MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO

UNIVERSIDADE FEDERAL DOS VALES DO JEQUITINHONHA E MUCURI

Instituto de Ciência e Tecnologia – ICT DIAMANTINA – MINAS GERAIS

QUÍMICA TECNOLÓGICA II

FUNDAMENTOS DE QUÍMICA ORGANICA

ATIVIDADES EXTRA CLASSE PARA FIXAÇÃO DO CONTEÚDO Prof. Responsável: Dr. Marcelo Moreira Britto

ATIVIDADE 4: ÁCIDOS E BASES

1) Dê às equações as formas mais apropriadas para mostrar os ácidos e as bases de Bronsted-Lowry nelas existentes. a) b) c) d) e) f) g) 2) Defina de forma clara e precisa o que são os ácidos e bases de Bronsted/Lorry e apresente alguns exemplos que ilustrem esta definição. 3) Defina de forma clara e precisa o que são os ácidos e as bases de Lewis e apresente alguns exemplos que lustrem esta definição. 2) Qual é o ácido de Bronsted-Lowry em: a) HCl dissolvido em água b) HCl dissolvido em Benzeno c) Qual das duas soluções é mais fortemente ácida? 4) qual a relação existente entre o Ka e o pKa de um ácido? 5) Deduza a equação que relaciona o Ka com a concentração do ácido e de sua base conjugada. 6) Qual a relação existente entre o Kb e o pKb de uma base? 7) Deduza a equação que relaciona o Kb com a concentração da base e de seu ácido conjugado.

HCl(aq) NaHCO3 (aq) H2CO3 NaCl+ +

NaOH(aq) NaHCO3(aq) Na2CO3 H2O+ +

NH3 HNO3 NH4NO3+

NaH H2O H2 NaOH+ +

NaCN(aq) HCN NaOH+

CaC2 H2O Ca(OH)2 C2H2+ +

AlCl3 (CH3)3CCl AlCl4C(CH3)3+

8) Para cada par de reações o mesmo ácido reage com bases diferentes. - Complete as reações de equilibrio ácido base. - Utilize a tabela de pka para indicar, em cada par de reações, qual é a reação mais favorecida e qual

é a base mais forte.

Tabela com os valores de pKa para alguns ácidos

ácido pKa ácido pKa

CH3COOH

4,74 NH3

38,0

H3O+ 1,74 NH4

+ 9,24 H2O 15,7 25,0

20,0

18,0

9) Para cada par de reações a mesmo base reage com ácidos diferentes. - Complete as reações de equilibrio ácido base. - Utilize a tabela de pka para indicar, em cada par de reações, qual é a reação mais favorecida

justificando a sua resposta.

H3C CC

O

CCH3

O

H H

NH3 HO-

HO-

+

+

I)

II)

H3C C

O

OH

H2O:..

+

+..

: HOH3C C

O

OH

-

..

I -

II -

a)

..

:

+

+-

II -

I - NH3

OH

OHHC C

c)

O

CCH3H3C

HC CH

OH

O

CCH3H3C

O

CCH3H3C

H2N:.. -

..

-

HO:..

+

+

b)

II -

I -

TABELA

ácido pKa ácido pKa

9,0

25,0

15,7

38,0

-6,5

17,0

NH4+ 9,0 H3O

+ -1,7

5,0

-9,0

10) para cada par de reações complete as reações ácido-base - Qual das duas reações (I e II) deve ser mais favorecida. (utilize a tabela de pka) - Para cada reação indique se o equilíbrio está deslocado para a direita ou para a esquerda e

justifique (utilize a tabela de pka).

C CH NH2-

H3C NH2

C

O

NH2-

+

+

I)

II)

S OH

O

O

H2O

NH3

NH3

+

+

I)

II)

II)

I)

O

SHO OH

O

C

O

OH

H2O

H2O

+

+

S OH

O

O

H2O

H3C CC

O

CCH3

O

H H

NH3

C CH

H3C NH2

C

O

C

O

OH

O

SHO OH

O

C O

H3C

H3C H

..+

NH3

..+

CH3C

O

O:..: -

+

..C O

H3C

H3C H

+

I)

II)

A)

composto pKa composto pKa

6,4

-4

16

9,4

4,7

11) Complete as reações ácido-base de Bronsted-Lorry e com base nos valores de pKa dados abaixo para alguns ácidos, prediga o deslocamento do equilíbrio. Se o equilíbrio estiver deslocado para a formação dos reagentes, escreva no quadro abaixo: REAGENTES. Se o equíbrio estiver deslocado para a formação dos produtos, escreva no quadro abaixo: PRODUTOS.

CH3 C

O

O H....

..:

N HH

H

..+A)

C

C C

CC OO

H

HH

H

HH

C)_

:N H

H

..

D)..

+: C CCN H

H

H

H

H

CH3CH2 O Na..

.. C C HHH O:

.. _

B)

E) ++

C CCN H

H

H

H

H

H..

CH3CH2 O H..

CH3C

O

O:..: -+

I)

II)

-:..:

CH3C

O

O

O

COHHO....

..:

..

..

..

..CH3OH

B)

O

COHHO....

..:

..

..+

..C O

H3C

H3C H

CH3C

O

OH

NH4+

CH3OH

Valores de pKa para alguns ácidos:

12) Qual a relação existente entre o pH de uma solução e o pKa para um determinado ácido? 13) Considere as reações descritas a seguir:

C6H5OH H2CO3 C6H5O-HC CH NH2- HC C-NH3

HCO3-+ +

+ +

pKa = 9,95 pKa = 6,36

pKa = 25 pKa = 38

CH3CO2H NH3 CH3CO2-NH4++ +

pKa = 4,76 pKa = 9,24

a)

b)

c)

i) Avalie a posição do equilíbrio (se está voltada para a formação dos reagentes ou ptodutos)

ii) Calcule a constante de equilíbrio para as reações iii) Calcule o pH da solução, supondo que a concentração das espécies em solução seja de

0,1 mol/L.:

: C CCN H

H

H

H

H

..N HH

H

..CH3CH2 O H

..

..N CH3H

H

N CH3H

H

H+

pKa = 25,0

pKa = 38,0

pKa = 16,0

pKa = 39,0

pKa = 10,0

+C CCN H

H

H

H

H

H

..CH3CH2 O H

H

+

H2O

C C HH

pKa = - 10,0

pKa = -2,0

pKa = 15,7

pKa = 25,0

CH3CH2CH2CH3

pKa = 50,0

pKa = 14,0

:..

C CH

H

O

H

H

:

:..

..

S OF

O

O

H....

..

C CH

H

O

H

H H+

C

C C

CC OO

H

HH

H

HH

pKa = 9,0

pKa = -4,0

pKa = -12,0

S H..

:

pKa = 7,0

:..

..

..CH3 C

O

O H

pKa = 4,76

NH4 +

pKa = 9,4

HCNpKa = 9,2

C

H

H

H

N

O

O

..:

:.... _+

pKa = 10,0

H2

pKa = 35,0

14) Considere o aminoácido alanina. Com base na estrutura deste aminoácido responda: Estas são as três formas do aminoácido que podem ser encontradas em diferentes pHs.

a) Qual a forma predominante e qual a sua porcentagem em uma solução com o pH de:

i) pH = 1,5 ii) pH = 2,3 iii) pH = 9,9 iv) pH = 11

São dados: pKa do grupo COOH = 2,3 pKa do grupo NH3

+ = 9,9

Sendo:

15) Justifique a acidez dos hidrogênios em destaque e forneça a base conjugada para cada estrutura

CH3CH2N H OOHAlaninaCH3CH3N H OOH CH3CH3N H OO- CH3CH2N H OO-+ +Forma 1 Forma 2 Forma 3

CH3CH3N H OO- CH3CH2N H OO-+ HA A-forma protonada forma desprotonadaPara o par:+ CH3CH3N H OOH CH3CH3N H OO-+HA A-forma protonada forma desprotonada

Para o par:

H3CH

H H

H H

H

H H

H

H

H

HH

H H

O

H

H H

O

H

O

N

O

OH

HH

+-

I II III IV V

pKa = 50 pKa = 43 pKa = 13,5pKa = 5pKa = 10

16) Compare e justifique a acidez dos hidrogênios sublinhados:

17) Justifique a ordem decrescente de acidez dos seguintes ácidos carboxílicos

18) Disponha os compostos a seguir em ordem crescente de acidez, justificando a sua resposta

19) Coloque as estruturas a seguir em ordem crescente de basicidade e justifique a resposta:

CH3CH3SH CH3CH2OH CH3CH2COOH

HCH2C=CH2 HCH2CHCH3 HCH2CCH3

OCH3 CH3

a)

b)

OH

NO O

OCH3

OH OH

+_ :..

c)

N N

HH3C

H3C

N+ N N

H

N

H3C

H3C

d)

CH3CH2CH2 CH3CH=CH

H H

CH3C C He)

CHO O

NO O

-

CHO O

CHO O

OH3C

> >

N

O

O

H N

CH3

CH3

H N

O

H

O

OH

I II III IV

I II III IV

N

H

CH3

N

H

CH3

N

H

CH3

O

N

H

OO

20 )Baseado na estrutura molecular de cada um dos compostos, coloque-os em ordem crescente de acidez e justifique a ordem que você escolheu. 21) Baseado na estrutura molecular de cada um dos seguintes compostos da série, coloque-os em ordem crescente de basicidade e justifique a ordem que você escolheu.

22)Justifique as seguintes observações: a) Os compostos p-hidroxi-benzaldeído (A) e o-hidroxi-benzaldeído (B), apesar de serem isômeros

possuem comportamento ácido bastante diferente, sendo B mais ácido que A. Explique a razão deste comportamento.

b) A glicina é um aminoácido que pode ser obtido da maioria das proteínas. Em solução, a glicina existe em equilíbrio sob duas formas:

HClO HClO2HClO3HClO4

I II III IV

HC

O

CH

O

HH

CH3CH2CH2

H

CH2=CHCH2

H

H2CC

O

H

H

III III IV

C OHH3C

CH3

H

C OHH3C

CH3

CH3

C OHH3C

H

H

C

H

H

H

OH

III IV

H2C C

O

OH

Cl

H2C C

O

OH

CH3

H2C C

O

OH

Br

H2C C

O

OH

NO2

I II III IV

a)

b)

c)

d)

I II III

N H

O

N H N H

O

O

......a)

b)..

H2N CF3

..H2N CH3

N

IIIIII

c)

--...... ..

: ......

:S -

CH2 O -

NH

IVIIIIII

COOH

OH

COOH

HO

pka = 4,58 pka = 2,98

A B

H2C

C

O

O

HNH2..

H2C

C

O

O-

NH3+

Sendo dado: pKa de um ácido carboxílico ( RCOOH) = 5 pKa de um íon amônio (R-NH3

+) = 9 I) Qual o é a forma mais favorecida no equilíbrio? Por que? II) O ponto de fusão da glicina é aproximadamente 262o C (Relativamente alto para a maioria dos

compostos orgânicos). Você poderia sugerir uma explicação para este fato? c) Explique o fato de: Tanto o H2SO4 , quanto o HClO4 puros, não conduzirem corrente elétrica, mas a mistura dos dois o faz. d) O ácido malônico (estrutura abaixo), apesar de possuir os hidrogênios ácidos equivalentes, os mesmos possuem diferentes pKa’s. O primeiro hidrogênio tem pka igual a 2,63 e o segundo tem pka igual a 5,69. e) Explique o fato dos compostos orgânicos que contêm oxigênio serem, quase sem exceção, solúveis

em ácido sulfúrico concentrado e dissolverem nele formando soluções, das quais podem depois serem

recuperados por meio de diluição com água.

+ HO Cl

O

O

O

HO S

O

OH

O

pka = -9 pka = -10

I

H

OC

H2C

C O

O H

O