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Acidez e Basicidade de Lewis e Pearson Apresentação A química geral conceitua muito bem ácidos e bases conforme diversas teorias, como, por exemplo: as teorias de Arrhenius e de Bronsted-Lowry. No entanto, existem conceitos de acidez e basicidade, muito importantes na química inorgânica e também na química orgânica, que são melhor compreendidos a partir de outros conceitos, desenvolvidos por Lewis e Pearson. Nesta Unidade de Aprendizagem, você vai aprender a definir ácidos e bases de acordo com as teorias de Lewis e Pearson, assim como identificar espécies duras e espécies moles. Ao final, estará apto a identificar os ácidos e as bases de Lewis. Bons estudos. Ao final desta Unidade de Aprendizagem, você deve apresentar os seguintes aprendizados: Definir ácidos e bases de acordo com as teorias de Lewis e Pearson.• Identificar espécies duras e espécies moles.• Identificar ácidos e bases de Lewis.• Infográfico Nos anos 60 do século passado, Ralph Pearson introduziu o conceito de ácidos-base duros e moles para esclarecer algumas tendências observadas em algumas reações que envolviam ácidos e bases de Lewis. Neste Infográfico, confira uma simples regra prática que permite predizer a dureza e a moleza de ácidos e bases. Aponte a câmera para o código e acesse o link do conteúdo ou clique no código para acessar. https://statics-marketplace.plataforma.grupoa.education/sagah/84560af5-6af0-4279-b4be-7939cd1f3bd3/7deb4fd6-62ef-4cca-ac97-dfe788fd5761.png Conteúdo do livro Para entender mais sobre o tema aqui estudado, acesse a obra Química geral: conceitos essenciais, base teórica desta Unidade de Aprendizagem, a qual explica o conceito ácido/base de Lewis. Inicie pelo tópico 16.11 — Ácidos e bases de Lewis. Boa leitura. C O N C E I T O S E S S E N C I A I S Raymond CHANG Quarta Edição C456q Chang, Raymond. Química geral [recurso eletrônico] : conceitos essenciais / Raymond Chang ; tradução: Maria José Ferreira Rebelo. – 4. ed. – Dados eletrônicos. – Porto Alegre : AMGH, 2010. Editado também como livro impresso em 2010. ISBN 978-85-63308-17-7 1. Química. I. Título. CDU 54 Catalogação na publicação: Renata de Souza Borges CRB-10/1922 Imagem da Capa A reação entre nitrato de potássio e sacarose, um processo altamente exotérmico.Quimica Geral C O N C E I T O S E S S E N C I A I S Capítulo 16 Ácidos e Bases 545 16.11 Ácidos e Bases de Lewis Até agora, discutimos propriedades ácido-base em termos da teoria de Brønsted. Para se considerar uma base de Brønsted, por exemplo, uma substância tem de aceitar prótons. Por essa definição, tanto o íon hidróxido como a amônia são bases: Em cada caso, o átomo ao qual o próton vai se ligar possui pelo menos um par de elétrons não compartilhado. Essa propriedade característica de OH�, NH3 e outras bases de Brønsted sugere uma definição mais geral de ácidos e bases. Em 1932, o químico norte-americano G. N. Lewis formulou essa definição. Segundo sua definição, uma base é uma substância que pode doar um par de elétrons, e um ácido é uma substância que pode aceitar um par de elétrons. Por exemplo, na protonação da amônia, NH3 atua como base de Lewis porque cede um par de elétrons ao próton H�, que age como ácido de Lewis ao aceitar o par de elétrons. Uma reação ácido-base de Lewis é, portanto, uma reação que envolve a doação de um par de elétrons de uma espécie para outra. Essa reação não produz um sal e água. A importância do conceito de Lewis está no fato de ser muito mais genérico que outras definições. As reações ácido-base de Lewis incluem muitas reações que não en- volvem ácidos de Brønsted. Consideremos, por exemplo, a reação entre trifluoreto de boro (BF3) e a amônia (Figura 16.10): Na Seção 10.4, vimos que o átomo de B em BF3 tem hibridização sp2. O orbital vazio e não hibridizado 2pz aceita o par de elétrons do NH3. Assim, de acordo com a definição de Lewis, BF3 funciona como ácido, apesar de não conter um próton ioni- zável. Note que se forma uma ligação covalente coordenada entre os átomos de B e de N (veja a página 287). Outro ácido de Lewis que contém boro é o ácido bórico (H3BO3). O ácido bórico (um ácido fraco usado como colírio) é um oxiácido com a seguinte estrutura: O ácido bórico não se ioniza em água para produzir o íon H�. A sua reação com água é B(OH)3(aq) � H2O(l) 34 B(OH)4 �(aq) � H�(aq) Nessa reação ácido-base de Lewis, o ácido bórico aceita um par de elétrons do íon hidróxido que é derivado da molécula de H2O. A hidratação do dióxido de carbono para produzir ácido carbônico CO2(g) � H2O(l) 34 H2CO3(aq) HOOOBOOOH H A SOS A O Q O Q FOB � SNOH 88n FOBONOH H A A H H A A H F A A F F A A F baseácido � H� � SNOH 88n H A A H H A A H H� � �SOOH 88n HOOOHO Q O Q HONOH Todas as bases de Brønsted são bases de Lewis. Figura 16.10 Reação ácido-base de Lewis envolvendo BF3 e NH3. H3BO3 546 Química Geral pode ser entendida, no conceito de Lewis, como se segue: a primeira etapa envolve a doação de um par de elétrons isolado do átomo de oxigênio da H2O para o átomo de carbono do CO2. Um orbital do átomo de C fica vazio para acomodar o par iso- lado por meio da remoção do par de elétrons da ligação � COO. Esses movimentos de elétrons são indicados por setas curvas. Portanto, H2O é uma base de Lewis e CO2 é um ácido de Lewis. A seguir, um pró- ton é transferido para o átomo de O com carga negativa para formar H2CO3. A H OS A B SOS OSOS A B SOS A H �O HOOOC SOOC 888n �O O HO OS B B SOS SOS A B SOS A H S SO �O O H G H D C 888n HOOOC�O 1. Ácidos de Brønsted cedem prótons, e bases de Brønsted aceitam prótons. Essas são as definições que normalmente se usam para os termos “ácido” e “base”. 2. A acidez de soluções aquosas é expressa pelo valor do seu pH, que é definido como o logaritmo da concentração do íon hidrogênio (em mol/L), com sinal negativo. 3. A 25ºC, uma solução ácida tem pH � 7, uma solução básica tem pH � 7 e uma solução neutra tem pH � 7. 4. Os ácidos HClO4, HI, HBr, HCl, H2SO4 (primeira etapa da ionização) e HNO3 são classificados como ácidos fortes em solução aquosa. Bases fortes em solução aquosa incluem hidróxidos de metais alcalinos e alcalino-terrosos (exceto berílio). 5. A constante de ionização ácida, Ka, aumenta com a força do ácido. Analogamente, Kb exprime a força das bases. 6. A porcentagem de ionização é outra medida da força de ácidos. Quanto mais diluída for a solução de um ácido fraco, maior a porcentagem de ionização do ácido. 7. O produto da constante de ionização de um ácido e da constante de ionização da sua base conjugada é igual à constante do produto iônico da água. 8. As forças relativas de ácidos podem ser explicadas qualitativamente em termos das suas estruturas moleculares. 9. A maioria dos sais são eletrólitos fortes que se dissociam completamente em íons em solução. A reação desses íons com água, chamada de hidrólise salina, pode produzir soluções ácidas ou básicas. Na hidrólise salina, as bases conjugadas de ácidos fracos produzem soluções básicas e os ácidos conjugados de bases fracas produzem soluções ácidas. 10. Íons de metais pequenos e de carga elevada, tais como Al3� e Fe3�, hidrolisam-se formando soluções ácidas. 11. Os óxidos podem ser classificados como ácidos, básicos ou anfóteros. Os hidróxidos de metais são básicos ou anfóteros. 12. Os ácidos de Lewis aceitam pares de elétrons e as bases de Lewis cedem pares de elétrons. O termo “ácido de Lewis” é geralmente reservado para substâncias que podem aceitar pares de elétrons, mas não contêm átomos de hidrogênio ionizáveis. •Resumo de Fatos e Conceitos Encerra aqui o trecho do livro disponibilizado para esta Unidade de Aprendizagem. Na Biblioteca Virtual da Instituição, você encontra a obra na íntegra. Dica do professor Veja, na videoaula desta Dica do Professor, um resumo sobre ácidos/bases de Lewis e de Pearson. Aponte a câmera para o código e acesse o link do conteúdo ou clique no código para acessar. https://fast.player.liquidplatform.com/pApiv2/embed/cee29914fad5b594d8f5918df1e801fd/6dc06981f83beaa32477fc4b4168060bExercícios 1) Assinale a alternativa em que as espécies F-, Cl-, Br- e I- estão em ordem crescente de dureza. A) B) C) D) E) 2) Observe o equilíbrio a seguir: Sobre esse equilíbrio, analise as afirmações: I. O AlCl3 age como um ácido de Lewis. II. O Cl- age como um ácido de Lewis. III. O AlCl3 tem orbitais desocupados que podem acomodar elétrons. Assinale a alternativa correta. A) Somente I está correta. B) Somente II está correta. C) Somente I e III estão corretas. D) Somente II e III estão corretas. E) Todas as afirmações estão corretas. 3) Das espécies I-, CO2, SO2 e BCl3, quais são ácidos e quais são bases de Lewis? A) Todas são ácidos de Lewis. B) Todas são bases de Lewis. C) I- é uma base de Lewis. CO2, SO2 e BCl3 são ácidos de Lewis. D) I- e SO2 são bases de Lewis. CO2 e BCl3 são ácidos de Lewis. E) I-, SO2 e BCl3 são bases de Lewis. CO2 é um ácido de Lewis. 4) Observe as afirmações a seguir: I. Todos os ácidos de Bronsted são ácidos de Lewis, mas o inverso não é verdadeiro. II. O BF3 é um ácido de Lewis mais fraco que o BCl3. III. O Fe+3 é um ácido de Lewis mais forte que o Fe+2. Assinale a alternativa correta. A) Somente I está correta. B) Somente III está correta. C) Somente II e III está correta. D) Somente I e III estão corretas. E) Todas as afirmações estão corretas. 5) Observe a reação a seguir: Sobre essa reação, analise as seguintes afirmações: I. A reação tende a acontecer porque o Li+ e o F- são as espécies mais duras. II. A reação tende a acontecer porque o Cs+ e o I- são as espécies mais moles. III. Nos reagentes, há interações do tipo duro-duro e mole-mole. Assinale a alternativa correta. A) Somente I está correta. B) Somente II está correta. C) Somente I e II estão corretas. D) Somente I e III estão corretas. E) Todas as afirmações são incorretas. Na prática As interações de um fármaco com o seu sítio de ação no sistema biológico ocorrem durante a chamada fase farmacodinâmica e são determinadas pela resultante entre forças intermoleculares atrativas e repulsivas. No entanto, a alteração das propriedades físico-químicas, como a acidez e basicidade, de um fármaco pode modificar seu mecanismo de interação no sistema biológico. Acompanhe, neste Na Prática, a influência da acidez e da basicidade das substâncias empregadas como fármacos no seu mecanismo de ação. Aponte a câmera para o código e acesse o link do conteúdo ou clique no código para acessar. https://statics-marketplace.plataforma.grupoa.education/sagah/a460e5e6-366e-4289-93c6-16080f76e8a4/8efd701b-e35f-4504-8502-4f1dde7180eb.png Saiba mais Para ampliar o seu conhecimento a respeito desse assunto, veja abaixo as sugestões do professor: Química de ácidos e bases Leia para saber mais sobre conceitos de ácido-base. Aponte a câmera para o código e acesse o link do conteúdo ou clique no código para acessar. Ácidos e bases duros e moles/macios (Teoria de Pearson) Acesse este vídeo para saber mais sobre o tema ácidos e bases. Aponte a câmera para o código e acesse o link do conteúdo ou clique no código para acessar. http://qui.ufmg.br/~ayala/matdidatico/acidobase.pdf https://www.youtube.com/embed/Yi97pEiiYX8