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ÁCIDOS E BASES 1 Universidade Federal da Integração Latino-Americana ÁCIDOS E BASES Caracteristicas dos ácidos: Sabor azedo (vinagre: ácido acético) Sabor citrico (limão: ácido citrico) Caracteristicas das bases: Sabor amargo e adstringente (banana) Classificações de ácido e base segundo: Brønsted -Lowry Lewis 2 Brønsted (Dinamarca) Ácido 1923 3 ÁCIDOS E BASES SEGUNDO BRØNSTED-LOWRY Base Substância doadora de próton Substância receptora de próton Lowry (Inglaterra) http://mundoeducacao.bol.uol.com.br/quimica/teorias-acido-base-arrhenius-bronsted-lowry-lewis.htm 4 ÁCIDOS E BASES SEGUNDO BRØNSTED-LOWRY A molécula ou íon formado quando a substância perde um proton é chamado de base conjugada A molécula ou íon formado quando a substância ganha um proton é chamado de ácido conjugado Lewis Ácido (1859 a 1927) 5 ÁCIDOS E BASES SEGUNDO LEWIS Base Substância que aceita par de elétrons Substância que doa par de elétrons http://mundoeducacao.bol.uol.com.br/quimica/teorias-acido-base-arrhenius-bronsted-lowry-lewis.htm Amplia o conceito de ácido base 6 ÁCIDOS E BASES SEGUNDO LEWIS O HCl também é um ácido de Lewis Amplia o conceito de ácido base 7 ÁCIDOS E BASES SEGUNDO LEWIS Muitos compostos que contêm elementos do grupo IIIA como boro e alumínio são ácidos de Lewis porque os átomos grupo IIIA têm apenas um sexteto de elétrons em sua camada externa. 8 HETERÓLISE DE LIGAÇÃO DE CARBONO 9 HETERÓLISE DE LIGAÇÃO DE CARBONO Os carbocátions são deficentes em elétrons, atuam como ácido de Lewis Os carbocátions são muito instáveis e reagem imediatamente após sua formação, são considerados intermediários de reação 10 HETERÓLISE DE LIGAÇÃO DE CARBONO Os carbânions são ricos em elétrons, atuam como base de Lewis, procuram um próton ou algum outro centro positivo para doar seu par de elétrons e, assim, neutralizar sua carga negativa. ELETRÓFILOS E NUCLEÓFILOS 11 Eletrófilos são reagentes que procuram elétrons para se estabilizar . Todos os ácidos de Lewis são eletrófilos 12 ELETRÓFILOS E NUCLEÓFILOS Os átomos de carbono que são pobres em elétrons devido a polaridade de ligação, mas não são carbocátions, também podem ser eletrófilos. 13 ELETRÓFILOS E NUCLEÓFILOS Quando uma base de Lewis procura um centro positivo diferente de um próton, especialmente a de um átomo de carbono, os químicos chamam de nucleófilo MECANISMO DE UMA REAÇÃO 14 A seta curva indica o fluxo de elétrons (de maior densidade eletrônica para a menor densidade eletrônica) e não o movimento dos átomos EXERCÍCIOS 15 1) Adicionar setas curvas para as seguintes reações indicando o fluxo de elétrons. EXERCÍCIOS 2) Identifique a base e o ácido de Lewis em cada reação. 16 Ka e pka 17 FORÇA DOS ÁCIDOS C O + +H O H3C C O − O H3CH2O H3O + Ex.: ácido acético O][H H]CO[CH ]CO[CH ]O[H 223 233 −+ Keq = No equilíbrio: Ka = Keq [H2O] = H]CO[CH ]CO[CH ]O[H 23 233 −+ Ka: cte de dissociação ácida Quanto maior o valor de ka, mais forte é o ácido. Base conjugada fraca. Quanto menor o valor de ka, mais fraco é o ácido. Base conjugada forte. 18 FORÇA DOS ÁCIDOS pKa: Indica a tendência de uma determinada substância doar prótons, ou seja, é específico de cada substância. pH: Escala adotada para descrever a acidez. pKa = - log Ka pH = - log [H+] pKa: Menor Ka, menor acidez pKa: Maior Ka, maior acidez Quanto menor o pKa, maior a acidez 19 FORÇA DOS ÁCIDOS CH3CO2H CF3CO2H HCl pKa = 4,75 pKa = 0,18 pKa = − 7,00 Acidez COMO A ESTRUTURA AFETA A FORÇA DO ÁCIDO A ácidez depende: 1) Da força da ligação do átomo do qual o próton é perdido 2) Da eletronegatividade do átomo do qual o próton é perdido 3) Da deslocalização eletrônica da base conjugada 20 TABELA PERIÓDICA 21 Eletronegatividade e tamanho do átomo 1) Da força da ligação do átomo do qual o próton é perdido. Haletos de hidrogênio (átomos com raios atômicos diferentes) 22 EFEITO DA ESTRUTURA E ACIDEZ A força da ligação diminui quando desce um grupo na tabela periódica, pois com o aumento do raio atômico, a ligação se torna mais longa e mais fraca e a força do ácido aumenta. 23 Quando uma carga negativa (base) esta confinada em um pequeno volume é menos estável do que quando a carga esta confinada em um volume maior. 1) Da força da ligação do átomo do qual o próton é perdido. EFEITO DA ESTRUTURA E ACIDEZ 24 EFEITO DA ESTRUTURA E ACIDEZ ➢ A força de um ácido é determinada pela estabilidade de sua base conjugada; ➢ Quanto mais estável a base conjugada, mais forte é o ácido; ➢ Base estável é aquela que suporta mais facilmente os elétrons antes compartilhados com o hidrogênio. 2) Da eletronegatividade do átomo do qual o próton é perdido 25 EFEITO DA ESTRUTURA E ACIDEZ Hidrogênio ácido: ligado ao átomo mais eletronegativo Período Quanto mais eletronegativo for o átomo ligado ao H, mais polarizada a ligação e mais fácil de remover o H+ A eletronegatividade é mais importante quando se compara os elementos de um mesmo período na tabela periódica. 26 EFEITO DA ESTRUTURA E ACIDEZ Resumo: 27 Tamanho é mais importante que a eletronegatividade em um grupo Hidrogênio ácido: ligado ao átomo mais eletronegativo Período EFEITO DA ESTRUTURA E ACIDEZ 3) Da deslocalização eletrônica da base conjugada O ácido nitrico é quase completamente ionizado em água 28 EFEITO DA ESTRUTURA E ACIDEZ A estabilização do íon nitrato é estabilizado pela deslocalização eletrônica, Base conjugada fraca – ácido forte Efeito indutivo Ácidos carboxílicos 29 EFEITO DA ESTRUTURA E ACIDEZ À medida que aumenta a quantidade de ligações entre as duas unidades, o efeito indutivo diminui. Os efeitos indutivos dependem da eletronegatividade do substituinte e da quantidade de ligações entre ele o o local afetado. Grupos retiradores de densidade eletrônica aumentam a ácidez Grupo doadore de densidade eletrônica diminui a acidez 30 EFEITO DA ESTRUTURA E ACIDEZ 31 EFEITO DA HIBRIDIZACAO E ACIDEZ Efeito da hibridação Quanto MAIOR o caráter s, MAIOR a Acidez sp: 50 % s sp2: 33 % s sp3: 25 % s Acidez relativa: HC≡CH > H2C=CH2 > H3C−CH3 O equilibrio está deslocado para o lado das espécies mais fracas 32 EQUILIBRIO ÁCIDO BASE H-I + H2O H3O + + I- pka= -10.4 pka= 0 CH3CH3 + H2O H3O + + CH3CH2: - pka= 62 pka= 0 Reacões orgânicas 33 ÁCIDOS E BASES EM REACÕES ORGÂNICAS EXERCÍCIOS 1) Qual das substâncias é mais ácida, explique: 34 EXERCÍCIO 2) Explique a diferença de ácidez entre o ácido acético e o etanol 35 Deslocalização eletrônica Efeito indutivo EXERCÍCIOS 3) Qual das substâncias é mais ácida, explique: 36 EXERCÍCIOS 4) Represente as setas curvas necessárias para as seguintes reações: 37 5) Qual a base mais forte? Justifique Dados: 38 EXERCÍCIOS REFERÊNCIAS Solomons Clayden Carey Murry 39 Slide 1: Ácidos e bases Slide 2: Ácidos e bases Slide 3: Ácidos e bases segundo Brønsted-Lowry Slide 4 Slide 5: Ácidos e bases segundo Lewis Slide 6: Ácidos e bases segundo Lewis Slide 7: Ácidos e bases segundo Lewis Slide 8: Heterólise de ligação de carbono Slide 9 Slide 10: Heterólise de ligação de carbono Slide 11: Eletrófilos e Nucleófilos Slide 12: Eletrófilos e Nucleófilos Slide 13: Eletrófilos e Nucleófilos Slide 14: Mecanismo de uma reação Slide 15: Exercícios Slide 16: Exercícios Slide 17: Força dos Ácidos Slide 18 Slide 19: Força dos Ácidos Slide 20: Como a estrutura afeta a força do ácido Slide 21: Tabela periódica Slide 22: Efeito da estrutura e acidez Slide 23 Slide 24: Efeito da estrutura e acidez Slide 25: Efeito da estrutura e acidez Slide 26 Slide 27 Slide 28 Slide 29 Slide 30 Slide 31 Slide 32: Equilibrio ácidobase Slide 33: Ácidos e bases em reacões orgânicas Slide 34: Exercícios Slide 35: Exercício Slide 36: Exercícios Slide 37: Exercícios Slide 38: Exercícios Slide 39: Referências