ACIDEZ E BASICIDADE DOS COMPOSTOS ORGANICOS

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<p>Professora Raquel Oliveira</p><p>o</p><p>1</p><p>IFRJ-Campus Rio de Janeiro</p><p>Aluno (a):</p><p>Série: Turma: QM 141 Apostila de Exercícios Orgânica II</p><p>Data: ____</p><p>ACIDEZ E BASICIDADE DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS</p><p>� ACIDEZ NA QUÍMICA ORGÂNICA</p><p>Observe a constante de acidez (Ka) dos</p><p>compostos abaixo:</p><p>Esses valores de Ka revelam que os compostos</p><p>apresentados obedecem a seguinte ordem de</p><p>acidez (ou seja, força ácida):</p><p>álcool < água < fenol < ácido carboxílico</p><p>Já que o álcool é menos ácido que a água, pode-</p><p>se dizer que ele não possui tendência para liberar</p><p>íons H+.</p><p>Desta forma, ao tentarmos reagir esses</p><p>compostos orgânicos com uma base inorgânica,</p><p>apenas ocorrerá reação na mistura desta com</p><p>ácidos carboxílicos ou fenóis:</p><p>Observa-se, portanto, que dentre os compostos</p><p>orgânicos analisados, os ácidos carboxílicos são os</p><p>que apresentam a maior acidez.</p><p>Todavia, as ionizações desses ácidos ocorrem</p><p>com intensidades distintas. Essa intensidade está</p><p>relacionada aos grupos ligados à carboxila e é</p><p>chamada de efeito indutivo.</p><p>O efeito indutivo é o deslocamento de pares de</p><p>elétrons em ligações sigma (simples) provocado</p><p>pela presença de átomos ou grupos de átomos que</p><p>atraem ou repelem elétrons.</p><p>Ò Grupos eletro-atraentes</p><p>Produzem o chamado efeito indutivo negativo</p><p>(I-). São formados por átomos ou grupos de</p><p>átomos mais eletronegativos que o carbono:</p><p>─F; ─Cℓ; ─Br; ─I; ─OH; ─C6H5; ─NO2; ─CH=CH2</p><p>Ò Grupos eletro-repelentes</p><p>Produzem o chamado efeito indutivo positivo</p><p>(I+). São formados principalmente por radicais</p><p>alquila:</p><p>H3C</p><p>C</p><p>OH</p><p>O</p><p>H3C</p><p>C</p><p>O-</p><p>O</p><p>+ H+ Ka = 1,8 X 10-5</p><p>OH + H+ Ka = 1,0 X 10-10O-</p><p>H2O OH- + H+ Ka = 1,0 X 10-14</p><p>CH2H3C OH CH2H3C O- + H+ Ka = 3,2 X 10-16</p><p>ácido carboxílico</p><p>fenol</p><p>água</p><p>álcool</p><p>H3C</p><p>C</p><p>OH</p><p>O</p><p>+ H2O+ NaOH H3C</p><p>C</p><p>O-Na+</p><p>O</p><p>OH</p><p>CH2H3C OH</p><p>+ H2O+ NaOH O-Na+</p><p>+ NaOH NÃO REAGE!</p><p>CR</p><p>R</p><p>R</p><p>CR</p><p>R</p><p>H</p><p>CR</p><p>H</p><p>H</p><p>CH</p><p>H</p><p>H</p><p>>> ></p><p>Professora Raquel Oliveira</p><p>o</p><p>2</p><p>α γ β</p><p>R N</p><p>H</p><p>R</p><p>R N</p><p>H</p><p>H</p><p>H N</p><p>H</p><p>H</p><p>H N</p><p>H</p><p>H</p><p>R N</p><p>R</p><p>R</p><p>N</p><p>amina</p><p>secundària</p><p>amina</p><p>primária</p><p>amônia</p><p>amina</p><p>terciária</p><p>amônia</p><p>amina</p><p>aromática</p><p>> ></p><p>> ></p><p>Onde R = radical saturado.</p><p>De um modo geral, pode-se dizer que:</p><p>1) quanto maior o efeito indutivo negativo</p><p>(I-), de puxar elétrons, maior será a acidez.</p><p>2) quanto maior a cadeia, maior o efeito I+, e</p><p>menor a acidez.</p><p>3) um ácido dicarboxílico será mais ácido que</p><p>seu monocarboxílico correspondente.</p><p>4) a presença de grupos eletro-atraentes em</p><p>carbono alfa (α), aumentará muito a acidez.</p><p>� BASICIDADE NA QUÍMICA ORGÂNICA</p><p>As aminas são as substâncias orgânicas de</p><p>maior caráter básico:</p><p>Ò OBS: Quanto maior o número de radicais</p><p>aromáticos ligados ao N, menor o caráter básico.</p><p>De acordo com a teoria ácido-base de Lewis, as</p><p>aminas são classificadas como bases de Lewis, em</p><p>função do par de elétrons não-ligante do nitrogênio.</p><p>Dessa forma, quanto mais disponível estiver o par</p><p>de elétrons não-ligante para realizar ligações, maior</p><p>será a basicidade.</p><p>Os grupos de átomos que apresentam efeito I+,</p><p>“jogam” densidade eletrônica sobre o nitrogênio,</p><p>estando seu par de elétrons mais disponível para</p><p>ser “emprestado” (funcionar como uma base).</p><p>Pela presença de maior número de grupos</p><p>eletro-repelentes, deveria ser a amina terciária a</p><p>mais básica; entretanto, a presença de três grupos</p><p>volumosos ligados ao N, que é um átomo pequeno,</p><p>gera um impedimento espacial que “esconde” o</p><p>átomo de nitrogênio tornando difícil a formação de</p><p>novas ligações; conseqüentemente, a amina</p><p>terciária é menos básica até que o NH3.</p><p>CH</p><p>H</p><p>Br</p><p>C</p><p>O</p><p>OH</p><p>CBr</p><p>H</p><p>Br</p><p>C</p><p>O</p><p>OHI- I-</p><p>I-</p><p>e</p><p>H3C C</p><p>O</p><p>OH</p><p>H2C C</p><p>O</p><p>OH</p><p>e H3C</p><p>I+ I+</p><p>maior acidez maior efeito I+</p><p>C</p><p>O</p><p>HO</p><p>CH2 C</p><p>O</p><p>OH</p><p>I-</p><p>I-I-</p><p>I-</p><p>e H3C CH2 C</p><p>O</p><p>OHI-</p><p>I-I+</p><p>C C C C</p><p>O</p><p>OH</p><p>H3C N</p><p>CH3</p><p>CH3I+</p><p>I+</p><p>I+</p><p>amina</p><p>terciária</p><p>H3C N</p><p>H</p><p>H</p><p>amina</p><p>primária</p><p>I+</p><p>amina</p><p>secundària</p><p>H3C N</p><p>H</p><p>CH3</p><p>I+</p><p>I+</p><p>H N</p><p>H</p><p>H</p><p>amônia</p><p>Professora Raquel Oliveira</p><p>o</p><p>3</p><p>EXERCÍCIOS</p><p>01. (UNIFESP) Ácidos carboxílicos e fenóis</p><p>originam soluções ácidas quando dissolvidos em</p><p>água. Dadas as fórmulas moleculares de 5</p><p>substâncias</p><p>I. C2H6O</p><p>II. C2H4O2</p><p>III. CH2O</p><p>IV. C6H6O</p><p>V. C6H12O6</p><p>as duas que originam soluções com pH < 7, quando</p><p>dissolvidas na água, são:</p><p>(a) I e II.</p><p>(b) I e IV.</p><p>(c) II e IV.</p><p>(d) II e V.</p><p>(e) III e IV.</p><p>02. (UFPE) Ácidos orgânicos são utilizados na</p><p>indústria química e de alimentos, como</p><p>conservantes, por exemplo. Considere os seguintes</p><p>ácidos orgânicos:</p><p>A ordem crescente de acidez destes compostos em</p><p>água é:</p><p>(a) I < II < III.</p><p>(b) II < I < III.</p><p>(c) III < II < I.</p><p>(d) II < III < I.</p><p>(e) I < III < II.</p><p>03. (UFMG) O Naproxen e o Ibuprofen são</p><p>indicados para o tratamento da artrite e</p><p>reumatismo.</p><p>Considerando-se essas estruturas moleculares, é</p><p>INCORRETO afirmar que</p><p>(a) as duas substâncias são aromáticas.</p><p>(b) as duas substâncias têm características básicas.</p><p>(c) o grupamento -CH(CH3)COOH é comum às duas</p><p>substâncias.</p><p>(d) o Naproxen apresenta um número maior de</p><p>átomos de carbono em sua molécula.</p><p>04. (UFES) Um ácido carboxílico será tanto mais</p><p>forte, quanto mais estável for sua base conjugada</p><p>(carboxilato). A base conjugada é normalmente</p><p>estabilizada pela presença de grupos retiradores de</p><p>elétrons adjacentes à carbonila, que tendem a</p><p>reduzir, por efeito indutivo, a densidade de carga</p><p>sobre o grupo carboxilato. Baseado nessas</p><p>afirmações, assinale a alternativa que apresenta o</p><p>ácido mais forte:</p><p>(a) CH3COOH</p><p>(b) CℓCH2COOH</p><p>(c) CℓCH2CH2COOH</p><p>(d) Cℓ2CHCOOH</p><p>(e) HCOOH</p><p>05. (UFRS) Na tabela a seguir, são apresentados</p><p>os pontos de fusão, os pontos de ebulição e as</p><p>constantes de ionização de alguns ácidos</p><p>Professora Raquel Oliveira</p><p>o</p><p>4</p><p>carboxílicos.</p><p>A respeito dessa tabela, são feitas as seguintes</p><p>afirmações.</p><p>I - O ácido propanoico é um sólido à temperatura</p><p>ambiente.</p><p>II - O ácido acético é mais forte que o ácido</p><p>fórmico.</p><p>III - O ácido metanoico apresenta menor ponto de</p><p>ebulição devido a sua menor massa molecular.</p><p>Quais estão corretas?</p><p>(a) Apenas I. (d) Apenas I e III.</p><p>(b) Apenas II. (e) Apenas II e III.</p><p>(c) Apenas III.</p><p>06. (UFSCAR) O caráter ácido dos compostos</p><p>orgânicos difere bastante um dos outros. Uma</p><p>comparação da acidez pode ser feita por meio das</p><p>estruturas e das constantes de ionização, Ka. Os</p><p>valores das constantes ao redor de 10-42, 10-18 e</p><p>10-10 podem ser atribuídos, respectivamente, a:</p><p>(a) fenóis, álcoois e alcanos.</p><p>(b) fenóis, alcanos e álcoois.</p><p>(c) álcoois, fenóis e alcanos.</p><p>(d) alcanos, fenóis e álcoois.</p><p>(e) alcanos, álcoois e fenóis.</p><p>07. (UFRS) Considere a tabela a seguir, que</p><p>apresenta os valores de pKa e da temperatura de</p><p>ebulição de três compostos.</p><p>Os compostos A, B e C podem ser,</p><p>respectivamente:</p><p>(a) fenol - ácido acético - etanol.</p><p>(b) ácido acético - fenol - etanol.</p><p>(c) etanol - fenol - ácido acético.</p><p>(d) fenol - etanol - ácido acético.</p><p>(e) ácido acético - etanol - fenol.</p><p>08. (FGV) Considere os seguintes compostos</p><p>orgânicos:</p><p>I. CH3CH2OH</p><p>II. CH3COOH</p><p>III. CH3CH2COOH</p><p>IV. CH3CH2NH2</p><p>V.</p><p>O composto orgânico que apresenta maior</p><p>caráter básico está representado em:</p><p>(a) I.</p><p>(b) II.</p><p>(c) III.</p><p>(d) IV.</p><p>(e) V.</p><p>09. (UFES) A acidez e a basicidade são</p><p>importantes propriedades relacionadas às</p><p>Professora Raquel Oliveira</p><p>o</p><p>5</p><p>substâncias orgânicas. Essas propriedades possuem</p><p>relação direta com a reatividade e a purificação dos</p><p>compostos orgânicos.</p><p>Considerando essas</p><p>informações e as estruturas apresentadas a seguir,</p><p>faça o que se pede.</p><p>a) Dê o nome oficial (IUPAC) das substâncias A, B</p><p>e C.</p><p>b) Coloque em ordem crescente de acidez as</p><p>substâncias A, B e C.</p><p>c) Explique a diferença de acidez entre as</p><p>substâncias A, B e C.</p><p>RASCUNHO</p>