Conceito de Ácidos e Bases de Lewis

Prévia do material em texto

ÁCIDOS E BASESÁCIDOS E BASES
DEFINIÇÃO DE ARRHENIUS:
Svante Arrhrenius (~ 1883)
a) Um ácido é um composto que contém hidrogênio e dissocia-se em água formando íons
hidrogênio (H+)
HCl H+ + Cl-
H2O
b) Uma base é um composto que dissocia-se em água formando íons hidróxido (OH-)
NaOH Na+ + OH-
H2O
DEFINIÇÃO DE BRØNSTED -LOWRY:
Thomas Lowry e Johannes Brønsted (1923)
Transferência de prótons (H+) entre espécies:
ÁCIDO: é todo o composto que libera íons hidrogênio no meio.
BASE: é todo o composto que captura íons hidrogênio do meio.BASE: é todo o composto que captura íons hidrogênio do meio.
Em meio aquoso:
HCl + H2O Cl
- + H3O
+
NH3 + H2O NH4
+ + OH-
Pares conjugados ácido-base
Força dos ácidos de Brønsted -Lowry :
Está relacionada à constante de acidez. 
HA + H2O H3O++A- Ka
Tabela 42. Classificação da força de ácidos.
Força Constante de acidez [mol/L] pKa
Muito forte > 55,34 < -1,74
Forte 55,35 - 3,16 · 10-5 -1,74 - 4,5
Fraco 3,16 · 10-5 - 3,16 · 10-10 4,5 - 9,5
Muito fraco 3,16 · 10-10 - 1,82 · 10-16 9,5 - 15,74
Extremamente fraco. < 1,82 · 10-16 > 15,74
DEFINIÇÃO DE LEWIS:
Gilbert Newton Lewis (1923)
ÁCIDO: é todo o composto que recebe um par de elétrons.
BASE: é todo o composto que doa um par de elétrons.
Complexação do BF3 com NH3: Complexação do BF3 com NH3: 
Base de Lewis
Orbitais preenchidos
Ácidos de Lewis
Orbitais vazios
Complexo
120o
109,5o
Força dos ácidos de Lewis (Conceito de Pearson) :
- HSAB Principle - Hard and Soft Acids and Bases - qualitativo
Polarizabilidade: Polarizabilidade: 
Distorção da nuvem eletrônica 
Espécie polarizante
Espécie polarizável
ÁCIDO DUROS:
- Átomo receptor de pares de elétrons (orbitais vazios);
- Possui número de oxidação elevado;
- Possui tamanho pequeno;
- Não possui elétrons externos facilmente excitáveis;
- Não são polarizáveis;
- Se associam com bases duras através de ligações de caráter iônico.
ÁCIDOS MOLES: 
- Átomo receptor de pares de elétrons (orbitais vazios);
- Possui baixo estado de oxidação;
- Possui tamanho relativamente grande;
- Possui vários elétrons externos facilmente excitáveis;
- São polarizáveis;
- Se associam com bases moles através de ligações covalentes.
BASES DURAS:
- Átomo doador de pares de elétrons (orbitais preenchidos);
- Possui elevada eletronegatividade;
- Possui baixa polarizabilidade;
- É dificilmente oxidado;
- Se associam com ácidos duros através de ligações de caráter iônico.
BASES MOLES: 
- Átomo doador de pares de elétrons (orbitais preenchidos);
- Possui baixa eletronegatividade;
- Possui elevada polarizabilidade;
- É facilmente oxidado;
- Se associam com ácidos moles através de ligações covalentes.
Ácido
E
n
e
r
g
i
a
Mole
Figura 172. Relação entre a separação dos orbitais de fronteira em uma molécula e 
sua dureza molecular.
Duro
Base
E
n
e
r
g
i
a
Ácidos e bases duros: A separação dos orbitais de fronteira é grande e a
distribuição eletrônica resiste à distorção mesmo com a aplicação de um
campo elétrico relativamente forte. Ligações com caráter iônico.
Ácidos e bases moles: A separação dos orbitais de fronteira é pequena e
a distribuição eletrônica é facilmente distorcida por um campo elétrico
aplicado. Ligações com caráter covalente.
Complexos estáveis são 
formados a partir de 
ácidos e bases duros ou de ácidos e bases duros ou de 
ácidos e bases moles.
Tabela 1. Ácidos e bases duros e moles. 
 
Duro 
Ácidos Bases 
H+ Li+ Na+ K+ Mg2+ H2O HO- ROH RO- F- 
Al3+ Fe3+ R-C+=O -C+=NR CO2 Cl- SO42- NO3- PO43- CO32- 
SO3 BF3 AlR3 Be2+ Ca2+ ClO4- NH3 RNH2 
 Cr2+ Cr3+ SiO42- 
Mole Mole 
Ácidos Bases 
Hg2+ Ag+ Cd2+ Cu+ H3C+ R2S RS- I- SCN- S2O32- 
Au+ Tl+ Pd2+ Pt2+ Hg+ Br- R3P CN- CO RN+≡C- 
 Br2 I2 C2H4 C6H6 H- 
Limite 
Ácidos Bases 
Fe2+ Co2+ Ni2+ Zn2+ NO+ NO2- SO32- Br- N3- N2 
 Cu2+ Pb2+ BBr3 C5H5N SCN- 
 
Basicidade x NucleofilicidadeBasicidade x Nucleofilicidade
Ácidos binários: Acidez de Brønsted-Lowry
Valores pKa de hidretos moleculares (ácidos binários).
Grupo
Período 14 pKa 15 pKa 16 pKa 17 pKa
Maior acidez Ka pKa
acidez
Período 14 pKa 15 pKa 16 pKa 17 pKa
1 CH4 34 NH3 23 H2O 15,74 HF 3,14
2 PH3 20 H2S 7,06 HCl -6
3 H2Se 3,77 HBr -9
4 H2Te 2,64 HI -11
acid
ez
HA + H2O H3O++A- Ka
Bases conjugadas de ácidos binários:
Basicidade de Brønsted-Lowry
Bases conjugadas
basicidade
Maior basicidade Kb pKb
Ácidos fracos geram 
bases fortes.
Bases conjugadas
Grupo
Período 14 pKb 15 pKb 16 pKb 17 pKb
1 CH3
- -20 NH2
- -9 HO- -1,74 F- 10,86
2 Cl- 20
3 Br- 23
4 I- 25
b
asicid
ad
e
O conceito de acidez e basicidade está relacionado a interações eletrostáticas. 
Grupo
Período 14 15 16 17
N
u
cleo
filicid
ad
e
Nucleofilicidade
Bases conjugadas de ácidos binários:
Nucleofilicidade
Espécie 
Espécie 
polarizável Período 14 15 16 17
1 CH3
- NH2
- HO- F-
2 Cl-
3 Br-
4 I-
N
u
cleo
filicid
ad
e
O conceito de nucleofilicidade está relacionado a polarizabilidade (conceito de Pearson). 
Bases moles Bases duras
Espécie 
polarizante
polarizável
Uma consequência do princípio HSAB:
Classificação de Goldschmidt:
- Elementos litófilos
- Elementos calcófilos
Litófilos: ácidos durosLitófilos: ácidos duros
Ex.: lítio, magnésio, titânio, alumínio e cromo
Reagem com bases duras: silicatos (SiO4
2-), carbonatos (CO3
2-) e óxidos (O2-)
Calcófilos: ácidos moles
Ex.: cádmio, chumbo, antimônio e bismuto
Reagem com bases moles: sulfetos (S2-), selenetos (Se2-) e teluretos (Te2-)