Aula2_QuimicaOrgânica1 - Ácidos e Bases

Prévia do material em texto

QUÍMICA ORGÂNICA 1
PROFESSOR LEONARDO AGUIAR
JEQUIÉ, BAHIA 
FEVEREIRO/2023
ÁCIDOS E BASES EM QUÍMICA ORGÂNICA
PARA CURSO DE GRADUAÇÃO EM QUÍMICA
1
QUIMICA ORGÂNICA 1 / DCT0213
Cronograma de aulas
2
ÁCIDOS E BASES EM QUÍMICA ORGÂNICA
Definições gerais de ácidos e bases
3
1884
Svante Arrhenius
1923
J. N. Brönsted e T. M. Lowry
1923
Gilbert Lewis
1963
Ralph Pearson
https://www3.unicentro.br/petfisica/2020/05/15/svante-august-arrhenius-1859-1927/ 
https://www.chem.ucsb.edu/people/ralph-g-pearson
https://www.encyclopedia.com/people/history/historians-miscellaneous-biographies/jn-bronsted
4
Definição de Svante Arrhenius (1884)
https://pt.khanacademy.org/science/chemistry/acids-and-bases-topic/acids-and-bases/a/arrhenius-acids-and-bases; https://www3.unicentro.br/petfisica/2020/05/15/svante-august-arrhenius-1859-1927/; http://www.diva-portal.org/smash/get/diva2:139787/FULLTEXT01.pdf
Tese: Dissolução eletrolítica
Nobel em Química (1903)
Conceito primário de ácidos e bases
Compostos 
eletrolíticos
Compostos
não-eletrolíticos
Ácido: espécie que, em água, 
forma íons H+
Base: espécie que, em água, 
forma íons OH-
ÁCIDOS E BASES EM QUÍMICA ORGÂNICA
5
Definição de Johannes N. Brönsted e Thomas M. Lowry (1923)
https://pt.khanacademy.org/science/chemistry/acids-and-bases-topic/acids-and-bases/a/arrhenius-acids-and-bases; History_and_the_teaching_of_chemistry_A_tribute_to.pdf; https://www.encyclopedia.com/people/history/historians-miscellaneous-biographies/jn-bronsted
Trabalhos independentes
Definição em termos de próton
Conceito mais amplo de ácidos e bases
Água já não é 
entendida como 
um meio, mas 
como reagente
Ácido: espécie que reage com 
base doando íons H+
Base: espécie que reage com 
ácido aceitando íons H+
ÁCIDOS E BASES EM QUÍMICA ORGÂNICA
6
ÁCIDOS E BASES EM QUÍMICA ORGÂNICA
Teoria de Brönsted-Lowry
https://www.metrohm.com/pt_br/produtos/ph-ion-measurement.html
Teoria de Arrhenius
Características dos ácidos
Características das bases
Água! Espécie anfótera
Kw = 10-14mol2.dm-6
[H3O
+] = 10-7mol.dm-3
[OH-] = 10-7mol.dm-3
Medidores de pH.
pH= -log[H3O
+]
7
ÁCIDOS E BASES EM QUÍMICA ORGÂNICA
B
a
se
C
o
n
ju
g
a
d
a
Á
ci
d
o
C
o
n
ju
g
a
d
o
B
a
se
Á
ci
d
o
B
a
se
C
o
n
ju
g
a
d
a
Á
ci
d
o
C
o
n
ju
g
a
d
o
B
a
se
Á
ci
d
o
Kw = 10-14mol2.dm-6
[H3O
+] = 10-7mol.dm-3
[OH-] = 10-7mol.dm-3
Ka = X mol2.dm-6
[H3O
+] = Y mol.dm-3
[A-] = Z mol.dm-3
pKw = - log (Kw) = 15,7 pKa = - log (Ka) = ?
8
ÁCIDOS E BASES EM QUÍMICA ORGÂNICA
Ka = 1,74.10-5 mol2.dm-6
pKa = - log (Ka) = -7 pKa = - log (Ka) = 4,76
Ka = 1.107 mol2.dm-6
HCl: Ácido clorídrico CH3COOH: Ácido acético
9
ÁCIDOS E BASES EM QUÍMICA ORGÂNICA
HCl: Ácido clorídrico CH3COOH: Ácido acético
Acidez – medida termodinâmica
Ácidos podem ser comparados, frente à 
mesma base
Base conjugada interfere na força ácidaÁcido / Básico são adjetivos: relativo
10
ÁCIDOS E BASES EM QUÍMICA ORGÂNICA
http://coral.ufsm.br/quimica_organica/images/acbase_HB2016.pdf
Acidez – medida termodinâmica
∆G = -RTln(Ka)
Correlação matemática entre
Energia Livre de Gibbs e constante de acidez.
Processos favoráveis termodinamicamente:
∆G < 0 (valores negativos)
11
ÁCIDOS E BASES EM QUÍMICA ORGÂNICA
https://owl.oit.umass.edu/departments/OrganicChemistry/appendix/pKaTable.html
Ácidos podem ser comparados, frente à mesma base
Menor o valor de pKa → ácido mais forte
12
ÁCIDOS E BASES EM QUÍMICA ORGÂNICA
Base conjugada interfere na força ácida
E
N
E
R
G
IA
E
N
E
R
G
IA
Ácido Forte
HCl
Base Conjugada
Cl-
Solvatação (Hidratação)
Cl- (aq)
Ácido Fraco
CH3COOH
Base Conjugada
CH3COO
-
Solvatação (Hidratação)
CH3COO
-
(aq)∆Gº = 6,5 Kcal/mol
∆Gº = -9,5 Kcal/mol
Processo endergônicoProcesso exergônico
13
ÁCIDOS E BASES EM QUÍMICA ORGÂNICA
Fatores que interferem a base conjugada
Maior a estabilização da base conjugada, mais forte o ácido
Mais forte a base conjugada, mais fraco o ácido
Ressonância
Tamanho do átomo
Hibridização
Eletronegatividade
Carga
Solvatação
Efeitos estéricos
Efeito indutivo
14
ÁCIDOS E BASES EM QUÍMICA ORGÂNICA
http://coral.ufsm.br/quimica_organica/images/acbase_HB2016.pdf
Fatores que interferem a base conjugada
Tamanho do átomo (raio atômico)
HF – pKa 3,5 HCl - pKa -7 HBr - pKa -9 HI – pKa -10
F 1,36A
Cl 1,81A
Br 
1,95A
I 
2,16A
Maior a estabilização da base conjugada, mais forte o ácido
Mais forte a base conjugada, mais fraco o ácido
Exercício: comparação entre as moléculas
Grupo 17
15
ÁCIDOS E BASES EM QUÍMICA ORGÂNICA
Fatores que interferem a base conjugada
Eletronegatividade
Maior a estabilização da base conjugada, mais forte o ácido
Mais forte a base conjugada, mais fraco o ácido
Metano – pKa 50 Amônia – pKa 36 Água – pKa 15,7 Ácido Fluorídrico – pKa 3,2
2º Período
16
ÁCIDOS E BASES EM QUÍMICA ORGÂNICA
Fatores que interferem a base conjugada
Carga
Maior a estabilização da base conjugada, mais forte o ácido
Mais forte a base conjugada, mais fraco o ácido
Íon Amônio – pKa 9,2 Íon Hidrônio – pKa -1,7
Amônia – pKa 36 Água– pKa 15,7
Relação com as respectivas bases conjugadas
17
ÁCIDOS E BASES EM QUÍMICA ORGÂNICA
Fatores que interferem a base conjugada
Ressonância
Maior a estabilização da base conjugada, mais forte o ácido
Mais forte a base conjugada, mais fraco o ácido
Ciclohexanol – pKa 16 Fenol – pKa 10
18
ÁCIDOS E BASES EM QUÍMICA ORGÂNICA
Fatores que interferem a base conjugada
Hibridização
Maior a estabilização da base conjugada, mais forte o ácido
Mais forte a base conjugada, mais fraco o ácido
Aumento do “caráter s”: Em alcinos, a base conjugada (íon acetileto) terá par de elétrons mais próximos 
do núcleo do carbono carregado negativamente.
19
ÁCIDOS E BASES EM QUÍMICA ORGÂNICA
Fatores que interferem a base conjugada
Solvatação
Maior a estabilização da base conjugada, mais forte o ácido
Mais forte a base conjugada, mais fraco o ácido
Ác. Acético Ác. Piválico Ác. Esteárico
pKa 4,76 pKa 5,02 pKa 10,15
Efeitos estéricos
20
ÁCIDOS E BASES EM QUÍMICA ORGÂNICA
Fatores que interferem a base conjugada
Efeito indutivo
Maior a estabilização da base conjugada, mais forte o ácido
Mais forte a base conjugada, mais fraco o ácido
Ác. Acético Ác. Cloroacético Ác. Dicloroacético Ác. Dicloroacético
pKa 4,76 pKa 2,81 pKa 1,29 pKa 0,65
A eletronegatividade do átomo de cloro como substituinte aumenta acidez.
Exercício: entender como 
seria com substituinte do tipo 
doador de densidade 
eletrônica
21
ÁCIDOS E BASES EM QUÍMICA ORGÂNICA
RESUMO
Teoria de Brönsted-Lowry
Teoria de Arrhenius
pKa = - log (Ka)
Diferença de Ka →Forças de acidez
Estabilidade da base conjugada
Ressonância
Tamanho do átomo
Hibridização
Eletronegatividade
Carga
Solvatação
Efeitos estéricos
Efeito indutivo
FUNÇÕES ORGÂNICAS
Quais as funções orgânicas que existem?
22
• Se o carbono é tetravalente, uma infinidade de substâncias orgânicas podem ser 
formadas, contendo grupos funcionais (ou funções orgânicas):
• Cadeias carbônicas (alcanos, alcenos, alcinos)
• Álcoois e ésteres
• Haletos de alquila
• Aminas
• Nitrocompostos
• Aldeídos e cetonas
• Ácidos carboxílicos, cloretos de ácido, amidas, ésteres
• Aromáticos / Heterociclos
23
ÁCIDOS E BASES EM QUÍMICA ORGÂNICA
https://owl.oit.umass.edu/departments/OrganicChemistry/appendix/pKaTable.html
RESUMO
ALCANOS
pKa 50
ALCENOS
pKa 35
ALCINOS
pKa 25
Valores de pKa clássicos
ÁLCOOIS
pKa 16
FENÓIS
pKa 10
TIOIS
pKa 10
ÁCIDOS CARBOX.
pKa 5
(MAIOR CADEIA)
pKa 10
AMINAS
pKa 36
ANILINAS
pKa 28
AMIDAS
pKa 15
ALDEÍDOS
----
CETONAS
pKa 19
ÉSTERES
pKa 25
DICARBONÍLICOS
pKa 12
HCl
pKa -7
HBr
pKa -9
H2SO4
pKa -10
HNO3
pKa -1
HCN
pKa 9
24
ÁCIDOS E BASES EM QUÍMICA ORGÂNICA
EXERCÍCIO
Propor uma escala de acidez para as moléculas orgânicas a seguir
25
ÁCIDOS E BASES EM QUÍMICA ORGÂNICA
Definição de Gilbert N. Lewis (1923)
https://pt.khanacademy.org/science/chemistry/acids-and-bases-topic/acids-and-bases/a/arrhenius-acids-and-bases;https://www3.unicentro.br/petfisica/2020/05/15/svante-august-arrhenius-1859-1927/; http://www.diva-portal.org/smash/get/diva2:139787/FULLTEXT01.pdf
Mesmo período que B-L
Mesma definição para bases
Outra visão para ácidos
Orbitais vazios
Par de elétron:
Não-ligante / π
Ácido: espécie que aceita par 
de elétrons
Base: espécie que doa par de 
elétrons
26
ÁCIDOS E BASES EM QUÍMICA ORGÂNICA
Teoria de Lewis
Teoria de Brönsted-Lowry
Teoria de Arrhenius
Características dos ácidos
Características das bases
Conceito em termos de pares de elétrons
CLAYDEN, J.; GEEVES, N.; WARREN, S. Organic Chemistry. 2ª Ed. Oxford, Oxford University Press, 2012. 1265p.
REFERÊNCIAS
27
BRUICE, P.Y. Organic Chemistry. 4th Ed., Hardcover, Pearson Prentice Hall, 1228p.
CLAYDEN, J.; GEEVES, N.; WARREN, S. Organic Chemistry. 2ª Ed. Oxford, Oxford University Press, 2012.
1265p.
MCMURRY, J. Organic Chemistry. 7ª Ed., Thomson, 2008, 1350p.
SOLOMONS, T.W.G.; FRYHLE, C.B. Organic Chemistry. 10ª Ed., New York, John Willey & Sons, 2011. 1164p.
VOLHARDT, P.; SCHORE, N. Química Orgânica: estrutura e função. 6ª Ed., Bookman, 2013. 1416p.
	Slide 1
	Slide 2: QUIMICA ORGÂNICA 1 / DCT0213
	Slide 3: ÁCIDOS E BASES EM QUÍMICA ORGÂNICA
	Slide 4: ÁCIDOS E BASES EM QUÍMICA ORGÂNICA
	Slide 5: ÁCIDOS E BASES EM QUÍMICA ORGÂNICA
	Slide 6: ÁCIDOS E BASES EM QUÍMICA ORGÂNICA
	Slide 7: ÁCIDOS E BASES EM QUÍMICA ORGÂNICA
	Slide 8: ÁCIDOS E BASES EM QUÍMICA ORGÂNICA
	Slide 9: ÁCIDOS E BASES EM QUÍMICA ORGÂNICA
	Slide 10: ÁCIDOS E BASES EM QUÍMICA ORGÂNICA
	Slide 11: ÁCIDOS E BASES EM QUÍMICA ORGÂNICA
	Slide 12: ÁCIDOS E BASES EM QUÍMICA ORGÂNICA
	Slide 13: ÁCIDOS E BASES EM QUÍMICA ORGÂNICA
	Slide 14: ÁCIDOS E BASES EM QUÍMICA ORGÂNICA
	Slide 15: ÁCIDOS E BASES EM QUÍMICA ORGÂNICA
	Slide 16: ÁCIDOS E BASES EM QUÍMICA ORGÂNICA
	Slide 17: ÁCIDOS E BASES EM QUÍMICA ORGÂNICA
	Slide 18: ÁCIDOS E BASES EM QUÍMICA ORGÂNICA
	Slide 19: ÁCIDOS E BASES EM QUÍMICA ORGÂNICA
	Slide 20: ÁCIDOS E BASES EM QUÍMICA ORGÂNICA
	Slide 21: ÁCIDOS E BASES EM QUÍMICA ORGÂNICA
	Slide 22: FUNÇÕES ORGÂNICAS
	Slide 23: ÁCIDOS E BASES EM QUÍMICA ORGÂNICA
	Slide 24: ÁCIDOS E BASES EM QUÍMICA ORGÂNICA
	Slide 25: ÁCIDOS E BASES EM QUÍMICA ORGÂNICA
	Slide 26: ÁCIDOS E BASES EM QUÍMICA ORGÂNICA
	Slide 27: REFERÊNCIAS