Ácidos e Bases

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Ácidos e BasesÁcidos e Bases

Universidade Federal do CearáCentro de CiênciasDepartamento de Química Orgânica e InorgânicaQuímica Geral e Orgânica

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Prof. Dr. José Nunes da Silva [email protected]

1

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MetabolismoMetabolismo Sabor, qualidade e digestãoSabor, qualidade e digestão Controle ecológicoControle ecológico

IndústriaIndústria Chuva ácidaChuva ácida PesquisasPesquisas

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Ácidos e Bases Ácidos e Bases -- EvoluçãoEvolução

SaborSabor Papel IndicadorPapel IndicadorPapel TornassolPapel Tornassol

basebase

ácidoácido

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SaborSabor

pHmetropHmetro

Papel IndicadorPapel IndicadorPapel TornassolPapel Tornassol

IndicadoresIndicadores

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IndicadoresIndicadores

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Ácidos e Bases Ácidos e Bases -- DefiniçõesDefinições

Somente no finalfinal dodo séculoséculo XXXX surgiram as primeirasprimeiras idéiasidéias bemsucedidas que relacionavamrelacionavam estruturaestrutura químicaquímica comcom propriedadespropriedades ácidasácidas eebásicasbásicas.

��1884 1884 -- ArrheniusArrhenius��1923 1923 -- JohannesJohannes BronstedBronsted e Thomas e Thomas LowryLowry��1923 1923 -- Lewis (Lewis (mais utilizada, pois abrange todos os tipos de reações mais utilizada, pois abrange todos os tipos de reações ácidoácido--basebase))

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Svante August ArrheniusArrhenius(1859–1927)

Johannes Nicolaus Bronsted(1879–1947)

Thomas Martin LowryLowry(1874–1936)

Gilbert Newton LewisLewis(1875–1946)

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Definição Definição -- ArrheniusArrhenius

AutoAuto--ionização da ionização da água: água: H2O(l) + H2O(l) H3O+(aq) + OH-

(aq)

ÁcidoÁcido:: qualquer substância que quando dissolvida em água aumentaaumenta aa

concentraçãoconcentração dosdos íonsíons HH OO++.

DQOI - UFC6

Ácidos Bases

HHClO4 LiOHOH

HH2SO4 NaOHOH

HHI KOHOH

HHBr Ca(OHOH)2

HHCl Sr(OHOH)2

HHNO3 Ba(OHOH)2

concentraçãoconcentração dosdos íonsíons HH33OO++.

BaseBase:: qualquer substância que quando dissolvida em água aumentaaumenta aa

concentraçãoconcentração dosdos íonsíons OHOH--.

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Definição Definição -- Bronsted-Lowry

ÁcidoÁcido:: espécie química que cedecede, ou doa, oo prótonpróton.

DQOI - UFC7

BaseBase:: espécie química que receberecebe, ou ganha, oo prótonpróton.

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Definição Definição -- Bronsted-Lowry

�� BaseBase é uma espécie química que aceita prótonsaceita prótons, OHOH-- é apenas um exemploé apenas um exemplo.

�� ÁcidosÁcidos ou basesbases podem ser íoníons ou substâncias moleculares.

DQOI - UFC8

� Algumas espécies podem agir como podem agir como ácidoácido ou ou basebase (anfipróticasanfipróticas).

� As reações reações ácidoácido--basebase não se limitam à soluções aquosas.

HCl(benzeno) + NH3(benzeno) NH4Cl(s)

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DefiniçõesDefinições

H+

+ -HCl + H O

�� Par conjugado: Par conjugado: 2 espécies que diferem entre si por um próton.2 espécies que diferem entre si por um próton.

�� Substância Anfiprótica: Substância Anfiprótica: pode comportarpode comportar--se como se como ácidoácido ou ou basebase..

DQOI - UFC9

NH3(aq) + H2O(l) NH4+

(aq) + OH-(aq)

H+

H+

ácidobase

ácido base

H3O+(l) + Cl-(aq)

HCl(aq) + H2O(aq)

ácido base

ácido base

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Definição Definição -- Lewis

Algumas reações têm características de reações ácidoácido--basebase, mas nãonão sese

enquadramenquadram nono modelomodelo dede BronstedBronsted--LowryLowry. Exemplo:

Na2O(s) + SO3(g) Na2SO4(s)

Em 1923, G.N. Lewis percebeu que o conceitoconceito de ácidos e de bases

DQOI - UFC10

Em 1923, G.N. Lewis percebeu que o conceitoconceito de ácidos e de bases

poderiapoderia serser generalizadogeneralizado parapara incluirincluir reaçõesreações dede óxidosóxidos ácidosácidos ee dede

óxidosóxidos básicosbásicos ee muitasmuitas outrasoutras reaçõesreações, além das de transferência de

prótons.

base ácido

par de elétrons

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Ácidos e Bases de Ácidos e Bases de Lewis

setaseta curvacurva indica de onde o par

de elétrons parte e onde chega

AlClAlCl DimetiléterDimetiléter

DQOI - UFC11

AlClAlCl33

Ácido de LewisÁcido de LewisDimetiléterDimetiléter

Base de LewisBase de Lewis

BoranoBoranoÁcido de LewisÁcido de Lewis

AmôniaAmôniaBase de LewisBase de Lewis

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H3N:H+ H3N H

+

O2- S

O

O OS

O

O O

-O+

- -

Ácidos e Bases de Ácidos 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 éé oo produtoproduto de cada uma das seguintes reações?

DQOI - UFC13

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MostreMostre comocomo cadacada umum dosdos seguintesseguintes compostoscompostos reagereage comcom oo íoníon HOHO--..

+ HO+ HO--

+ HO+ HO--

+ HO+ HO--

DQOI - UFC14

+ HO+ HO--

+ HO+ HO--

+ HO+ HO--

+ HO+ HO--

+ HO+ HO--

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Força dos ÁcidosForça dos Ácidos

� O conceito de Bronste-Lowry de reação ácido-base considera a reação

como reação de transferência de próton.

� Todavia, é útil considerar as reaçõesreações ácidoácido--basebase como competiçãocompetição pelopelo

prótonpróton entreentre asas espéciesespécies químicasquímicas.

DQOI - UFC15

�� ÁcidosÁcidos fortesfortes ⇒⇒⇒⇒ serão os que cedemcedem osos prótonsprótons com maiormaior facilidadefacilidade que

os outros ácidos.

ácidobasebaseácido

Cl-(aq) + H3O+(aq)HCl(aq) + H2O(l)

EssencialmenteEssencialmente todastodas asas moléculasmoléculas dede HClHCldoamdoam seusseus prótonsprótons parapara asas moléculasmoléculas dede HH22OO..

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� Ácidos fracosfracos ⇒⇒⇒⇒ serão os que cedemcedem osos prótonsprótons com menormenor facilidadefacilidade

que os outros ácidos.

ácido fracoácido forte


DQOI - UFC16

PoucaPouca transferênciatransferência dede HH++

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� Uma reação ácido-base normalmentenormalmente avançaavança nana direçãodireção dodo ácidoácido maismaisfracofraco.



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 composição de uma soluçãosolução dede umum ácidoácido fracofraco em

água, consideramos uma solução que contémcontém:

1) As moléculas ou íons do ácido e uma pequenapequena concentraçãoconcentração dede suassuas

basesbases conjugadasconjugadas.

DQOI - UFC18

2) Uma pequenapequena concentraçãoconcentração dede íonsíons HH33OO++ formados pela transferência

de prótons para as moléculas de água.

3) Uma muito, muitomuito pequenapequena concentraçãoconcentração dede íonsíons OHOH--, que mantém o

equilíbrio de auto-ionização.

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Constantes de AcidezConstantes de Acidez

� Todas estas espécies estão em equilíbrioequilíbrio dinâmicodinâmico.

� Como os ácidos e bases conjugados estão em equilíbrio na solução,podemos expressar a composiçãocomposição dada soluçãosolução de um ácido ou baseemem termostermos dada constanteconstante dede equilíbrioequilíbrio para a transferência de prótons.

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) são comumente indicadas

através de seus logaritmos negativos, pela definição:

pKa = - log Ka pKb = - log Kb

DQOI - UFC20

KaKa grande ⇒⇒⇒⇒ pKapKa pequeno ⇒⇒⇒⇒ ácido forte ácido forte

KaKa pequeno ⇒⇒⇒⇒ pKapKa grande ⇒⇒⇒⇒ ácido fracoácido fraco

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O Balanço da ConjugaçãoO Balanço da Conjugação

� O HClHCl é classificado como um ácidoácido forteforte porque está totalmentetotalmentedesprotonadodesprotonado em água.

� Como resultado, sua basebase conjugada,conjugada, ClCl--, deve ser muito, muitomuito fracafracareceptorareceptora dede prótonsprótons.

DQOI - UFC21



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O Balanço da ConjugaçãoO Balanço da Conjugação

� Reciprocamente, o ácidoácido acéticoacético é classificado como um ácidoácido fracofracoporque está parcialmenteparcialmente desprotonadodesprotonado em água.

� Como resultado, sua basebase conjugada,conjugada, CHCH33COOCOO--, deve ser um boaboa

receptorreceptor dede prótonsprótons, porque ela prontamenteprontamente formaforma moléculasmoléculas dede

DQOI - UFC22

CHCH33COOHCOOH.

CH3COOH + H2O H3O+ + CH3COO-

Quanto mais forte mais forte o ácido ⇒⇒⇒⇒ mais fraca sua base conjugada mais fraca sua base conjugada

Quanto mais fracomais fraco o ácido ⇒⇒⇒⇒ mais forte mais forte sua base conjugada

Resumindo:Resumindo:

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Estrutura Molecular x Estrutura Molecular x Força do ÁcidoForça do Ácido

� Como a forçaforça dodo ácidoácido envolve a quebraquebra dada ligaçãoligação HH--AA e a formaçãoformação dede

umauma ligaçãoligação HH--OHOH22, podemos suspeitar que um fatorfator queque determinadetermina aa forçaforça éé

aa facilidadefacilidade comcom queque estasestas ligaçõesligações sãosão quebradasquebradas e formadasformadas.

HH--FF HH--ClCl HH--BrBr HH--II

PkasPkas

DQOI - UFC23


F- Cl- Br- I-

basicidadebasicidade aumentaaumenta

3,23,2 --77 --99 --1010

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� Quando se comparam os prótons ligados a átomosátomos dede umum mesmomesmo grupogrupo(vertical), o fatorfator determinantedeterminante dada acidezacidez é a forçaforça dada ligaçãoligação, a qual

diminuidiminui aa medidamedida queque descemosdescemos dentrodentro dede umum grupogrupo.

PkasPkas

DQOI - UFC24


3,23,2 --77 --99 --1010

PkasPkas

acidez aumentaacidez aumenta

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Quando se comparam os prótons ligados a átomosátomos dede umum mesmomesmo períodoperíodo

(horizontal), o fatorfator determinantedeterminante dada acidezacidez é a polaridadepolaridade dada ligaçãoligação, a qual

é determinadadeterminada pelapela eletronegatividadeeletronegatividade do átomo ligado ao próton.

DQOI - UFC25

H-CC H-NN H-OO H-FFacidez aumentaacidez aumenta

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AutoAuto--ionização da Hionização da H22OO

� Experimentos cuidadosos em sua condutividadecondutividade elétricaelétrica mostraram que a

águaágua purapura sese ionizaioniza em uma extensãoextensão muitomuito pequenapequena.

DQOI - UFC26

� Pelo fato da HH22OO serser purapura, sua atividade é 1, então nós nãonão incluímosincluímos aasuasua concentraçãoconcentração nono expressãoexpressão constanteconstante dede equilíbrequilíbrio.

� Esta constante de equilíbrio é conhecida como o produtoproduto iônicoiônico dada águaágua(Kw)(Kw)..

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AutoAuto--ionização da Hionização da H22OO

KwKw é dependente da temperatura.

DQOI - UFC27

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Cálculo da Concentração de ÍonsCálculo da Concentração de Íons

Calcular as concentraçõesconcentrações dede HH33OO++ ee íonsíons OHOH-- em uma soluçãosolução 00,,050050 MM

HNOHNO33.

DQOI - UFC28

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Concentração dos Íons em SoluçãoConcentração dos Íons em Solução

DQOI - UFC29

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Escalas pH e Escalas pH e pOHpOH

� O escalas pHpH e pOHpOH fornecem uma maneira conveniente de expressar a

acidezacidez e basicidadebasicidade dede soluçõessoluções aquosasaquosas diluídasdiluídas.

� O pHpH e pOHpOH de uma solução são definidos como:

DQOI - UFC30

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Calculando o pHCalculando o pH

CalculeCalcule oo pHpH de uma solução em que a concentração H3O+ é 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 solução é 3,301. Qual é a concentração de H3O+ nesta solução?

DQOI - UFC32

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pH + pH + pOHpOH = 14= 14

� Uma relação conveniente entre pHpH e pOHpOH em todas as soluções diluídas a

25 °C pode ser facilmente derivada.

� Começamos com a expressãoexpressão KwKw.

DQOI - UFC33

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SumárioSumário

DQOI - UFC34

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RelaçõesRelações entre [Hentre [H33OO++], pH, ], pH, pOHpOH, e [OH, e [OH--]]

DQOI - UFC35

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CálculosCálculos EnvolvendoEnvolvendo pH e pH e pOHpOH

Calcule a [HCalcule a [H33OO++], pH, [OH], pH, [OH--], pOH ], pOH para uma solução 0,015 M de HNOsolução 0,015 M de HNO33.

DQOI - UFC36

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CálculosCálculos EnvolvendoEnvolvendo pH e pH e pOHpOH

Calcule a [HCalcule a [H33OO++], pH, [OH], pH, [OH--], pOH ], pOH para uma solução solução 0.015 M Ca(OH)0.015 M Ca(OH)22.

DQOI - UFC37

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ÁcidosÁcidos e Bases e Bases FracasFracas

� Nós discutimos os ácidosácidos ee basesbases fortesfortes, todavia, há relativamente

poucos deles.

DQOI - UFC38

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� Os ácidosácidos fracosfracos sãosão muitomuito maismais numerososnumerosos do que os ácidos fortes.

� Nossa classificação dos ácidos como forteforte ou fracofraco é baseado na medidamedida

emem queque ionizamionizam para formar uma solução aquosa diluída.

� Exemplos de ácidosácidos fracosfracos:

DQOI - UFC39

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� Vários ácidosácidos fracosfracos são familiares para nós. O vinagrevinagre é uma solução

5% de ácido acético, CH3COOH.

DQOI - UFC40

� Bebidas carbonatadas são soluções saturadas de dióxido de carbono em

água, que produz ácidoácido carbônicocarbônico.

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� As frutas cítricas contêm ácido cítrico,

C3H5O(COOH)3.

� Algumas pomadaspomadas e póspós usados para fins

medicinais contêm ácidoácido bórico,bórico, HH BOBO . Estes usos

DQOI - UFC41

medicinais contêm ácidoácido bórico,bórico, HH33BOBO33. Estes usos

diários de ácidos fracos sugerem que há uma

diferença significativasignificativa entreentre ácidosácidos fortesfortes ee fracosfracos.

� A diferença é que ácidosácidos fortesfortes ionizamionizamcompletamentecompletamente em solução aquosa diluída,

enquanto que ácidosácidos fracosfracos ionizamionizam apenasapenasligeiramenteligeiramente.

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� Vamos considerar a reação que ocorre quando um ácidoácido fracofraco, como o

ácidoácido acéticoacético, é dissolvido em água.

� A equaçãoequação parapara aa ionizaçãoionização do ácido acético é:

DQOI - UFC42

� As constantesconstantes dede ionizaçãoionização para ácidosácidos fracosfracos (e(e bases)bases) devemdevem sersercalculadascalculadas aa partirpartir dede dadosdados determinadosdeterminados experimentalmenteexperimentalmente.

Medições de pH, condutividade, ou diminuição do ponto de congelamento

fornecem dados para os cálculos destas constantes.

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CálculosCálculos de Ka e de Ka e PkaPka

� O ácidoácido nicotíniconicotínico é um ácido orgânico fraco

monoprótico que podemos representar como HAHA.

Uma solução diluída de ácidoácido nicotíniconicotínico contém as seguintes concentrações

em equilíbrio 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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CálculosCálculos de Ka a de Ka a partirpartir do do % % IonizaçãoIonização

� Em solução 0,0100 M, o ácido acético está 4,2% ionizado. CalculeCalcule aa suasua

constanteconstante dede ionizaçãoionização.

DQOI - UFC44

Como 4,2% se ionizam: MMácidoácido acéticoacético = =

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CalculandoCalculando Ka a Ka a partirpartir do do pHpH

� O pH de uma solução 0,115 M de ácido cloroacético, ClCH2COOH, é

igual a1,92. CalculeCalcule KaKa parapara esteeste ácidoácido fracofraco monopróticomonoprótico.

DQOI - UFC45

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PercentualPercentual de de IonizaçãoIonização

� Em soluções diluídas, o ácidoácido acéticoacético existeexiste principalmenteprincipalmente comocomo

moléculasmoléculas nãonão--ionizadasionizadas, assim como todos os fracos ácidos.

� Existem relativamente poucos íons hidrônio e acetato. Para cada 10001000moléculasmoléculas de CH3COOH originalmente colocadas na solução:

987 13 13987 13 13

DQOI - UFC46

� Para ácidosácidos maismais fracosfracos (HOCl, por exemplo) da mesma concentração, o

númeronúmero dede moléculasmoléculas dodo ácidoácido nãonão--ionizadaionizada seriaseria aindaainda maiormaior.

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ExercícioExercício

Concentração HNic H+ Nic-

início 0,012 ~ 0 0

variação - x + x + x

+

O ácido nicotínico (HNIc) é um ácido fraco monoprótico. Uma solução 0,012M

tem pH = 3,39 a 25 oC. QualQual aa constanteconstante KKaa ee oo graugrau dede ionização?ionização?

DQOI - UFC47

equilíbrio 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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início 0,012 ~ 0 0


+

O ácido nicotínico (HNIc) é um ácido fraco monoprótico. Uma solução 0,012M

tem pH = 3,39 a 25 oC. QualQual aa constanteconstante KKaa ee oo graugrau dede ionização?ionização?

DQOI - UFC48


Ka = [H3O+] [Nic-] = x2

[HNic] (0,012 - x)

= (0,00041)2 = 1,4 x 10-5

0,012

Grau de ionização = x * 100 = 3,4%0,012

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Cálculo das Concentrações na Solução de Ácido Fraco, Usando Ka

-- MétodoMétodo AproximadoAproximado

DetermineDetermine::

a)a) ConcentraçõesConcentrações dodo HNicHNic,, HH++ ee NicNic--

b)b) QualQual oo pHpH dada soluçãosolução

c)c) GrauGrau dede ionizaçãoionização dodo HNicHNic

DQOI - UFC49

c)c) GrauGrau dede ionizaçãoionização dodo HNicHNic

de uma solução de HNic 0,1M, sabendo-se que Ka = 1,4 x 10-5.

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início 0,10 ~ 0 0



+

Ka = [H3O+] [Nic-] = x2 = 1,4 x 10-5

DQOI - UFC50

[Hnic] (0,10 - x)

Simplificando.... sese KKaa éé muitomuito pequenopequeno [H[H++]] éé muitomuito pequenapequena

logologo ((00,,1010 –– x)x) == 00,,1010

Ka = x2 x = 0,0012

0,10

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+x = [H+] = 0,0012 pH = - log 0,0012 = 2,92

Grau de ionização = x = 0,0012 * 100 = 1,2%

0,10 0,10

DQOI - UFC51

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HipóteseHipótese SimplificadoraSimplificadora

� Sempre poderemos usar a hipótese simplificadorahipótese simplificadora?

� Pode-se mostrar que o erro introduzido pela hipótese simplificadora é

menor que 5% se: concentraçãoconcentração dodo ácidoácido ≥≥ 100100

KaKa

DQOI - UFC52

(Resolver equação do 2o grau)

� Exemplo 1) [HA] = 10-2 = 103 hipótesehipótese aceitávelaceitável

Ka = 10-5

� Exemplo 2) [HA] = 10-4 = 10 hipótesehipótese nãonão--aceitávelaceitável

Ka = 10-5

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SoluçõesSoluções SalinasSalinas

� A reação de ácidosácidos e basesbases levam à formação de saissais e água. Podemos

identificar quatro tipos diferentes de sais:

1) Sais de basesbases fortesfortes e ácidosácidos fortesfortes

2) Sais de basesbases fortesfortes e ácidosácidos fortesfortes

3) Sais de basesbases fracas e ácidosácidos fortes

DQOI - UFC53

3) Sais de basesbases fracas e ácidosácidos fortes

4) Sais de basesbases fracas e ácidosácidos fracos.

� Tais sais podem resultar em soluções salinas neutras, ácidasácidas ou básicasbásicasquando dissolvidas em água.

Ácido + Base Sal + H2O

Solução salina: ácidaácida, básica ou neutraneutra

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Sais de Sais de ÁcidosÁcidos e Bases e Bases FortesFortes

� Poderíamos descrever estes como os sais que contêm o cátioncátion dede umaumabasebase forte e o ânionânion dede umum ácidoácido forteforte.

� Originam soluçõessoluções neutrasneutras..

DQOI - UFC54

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Sais de Sais de ÁcidosÁcidos FracosFracos e Bases e Bases FortesFortes

� Resultam em soluçõessoluções sempre básicasbásicas..

DQOI - UFC55

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Sais de Bases Sais de Bases Fracas Fracas e e ÁcidosÁcidos FortesFortes

� Resultam em soluçõessoluções sempre ácidasácidas..

DQOI - UFC56

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Sais de Bases Sais de Bases Fracas Fracas e e ÁcidosÁcidos FracosFracos (Ka = Kb)(Ka = Kb)

� O exemplo comum de um sal deste tipo é o acetatoacetato dede amônioamônio, CH3COO-

NH4+, o sal resultante da reação da NH3 aquosa e com CH3COOH.

� As constantes de ionização são 1,8 x 10-5 para a NH3 e para o CH3COOH.

Ka Ka = KbKb � solução neutrasolução neutra.

DQOI - UFC57

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Kb > KaKb > Ka

� Sais de bases fracas e ácidos fracos para os quais KbKb >> KaKa sempresempre sãosãobásicasbásicas porque o ânion do ácido hidrolisa a uma extensão maior que o

cátion da base.

� KbKb > KaKa � soluçãosolução básicabásica.

DQOI - UFC58

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Ka < KbKa < Kb

� Sais de bases fracas e ácidos fracos para os quais KaKa >> KbKb sempresempre sãosãoácidasácidas porque o cátion do da base hidrolisa a uma extensão maior que o

ânion do ácido.

�� KaKa >> KbKb � soluçãosolução ácidaácida.

DQOI - UFC59

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SoluçõesSoluções Salinas Salinas -- QuestionamentosQuestionamentos

� Como determinar se uma solução salina será neutra, ácidaácida ou básicabásica?

� Como calcular as concentraçõesconcentrações dosdos íonsíons HH++ ee OHOH--?

RegrasRegras GeraisGerais

Ácido Base Exemplo Resultado

forte forte NaCl sal não tem íons hidrolisáveis

DQOI - UFC60

forte forte NaCl sal não tem íons hidrolisáveissolução aquosa neutra

fraco forte NaCN ânion do sal é base conjugada de ácido fracosolução aquosa alcalina

forte fraca NH4Cl solução aquosa ácida

fraco fraca

NH4CHO2

os dois íons se hidrolisam. A solução será acida oubásica em função das forças ácido-base relativasdos dois íons.Ka > Kb : solução ácidaKa < Kb : solução básica

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ExemplosExemplos

Sal Ácido Ka Base Kb Solução Resultante

KCl HCl KOH neutra

NaF HF NaOH alcalina

Zn(NO3)2 HNO3 Zn(OH)2 ácida

NH4CN HCN 5,6 x 10-10

(NH4+)

NH3 2,0 x 10-5

(CN-)Ka < Kb : solução alcalina

DQOI - UFC61

(NH4+) (CN-)

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CálculosCálculos das das ConstantesConstantes

� Para uma solução 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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CálculosCálculos das das ConcentraçõesConcentrações

Qual o pH do nicotinato de sódio 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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SoluçãoSolução TampãoTampão

� Em reações químicas, em processos industriais, e nos corpos de plantas e

animais, muitas vezes é necessárionecessário mantermanter oo pHpH quasequase constanteconstante,

apesar da adiçãoadição dede ácidosácidos ou basesbases.

DQOI - UFC64

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� A capacidadecapacidade dede transportetransporte dede oxigêniooxigênio dada hemoglobinahemoglobina no sangue e a

atividade de enzimas em suas células são muito sensíveis ao pH dos

fluídos do corpo. Sendo assim, nossos corpos usam uma combinação de

compostos conhecidos como um sistemasistema tampãotampão para mantermanter oo pHpHdentrodentro dede umauma faixafaixa estreitaestreita.

DQOI - UFC65

Prof. Nunes


� Uma soluçãosolução tampãotampão contém um par ácidoácido-basebase conjugadaconjugada com ambos

o ácido e base em concentrações razoáveis.

� O componente ácidoácido reage com adiçãoadição dede basesbases fortesfortes.

� O componente básicobásico reage com adiçãoadição dede ácidosácidos fortesfortes.

DQOI - UFC66

� A operação de uma soluçãosolução tampãotampão depende do efeitoefeito dede íonsíons comunscomuns,

um caso especial do PrincípioPrincípio dada LeChatelierLeChatelier.

�� QuandoQuando umauma soluçãosolução dede umum eletrólitoeletrólito fracofraco éé alteradaalterada pelapela adiçãoadição

dede umum dede seusseus íonsíons vindosvindos dede outraoutra fonte,fonte, aa ionizaçãoionização dodo eletrólitoeletrólito

fracofraco éé suprimidasuprimida.. EsteEste comportamentocomportamento éé chamadochamado oo EfeitoEfeito dosdosÍonsÍons ComunsComuns..

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� Muitos tipos de soluções apresentam esse comportamento. DoisDois tipostipos dos

mais frequentemente encontrados são:

1) Uma solução de um ácidoácido fracofraco mais um salsal iônicoiônico solúvelsolúvel dodoácidoácido fracofraco:: CHCH33COOHCOOH + CHCH33COOCOO-- NaNa++

2) Uma solução de uma basebase fracafraca, mais um salsal iônicoiônico solúvelsolúvel dadabasebase fracafraca:: NHNH33 + NHNH44ClCl

DQOI - UFC67

33 44

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SoluçãoSolução TampãoTampão: : ÁcidoÁcido FracoFraco + Sal+ Sal

� Considere uma solução que contém ácido acético e acetato de sódio

((CHCH33COOHCOOH + CHCH33COOCOO-- NaNa++))

� O CHCH33COOCOO-- NaNa++ é completamente dissociado em seus íons constituintes,

mas o CHCH33COOHCOOH é apenas um pouco ionizado.

DQOI - UFC68

(completo)(completo)

(reversível)(reversível)

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SoluçãoSolução TampãoTampão: : ÁcidoÁcido FracoFraco + Sal+ Sal

� Ambos CHCH33COOHCOOH e CHCH33COOCOO-- NaNa++ são fontes de íons CHCH33COOCOO--.



DQOI - UFC69

� O CHCH33COOCOO-- NaNa++ completamente dissociado fornece uma alta [CHCH33COOCOO-- ].

Isso altera o equilíbrio de ionização do CHCH33COOHCOOH para a esquerda através

da combinação dele com H3O+ para formar CHCH33COOHCOOH não-ionizado e HH22OO.

� O resultado é uma diminuição drástica da [H3O+] na solução.

SoluçõesSoluções queque contêmcontêm umum ácidoácido fracofraco maismais umum salsal dodo ácidoácido fracofraco sãosãosempresempre menosmenos ácidasácidas queque asas soluçõessoluções queque contêmcontêm aa mesmamesmaconcentraçãoconcentração dodo ácidoácido fracofraco sozinhosozinho..

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� Calcular a concentração de H3O+ e o pH de uma solução tampão composta

de uma solução 0,10 M de CHCH33COOHCOOH e uma solução 0,20 M de CHCH33COOCOO--

NaNa++.



DQOI - UFC70

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MaioriaMaioria dodo CHCH COOCOO-- vemvem dodo CHCH COOCOO-- NaNa++

O pequeno valor de O pequeno valor de KaKa sugere que sugere que xx é muito pequeno. é muito pequeno. Isto leva a duas hipóteses:Isto leva a duas hipóteses:

Hipótese ImplicaçãoHipótese Implicação

DQOI - UFC71

Muito pouco do CHMuito pouco do CH33COOH ionizaCOOH ioniza

MaioriaMaioria dodo CHCH33COOCOO-- vemvem dodo CHCH33COOCOO-- NaNa++

ee muitomuito poucopouco CHCH33COOCOO-- vemvem dada ionizaçãoionização dodo

CHCH33COOHCOOH

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pHpH de de SoluçãoSolução TampãoTampão

� O cálculocálculo dodo pHpH de uma solução tampão pode ser feito.

DQOI - UFC72 Equação de Equação de HendersonHenderson––HasselbalchHasselbalch

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Determine o pH de uma solução de CHCH33COOHCOOH 00,,1010 MM (Ka(Ka == 11,,88 xx 1010--55)) e de

CHCH33COONaCOONa 00,,2020 MM.

DQOI - UFC73

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SoluçãoSolução TampãoTampão: : Base Base FracaFraca + Sal+ Sal

� Considere uma solução que contém solução aquosa de amôniaamônia e cloretocloretodede amônioamônio ((NHNH33 + NHNH44ClCl))

� O NHNH44ClCl é completamente dissociado em seus íons constituintes, mas a

NHNH33 é apenas um pouco ionizada.

DQOI - UFC74



SoluçõesSoluções queque contêmcontêm umum basebase fracafraca maismais umum salsal dada basebase fracafraca sãosãosempresempre menosmenos básicasbásicas queque asas soluçõessoluções queque contêmcontêm aa mesmamesmaconcentraçãoconcentração dodo basebase fracafraca sozinhasozinha..

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SoluçãoSolução TampãoTampão: : Base Base FracaFraca + Sal+ Sal

� Calcular a concentração de OH- e o pH de uma solução composta de uma

mistura de uma solução 00,,2020MM dede NHNH33 e uma solução 00,,1010MM NHNH44ClCl

DQOI - UFC75

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MaioriaMaioria dodo NHNH ++ vemvem dodo NHNH ClCl

O pequeno valor de O pequeno valor de KbKb sugere que sugere que xx é muito pequeno. é muito pequeno. Isto leva a duas hipóteses:Isto leva a duas hipóteses:

ImplicaçãoImplicaçãoHipóteseHipótese

DQOI - UFC76

Muito pouco do NHMuito pouco do NH3 3 ionizaioniza

MaioriaMaioria dodo NHNH44++ vemvem dodo NHNH44ClCl

ee muitomuito poucopouco NHNH44++ vemvem dada ionizaçãoionização dada NHNH33

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CálculoCálculo de de pOHpOH

DQOI - UFC77

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PreparaçãoPreparação de de SoluçõesSoluções TampãoTampão

�� SoluçõesSoluções tampãotampão podem ser preparadas através da misturamistura dede outrasoutras

soluçõessoluções.

� Quando as soluções sãosão misturadasmisturadas, o volumevolume nono qualqual cadacada solutosoluto estáestá

contidocontido aumentaaumenta, então as concentraçõesconcentrações alteramalteram.

DQOI - UFC78

� Essas variações na concentraçãoconcentração devemdevem serser consideradasconsideradas.

� Se as soluçõessoluções sãosão diluídasdiluídas, podemos supor que os seus volumesvolumes sãosão

somadossomados.

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Calcule a concentraçãoconcentração dede HH33OO++ ee oo pHpH de uma solução tampão preparada

misturando-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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DQOI - UFC80

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Calcule o número de moles (e gramas) de NHNH44ClCl que deve ser usado para

preparar 500 mL uma solução-tampão aquosa que é 0,10 M em NHNH33 e tem um

pHpH dede 99,,1515.

DQOI - UFC81

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está 100% dissociado, então x >>> 1,4 x 10x >>> 1,4 x 10--55. Então (x= 1,4 x 10-5) ≈ x≈ x

DQOI - UFC82

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PorPor NeutralizaçãoNeutralização ParcialParcial

Calcule o pH de uma solução obtida pela a mistura de 400400mLmL dede umauma soluçãosolução00,,200200 MM dede ácidoácido acéticoacético e 100100 mLmL dede umauma soluçãosolução dede hidróxidohidróxido dede sódiosódio00,,300300 MM.

DQOI - UFC83

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ÁcidosÁcidos e Bases e Bases OrgânicasOrgânicas

� Quando um ácidoácido forteforte como o cloreto de hidrogênio é dissolvido em água,

quasequase todostodos osos moléculasmoléculas sese dissociamdissociam (em íons), o que significa que os

produtosprodutos sãosão favorecidosfavorecidos nono equilíbrioequilíbrio.

DQOI - UFC84

� Quando um ácidoácido muitomuito maismais fracofraco, como o ácido acético, é dissolvido em

água, poucaspoucas moléculasmoléculas sese dissociamdissociam, assim reagentesreagentes sãosão favorecidosfavorecidos nono

equilíbrioequilíbrio.

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Ácido forte → alta dissociação → Ácido forte → alta dissociação → KaKa grande → grande → pkapka pequenopequeno

DQOI - UFC85

Ácido forte → alta dissociação → Ácido forte → alta dissociação → KaKa grande → grande → pkapka pequenopequeno

Ácido fraco → pequena dissociação → Ácido fraco → pequena dissociação → KaKa pequeno → pequeno → pkapka grandegrande

Ácidos muito fortesÁcidos muito fortes

Ácidos moderadamente fortesÁcidos moderadamente fortes

Ácidos fracosÁcidos fracos

Ácidos muito fracosÁcidos muito fracos

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� A importância de ácidos e bases orgânicos está intimamente relacionada à

reatividade destes compostos.

� Os ácidos orgânicos mais comuns são os ácidosácidos carboxílicoscarboxílicos (compostos

que têm um grupo COOH), os quais têm valores de pKapKa queque variamvariam entreentre 33ee 55.

DQOI - UFC86

Prof. Nunes


� Um ácidoácido carboxílicocarboxílico pode se comportar como um ácidoácido ee doardoar umum prótonpróton,

ou como uma basebase ee aceitaraceitar umum prótonpróton.

DQOI - UFC87

Prof. Nunes


�� ÁlcooisÁlcoois, compostos que têm um grupo OH - são ácidos orgânicos muito

mais fracas que os ácidos carboxílicos, com valores de pKapKa próximospróximos aa 1616.

� O metanolmetanol e o etanoletanol são exemplos de álcoois.

DQOI - UFC88

� Vimos que a água pode se comportar tanto como um ácido e como base.

Um álcoolálcool se comporta da mesma forma: eleele podepode sese comportarcomportar comocomo umum

ácidoácido ee doardoar umum prótonpróton, ou como umauma basebase ee aceitaraceitar umum prótonpróton.

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� Um compostocomposto protonadoprotonado é um composto que ganhouganhou umum prótonprótonadicionaladicional.

� Um álcool ou um ácido carboxílico protonadoprotonado é um ácidoácido muitomuito forteforte.

DQOI - UFC89

HH++ HH++ HH++

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� Uma aminaamina podepode sese comportarcomportar como um ácidoácido ee doardoar umum prótonpróton, ou como

uma basebase ee aceitaraceitar umum prótonpróton.

DQOI - UFC90

�� AminasAminas, entretanto, têm valores de pKapKa tãotão altosaltos que elas raramente se

comportam como ácidos. A amônia também tem um alto valor de pKa.

Prof. Nunes


�� AminasAminas sãosão muitomuito maismais propensaspropensas aa agiragir comocomo basesbases.

� Na verdade, as aminas são as bases orgânicas mais comuns.

� Em vez de falar sobre a forçaforça dede umauma basebase em termos de valor de pKb,

éé maismais fácilfácil falarfalar sobresobre aa forçaforça dede seuseu ácidoácido conjugadoconjugado, conforme

indicado pelo seu valor de pKa, lembrando que o ácido mais forte leva à

DQOI - UFC91

indicado pelo seu valor de pKa, lembrando que o ácido mais forte leva à

formação de uma base conjugada mais fraca.

Prof. Nunes


DQOI - UFC92

Prof. Nunes


� Na determinaçãodeterminação dada posiçãoposição dede equilíbrioequilíbrio para uma reação ácido-base

(ou seja, se reagentesreagentes ouou produtosprodutos sãosão favorecidosfavorecidos nono equilíbrioequilíbrio), lembre-se

que:

� o equilíbrio favorece a reação do ácido forte e da base forte, e a

formação do ácido fraco e fraco base.

� o forte reage para gerar o fraco.

� o equilíbrio desloca-se na direção das espécies mais fracas.

DQOI - UFC93

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EfeitosEfeitos EstruturaisEstruturais sobresobre AcidezAcidez e e BasicidadeBasicidade

� A forçaforça dede umum ácidoácido é determinada pela estabilidadeestabilidade dada basebase conjugadaconjugadaque é formada quandoquando oo ácidoácido doadoa oo seuseu prótonpróton.

�� quantoquanto maismais estávelestável aa basebase,, maismais forteforte éé aa seuseu ácidoácido conjugadoconjugado.

� Uma basebase estávelestável é uma base que suportasuporta facilmentefacilmente osos elétronselétrons que

DQOI - UFC94

� Uma basebase estávelestável é uma base que suportasuporta facilmentefacilmente osos elétronselétrons que

compartilhava com um próton. Em outras palavras, basesbases estáveisestáveis são

basesbases fracasfracas, que não compartilham seus elétrons bem. Assim, podemos

dizer:

�� quantoquanto maismais fracafraca aa basebase,, maismais forteforte éé aa seuseu ácidoácido conjugadoconjugado..

Prof. Nunes


� Os elementoselementos dada segundasegunda linhalinha da tabela periódica são todas do mesmomesmo

tamanhotamanho, mas eles têmtêm eletronegatividadeseletronegatividades muitomuito diferentesdiferentes.

DQOI - UFC95

� Se olharmos para as bases formadas quando hidrogênios estão ligados a

estes elementos, vemos que as estabilidadesestabilidades dasdas basesbases também

aumentamaumentam dada esquerdaesquerda parapara aa direitadireita porque o átomo mais eletronegativo

é mais capaz de suportar a sua carga negativa.

Prof. Nunes


� Portanto, podemos concluir que quandoquando osos átomosátomos sãosão semelhantessemelhantes ememtamanhotamanho, o ácidoácido maismais forteforte teráterá seuseu hidrogêniohidrogênio ligadoligado aoao átomoátomo maismais

eletronegativoeletronegativo.

� O efeitoefeito queque aa eletronegatividadeeletronegatividade do átomo ligado ao hidrogênio tem sobre

o acidez do hidrogênio pode ser apreciado quando os valoresvalores dede pKapKa dedeálcooisálcoois ee aminasaminas sãosão comparadoscomparados.

DQOI - UFC96

� Como o oxigêniooxigênio éé maismais eletronegativoeletronegativo que o nitrogênionitrogênio, um álcoolálcool

éé maismais ácidoácido dodo queque umauma amina.

Prof. Nunes


� Da mesma forma, um álcoolálcool protonadoprotonado éé maismais ácidoácido do que uma aminaaminaprotonadaprotonada.

DQOI - UFC97

Prof. Nunes


� Na comparação de átomosátomos comcom tamanhostamanhos muitomuito diferentesdiferentes, o tamanhotamanhododo átomoátomo éé maismais importanteimportante dodo queque aa suasua eletronegatividadeeletronegatividade para

determinar o quão bem ele suporta sua carga negativa.

� Por exemplo, como que descemosdescemos umauma colunacoluna na tabela periódica, os

elementoselementos têmtêm eletronegatividadeseletronegatividades sucessivamentesucessivamente menoresmenores, mas a

estabilidadeestabilidade dada basebase aumentaaumenta, então a forçaforça dodo ácidoácido conjugadoconjugadoaumentaaumenta. Assim, o HI é o ácido mais forte dentre os hidrácidos, apesar de

iodo ser o menos eletronegativo dos halogênios.

DQOI - UFC98

iodo ser o menos eletronegativo dos halogênios.

Prof. Nunes


� Assim, com o aumentoaumento dodo tamanhotamanho dosdos íonsíons haleto, a sua estabilidadeestabilidadeaumentaaumenta porque a sua negativanegativa cargacarga estáestá espalhadaespalhada porpor umum maiormaior volumevolume

dede espaçoespaço, diminuindodiminuindo suasua densidadedensidade dede elétronselétrons.

� Portanto, HI é o ácido mais forte do halogenetos de hidrogénio, porque é o

iodeto é o íon haleto mais estável, apesar de iodo ser o menos

eletronegativo dos halogênio.

DQOI - UFC99

Prof. Nunes


� Embora o prótonpróton ácidoácido de cada um dos seguintes cinco ácidos carboxílicos

esteja ligadoligado aa umum átomoátomo dede oxigêniooxigênio, osos cincocinco compostoscompostos têmtêm acidezacidezdiferentesdiferentes:

DQOI - UFC100

� Essa diferença indica que deve haver um fatorfator que nãonão sejaseja aa naturezanatureza dodoátomoátomo ao qual o hidrogênio é ligado, queque afetaafeta aa acidezacidez.

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EfeitoEfeito IndutivoIndutivo

� Um átomo de halogênio eletronegativo puxapuxa osos elétronselétrons da ligação emem suasuadireçãodireção.

�� PuxarPuxar elétronselétrons atravésatravés ligaçõesligações sigmasigma ((σσσσσσσσ)) é chamado de efeitoefeito indutivoindutivo.

� Se olharmos para a base conjugada de um ácido carboxílico, vemos que o

efeitoefeito indutivoindutivo estabilizaestabiliza aa basebase conjugadaconjugada através da diminuição da

DQOI - UFC101

efeitoefeito indutivoindutivo estabilizaestabiliza aa basebase conjugadaconjugada através da diminuição dadensidade de elétrons sobre o átomo de oxigênio.

� Estabilizar uma base aumentaaumenta aa acidezacidez dodo seuseu ácidoácido conjugadoconjugado.

efeito indutivo efeito indutivo retiradorretirador

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efeito indutivo efeito indutivo retiradorretirador


DQOI - UFC102

� Quanto mais eletronegativo for o halogênio, mais intenso será o efeitoefeitoindutivoindutivo.

�� MaisMais estávelestável seráserá aa basebase conjugadaconjugada.

�� MaisMais ácidoácido seráserá oo compostocomposto..

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� O efeitoefeito de um substituinte sobre a acidez de um composto diminuidiminui ààmedidamedida queque aa distânciadistância entreentre oo substituintesubstituinte ee oo átomoátomo dede oxigêniooxigênio


DQOI - UFC103

medidamedida queque aa distânciadistância entreentre oo substituintesubstituinte ee oo átomoátomo dede oxigêniooxigênioaumentaaumenta.

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�� MaisMais exemplosexemplos


DQOI - UFC104

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� A hibridizaçãohibridização dodo orbitalorbital a partir do qual o próton é removido também afetaafetaoo pKapKa..

EfeitoEfeito dada HibridizaçãoHibridização

DQOI - UFC105

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� A hibridizaçãohibridização remotaremota também afetaafeta oo pKapKa..

� Quanto maior for o carátercaráter ss de um orbital s, estável serão os elétrons nele.

� Isso faz com que um carbono hibridizado spsp seja mais eletronegativoeletronegativo do

que um spsp22 um, que por sua vez é mais eletronegativoeletronegativo que o carbono spsp33.

EfeitoEfeito dada HibridizaçãoHibridização

DQOI - UFC106

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� Todos os substituintessubstituintes nos exemplos anteriores eram retiradoresretiradores dedeelétronselétrons, fato ete que aumentavaaumentava aa estabilidadeestabilidade dasdas basesbases conjugadasconjugadas e,

consequentemente, aumentavaaumentava aa acidezacidez dosdos ácidosácidos.

� Quais seriam os efeitos resutantes da presença de gruposgrupos doadoresdoadores dedeelétronselétrons sobre a acidez dos compostos?

GruposGrupos EletrónEletrón 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 elétronselétrons maismais comunscomuns nana químicaquímica orgânicaorgânica são os

gruposgrupos alquilaalquila.

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DeslocalizaçãoDeslocalização de de ElétronsElétrons

� Um ácidoácido carboxílicocarboxílico éé muitomuito maismais forteforte que um álcoolálcool,

� logo temtem umauma basebase conjugadaconjugada consideravelmenteconsideravelmente maismais estávelestável.

DQOI - UFC108

� Há doisdois fatoresfatores que tornam a base conjugada de um ácido carboxílico para

ser mais estável do que a base conjugada de um álcool.

1) a retirada de elétrons (efeitoefeito indutivoindutivo) pelo oxigênio da carbonila

diminui a densidade de elétrons do íon.

2) a densidade de elétrons é mais diminuída pela deslocalizaçãodeslocalização dedeelétronselétrons.

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DQOI - UFC109

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Os seguintes mapasmapas dede potencialpotencial mostram que há menormenor densidadedensidade dedeelétronselétrons nono oxigêniooxigênio átomosátomos nono íoníon carboxilatocarboxilato (região de laranja) do que

no átomoátomo dede oxigêniooxigênio dodo íoníon alcóxidoalcóxido (região vermelha):

DQOI - UFC110

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DQOI - UFC111

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pKapKa x x EstabilidadeEstabilidade das Bases das Bases ConjugadasConjugadas

DQOI - UFC112

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� Os compostos nitrogenados também podem atuar como ácidos.

� Nestes compostos, a estabilidade da base conjugada também afetará o pKa

dos mesmos.

NitrogêniosNitrogênios ÁcidosÁcidos

DQOI - UFC113

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� A base é uma substância que pode aceitar um próton através do

compartilhamento de um par de elétrons.

BasicidadeBasicidade de de CompostosCompostos NitrogenadosNitrogenados

DQOI - UFC114

�� ComoComo podemospodemos medirmedir aa forçaforça 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 nitrogênionitrogênio aumentandoaumentando suasuadensidadedensidade eletrônicaeletrônica ligando um grupogrupo doadordoador dede elétronselétrons (grupo alquila,

por exemplo).

� Analisemos alguns dados:


DQOI - UFC115

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DQOI - UFC116

� Todas as aminasaminas são maismais básicasbásicas do que a amônia.

pKpKaHaH maior maior �� áciácido conjugado mais fraco do conjugado mais fraco �� Base mais forteBase mais forte

� Todas as aminasaminas 22asas são maismais básicasbásicas do que as aminasaminas 11asas .

� Maioria das aminasaminas 33asas são menosmenos básicasbásicas do que as aminasaminas 11asas.

Basicidade: Basicidade: amônia amônia << aminasaminas 33as as < < aminasaminas 11asas < < aminasaminas 22asas

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�� ComoComo explicarexplicar esteeste desviodesvio dodo comportamento?comportamento?

� A basicidade observada resulta de uma combinação de doisdois efeitosefeitos:

1) o aumento da disponibilidade do par de elétrons livres e a estabilizaçãoestabilização

dada cargacarga resultanteresultante positivapositiva, o que aumentaaumenta comcom aa substituiçãosubstituição

sucessivasucessiva dede átomosátomos dede hidrogêniohidrogênio porpor gruposgrupos alquilaalquila.



DQOI - UFC117

2) a estabilizaçãoestabilização devidodevido àà solvataçãosolvatação, uma parte importante parte da qual

é devido à formação de ligação de hidrogênio, e este efeito diminuidiminui comcom

oo aumentoaumento dodo númeronúmero dede gruposgrupos alquilaalquila.

maior estabilização da carga positiva pela doação de elétrons dos grupos alquilamaior estabilização da carga positiva pela doação de elétrons dos grupos alquila

maior estabilização da carga positiva pela ligação de hidrogênio com o solventemaior estabilização da carga positiva pela ligação de hidrogênio com o solvente

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DQOI - UFC118



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AmôniaAmônia x x AminasAminas 11asas

Basicidade: Basicidade: amônia amônia << aminasaminas 11asas

DQOI - UFC119




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AminasAminas 11asas x x AminasAminas 22asas

Basicidade: Basicidade: aminasaminas 11asas << aminasaminas 22asas

DQOI - UFC120




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AminasAminas 11asas x x AminasAminas 33asas

Basicidade: Basicidade: aminasaminas 33asas << aminasaminas 11asas

DQOI - UFC121




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A ordemordem dede basicidadebasicidade para determinadas butilaminasbutilaminas emem clorobenzenoclorobenzeno é a

seguinte:

Todavia, emem águaágua a ordem é diferente:

NH2Bu N

Bu

Bu

H N

BuBu

Bu

DQOI - UFC122

JustifiqueJustifique estaesta diferençadiferença dede basicidadebasicidade nosnos diferentesdiferentes solventessolventes..

NH2Bu N

Bu

Bu

HN

BuBu

Bu

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EfeitosEfeitos queque diminuemdiminuem aa densidadedensidade eletrônicaeletrônica nono nitrogênionitrogênio..

� O parpar dede elétronselétrons nono nitrogênionitrogênio seráserá menosmenos disponíveldisponível para protonação, e a

aminaamina menosmenos básicobásico, se:

� o átomo de nitrogênio estiver ligado a um grupogrupo elétronelétron retiradorretirador.

� o par de elétrons livres está em um orbitalorbital hibridizadohibridizado spsp ouou spsp22.

� o par de elétrons livres esteja conjugadoconjugado comcom umum grupogrupo retiradorretirador dede

DQOI - UFC123

� o par de elétrons livres esteja conjugadoconjugado comcom umum grupogrupo retiradorretirador dede

elétronselétrons.

� o par de elétrons livres está envolvidoenvolvido nana manutençãomanutenção dada

aromaticidadearomaticidade dada moléculamolécula.

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� o átomo de nitrogênio estiver ligado a um grupogrupo elétronelétron retiradorretirador.

DQOI - UFC124pKpKaHaH maior maior �� áciácido conjugado mais fraco do conjugado mais fraco �� Base mais forteBase mais forte

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� o par de elétrons livres está em um orbitalorbital hibridizadohibridizado spsp ouou spsp22.

DQOI - UFC125pKpKaHaH menor menor �� áciácido conjugado mais forte do conjugado mais forte �� Base mais fracaBase mais fraca

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� o par de elétrons livres esteja conjugadoconjugado comcom umum grupogrupo retiradorretiradordede elétronselétrons.


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� o par de elétrons livres esteja conjugadoconjugado comcom umum grupogrupo retiradorretiradordede elétronselétrons.


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� o par de elétrons livres está envolvidoenvolvido nana manutençãomanutenção dada aromaticidadearomaticidade dada

moléculamolécula.

DQOI - UFC128

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� o par de elétrons livres está envolvidoenvolvido nana manutençãomanutenção dada aromaticidadearomaticidade dada

moléculamolécula.


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pKpKaHaHss

DQOI - UFC130

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pKpKaHaHss

DQOI - UFC131

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ExercíciosExercícios

1) Cada um dos seguintes pares de compostos sofre uma reação ácido-base de

Brønsted para que o equilíbrio está para a direita. DêDê osos produtosprodutos dede cadacada reação,reação, ee

identifiqueidentifique oo ácido,ácido, aa base,base, oo ácidoácido conjugadoconjugado ee aa basebase conjugadaconjugada.

DQOI - UFC132

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2) O pKa de metanol (CH3OH) e methanethiol (CH3SH) são 16 e 11, respectivamente.

Que é mais básico, ou KOCH3 KSCH3?

DQOI - UFC133

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3) Desenhe o ácidoácido conjugadoconjugado de cada um dos seguintes compostos:

DQOI - UFC134

4) Desenhe a basebase conjugadaconjugada de cada um dos seguintes compostos:

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4) Complete as equações químicas:

DQOI - UFC135

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5) Complete as equações químicas:

DQOI - UFC136

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6) Indique a base mais forte em cada um dos pares:

DQOI - UFC137

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7) Indique o compostocomposto maismais ácidoácido em cada par que segue.


DQOI - UFC138

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8) Para cada um dos seguintes compostos em ordemordem decrescentedecrescente de acidez.


DQOI - UFC139

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9) Liste os seguintes compostos em indique qual é a basebase maismais forteforte..

DQOI - UFC140

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10) Indique o produto formado em cada uma das reações:

DQOI - UFC141

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11) Indique o produto formado na reação de cada um dos substratos com o íon

hidróxido:

DQOI - UFC142

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12) Dê os produtos das seguintes reações ácido-base, e indique se os reagentes ou os

produtos serão favorecidos em equilíbrio.

DQOI - UFC143

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13) a) Liste os seguintes ácidos carboxílicos em ordem decrescente de acidez:

b) Como é que a presença de um substituinte electronegativo, como Cl afeta a acidez

de um ácido carboxílico?

DQOI - UFC144

c) Como é que a localização do substituinte afeta a acidez de um ácido carboxílico?

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14) Para cada um dos seguintes pares de reações, indique qual terá uma constante de

equilíbrio mais favorável (ou seja, favorecerá produtos):

DQOI - UFC145

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15) Como você pode separar uma mistura dos seguintes compostos? Os reagentes

disponíveis são éter, água, 1,0 M HCl, e 1,0 M NaOH.

DQOI - UFC146

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16) Desenhe o ácido conjudado de cada uma das espécies:

DQOI - UFC147

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17) Desenhe o base conjugada mais estável de cada uma das espécies:

DQOI - UFC148

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18) Qual das seguintes espécies pode se comportar como um ácido de Lewis?

DQOI - UFC149

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19) Qual das seguintes espécies pode se comportar como uma base de Lewis?

DQOI - UFC150

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20) Em cada par, indique qual a base mais forte.

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21) Arranje os compostos em ordem crescente de força de acidez.

DQOI - UFC152

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22) Arranje os compostos em ordem crescente de força de basicidade.

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23) Arranje os compostos em ordem crescente de força de acidez.

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24) Indique o sentido que será favorecido em cada uma das seguintes reações.

DQOI - UFC155

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25) Complete as equações e indique o sentido que será favorecido.

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26) Identifique o hidrogênio mais ácido em cada um dos compostos.

DQOI - UFC157

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27) Escreva a estrutura dos produtos formados em cada uma das reações queseguem.

DQOI - UFC158

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28) Explique qual é o mais básico:

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29) Explique porque ocorre a protonação no oxigênio e não no nitrogênio.

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Ácidos e Bases