
DQOI - UFC148
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ExerccioExerccio
18) Qual das seguintes espcies pode se comportar como um cido de Lewis?
DQOI - UFC149
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ExerccioExerccio
19) Qual das seguintes espcies pode se comportar como uma base de Lewis?
DQOI - UFC150
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ExerccioExerccio
20) Em cada par, indique qual a base mais forte.
DQOI - UFC151
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ExerccioExerccio
21) Arranje os compostos em ordem crescente de fora de acidez.
DQOI - UFC152
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ExerccioExerccio
22) Arranje os compostos em ordem crescente de fora de basicidade.
DQOI - UFC153
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ExerccioExerccio
23) Arranje os compostos em ordem crescente de fora de acidez.
DQOI - UFC154
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ExerccioExerccio
24) Indique o sentido que ser favorecido em cada uma das seguintes reaes.
DQOI - UFC155
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ExerccioExerccio
25) Complete as equaes e indique o sentido que ser favorecido.
DQOI - UFC156
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ExerccioExerccio
26) Identifique o hidrognio mais cido em cada um dos compostos.
DQOI - UFC157
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ExerccioExerccio
27) Escreva a estrutura dos produtos formados em cada uma das reaes queseguem.
DQOI - UFC158
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ExerccioExerccio
28) Explique qual o mais bsico:
DQOI - UFC159
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ExerccioExerccio
29) Explique porque ocorre a protonao no oxignio e no no nitrognio.
DQOI - UFC160