Ácidos e Bases

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Prof. Nunes
Ácidos e BasesÁcidos e Bases
Universidade Federal do Ceará
Centro de Ciências
Departamento de Química Orgânica e Inorgânica
Química Geral e Orgânica
DQOI - UFC
Ácidos e BasesÁcidos e Bases
Prof. Dr. José Nunes da Silva Jr.
nunes.ufc@gmail.com
1
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Ácidos e BasesÁcidos e Bases
DQOI - UFC2
MetabolismoMetabolismo Sabor, qualidade e digestãoSabor, qualidade e digestão Controle ecológicoControle ecológico
IndústriaIndústria Chuva ácidaChuva ácida PesquisasPesquisas
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Ácidos e Bases Ácidos e Bases -- EvoluçãoEvolução
SaborSabor Papel IndicadorPapel IndicadorPapel TornassolPapel Tornassol
basebase
ácidoácido
DQOI - UFC3
SaborSabor
pHmetropHmetro
Papel IndicadorPapel IndicadorPapel TornassolPapel Tornassol
IndicadoresIndicadores
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IndicadoresIndicadores
DQOI - UFC4
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Ácidos e Bases Ácidos e Bases -- DefiniçõesDefinições
Somente no finalfinal dodo séculoséculo XXXX surgiram as primeirasprimeiras idéiasidéias bem
sucedidas que relacionavamrelacionavam estruturaestrutura químicaquímica comcom propriedadespropriedades ácidasácidas ee
básicasbásicas.
��1884 1884 -- ArrheniusArrhenius
��1923 1923 -- JohannesJohannes BronstedBronsted e Thomas e Thomas LowryLowry
��1923 1923 -- Lewis (Lewis (mais utilizada, pois abrange todos os tipos de reações mais utilizada, pois abrange todos os tipos de reações ácidoácido--basebase))
DQOI - UFC5
Svante August ArrheniusArrhenius
(1859–1927)
Johannes Nicolaus Bronsted
(1879–1947)
Thomas Martin LowryLowry
(1874–1936)
Gilbert Newton LewisLewis
(1875–1946)
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Definição Definição -- ArrheniusArrhenius
AutoAuto--ionização da ionização da água: água: H2O(l) + H2O(l) H3O+(aq) + OH-(aq)
ÁcidoÁcido:: qualquer substância que quando dissolvida em água aumentaaumenta aa
concentraçãoconcentração dosdos íonsíons HH OO++.
DQOI - UFC6
Ácidos Bases
HHClO4 LiOHOH
HH2SO4 NaOHOH
HHI KOHOH
HHBr Ca(OHOH)2
HHCl Sr(OHOH)2
HHNO3 Ba(OHOH)2
concentraçãoconcentração dosdos íonsíons HH33OO
++.
BaseBase:: qualquer substância que quando dissolvida em água aumentaaumenta aa
concentraçãoconcentração dosdos íonsíons OHOH--.
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Definição Definição -- Bronsted-Lowry
ÁcidoÁcido:: espécie química que cedecede, ou doa, oo prótonpróton.
DQOI - UFC7
BaseBase:: espécie química que receberecebe, ou ganha, oo prótonpróton.
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Definição Definição -- Bronsted-Lowry
�� BaseBase é uma espécie química que aceita prótonsaceita prótons, OHOH-- é apenas um exemploé apenas um exemplo.
�� ÁcidosÁcidos ou basesbases podem ser íoníons ou substâncias moleculares.
DQOI - UFC8
� Algumas espécies podem agir como podem agir como ácidoácido ou ou basebase (anfipróticasanfipróticas).
� As reações reações ácidoácido--basebase não se limitam à soluções aquosas.
HCl(benzeno) + NH3(benzeno) NH4Cl(s)
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DefiniçõesDefinições
H+
+ -HCl + H O
�� Par conjugado: Par conjugado: 2 espécies que diferem entre si por um próton.2 espécies que diferem entre si por um próton.
�� Substância Anfiprótica: Substância Anfiprótica: pode comportarpode comportar--se como se como ácidoácido ou ou basebase..
DQOI - UFC9
NH3(aq) + H2O(l) NH4
+
(aq) + OH
-
(aq)
H+
H+
ácidobase
ácido base
H3O
+
(l) + Cl
-
(aq)
HCl(aq) + H2O(aq)
ácido base
ácido base
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Definição Definição -- Lewis
Algumas reações têm características de reações ácidoácido--basebase, mas nãonão sese
enquadramenquadram nono modelomodelo dede BronstedBronsted--LowryLowry. Exemplo:
Na2O(s) + SO3(g) Na2SO4(s)
Em 1923, G.N. Lewis percebeu que o conceitoconceito de ácidos e de bases
DQOI - UFC10
Em 1923, G.N. Lewis percebeu que o conceitoconceito de ácidos e de bases
poderiapoderia serser generalizadogeneralizado parapara incluirincluir reaçõesreações dede óxidosóxidos ácidosácidos ee dede
óxidosóxidos básicosbásicos ee muitasmuitas outrasoutras reaçõesreações, além das de transferência de
prótons.
base ácido
par de elétrons
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Ácidos e Bases de Ácidos e Bases de Lewis
setaseta curvacurva indica de onde o par
de elétrons parte e onde chega
AlClAlCl DimetiléterDimetiléter
DQOI - UFC11
AlClAlCl33
Ácido de LewisÁcido de Lewis
DimetiléterDimetiléter
Base de LewisBase de Lewis
BoranoBorano
Ácido de LewisÁcido de Lewis
AmôniaAmônia
Base de LewisBase de Lewis
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H3N:
H+ H3N H
+
O2-
S
O
O O
S
O
O O
-O
+
- -
Ácidos e Bases de Ácidos e Bases de Lewis
DQOI - UFC12
O O O O-
H3N:
BF3 H3N BF3
+ -
Al3
+ + 6 H2O Al(OH2)
3+
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ExercitandoExercitando
QualQual éé oo produtoproduto de cada uma das seguintes reações?
DQOI - UFC13
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ExercitandoExercitando
MostreMostre comocomo cadacada umum dosdos seguintesseguintes compostoscompostos reagereage comcom oo íoníon HOHO--..
+ HO+ HO--
+ HO+ HO--
+ HO+ HO--
DQOI - UFC14
+ HO+ HO--
+ HO+ HO--
+ HO+ HO--
+ HO+ HO--
+ HO+ HO--
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Força dos ÁcidosForça dos Ácidos
� O conceito de Bronste-Lowry de reação ácido-base considera a reação
como reação de transferência de próton.
� Todavia, é útil considerar as reaçõesreações ácidoácido--basebase como competiçãocompetição pelopelo
prótonpróton entreentre asas espéciesespécies químicasquímicas.
DQOI - UFC15
�� ÁcidosÁcidos fortesfortes ⇒⇒⇒⇒ serão os que cedemcedem osos prótonsprótons com maiormaior facilidadefacilidade que
os outros ácidos.
ácidobasebaseácido
Cl-(aq) + H3O
+
(aq)HCl(aq) + H2O(l) 
EssencialmenteEssencialmente todastodas asas moléculasmoléculas dede HClHCl
doamdoam seusseus prótonsprótons parapara asas moléculasmoléculas dede HH22OO..
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Força dos ÁcidosForça dos Ácidos
� Ácidos fracosfracos ⇒⇒⇒⇒ serão os que cedemcedem osos prótonsprótons com menormenor facilidadefacilidade
que os outros ácidos.
ácido fraco
ácido forte
Cl-(aq) + H3O
+
(aq)HCl(aq) + H2O(l) 
DQOI - UFC16
PoucaPouca transferênciatransferência dede HH++
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Força dos ÁcidosForça dos Ácidos
� Uma reação ácido-base normalmentenormalmente avançaavança nana direçãodireção dodo ácidoácido maismais
fracofraco.
ácido fraco
ácido forte
Cl-(aq) + H3O
+
(aq)HCl(aq) + H2O(l) 
1%
H3CCOO
-
(aq) + H3O
+
(aqH3CCOOH(aq) + H2O(l) 
DQOI - UFC17
HClHCl > H> H33OO++ > HF > H> HF > H33CCOOHCCOOH
acidez diminuiacidez diminui
H3CCOO
-
(aq) + H3O
+
(aqH3CCOOH(aq) + H2O(l) 
3%
HF(aq) + H2O(l) F
-
(aq) + H3O
+
(aq)
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Constantes de AcidezConstantes de Acidez
Quando imaginamos a composição de uma soluçãosolução dede umum ácidoácido fracofraco em
água, consideramos uma solução que contémcontém:
1) As moléculas ou íons do ácido e uma pequenapequena concentraçãoconcentração dede suassuas
basesbases conjugadasconjugadas.
DQOI - UFC18
2) Uma pequenapequena concentraçãoconcentração dede íonsíons HH33OO++ formados pela transferência
de prótons para as moléculas de água.
3) Uma muito, muitomuito pequenapequena concentraçãoconcentração dede íonsíons OHOH--, que mantém o
equilíbrio de auto-ionização.
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Constantes de AcidezConstantes de Acidez
� Todas estas espécies estão em equilíbrioequilíbrio dinâmicodinâmico.
� Como os ácidos e bases conjugados estão em equilíbrio na solução,
podemos expressar a composiçãocomposição dada soluçãosolução de um ácido ou base
emem termostermos dada constanteconstante dede equilíbrioequilíbrio para a transferência de prótons.
CHCH COOH + HCOOH + H O O HH OO++ + CH+ CH COOCOO--
DQOI - UFC19Ka = [H3O+] [CH3COO-]
[CH3COOH]
CHCH33COOH + HCOOH + H22O O HH33OO++ + CH+ CH33COOCOO--
Ka = 1,8 x 10-5 (25oC)
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Constantes de Acidez e Constantes de Acidez e BasicidadeBasicidade
As constantesconstantes dede acidezacidez ((KaKa)) e basicidadebasicidade (Kb)(Kb) são comumente indicadas
através de seus logaritmos negativos, pela definição:
pKa = - log Ka pKb = - log Kb
DQOI - UFC20
KaKa grande ⇒⇒⇒⇒ pKapKa pequeno ⇒⇒⇒⇒ ácido forte ácido forte 
KaKa pequeno ⇒⇒⇒⇒ pKapKa grande ⇒⇒⇒⇒ ácido fracoácido fraco
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O Balanço da ConjugaçãoO Balanço da Conjugação
� O HClHCl é classificado como um ácidoácido forteforte porque está totalmentetotalmente
desprotonadodesprotonado em água.
� Como resultado, sua basebase conjugada,conjugada, ClCl--, deve ser muito, muitomuito fracafraca
receptorareceptora dede prótonsprótons.
DQOI - UFC21
ácido fraco
ácido forte
Cl-(aq) + H3O
+
(aq)HCl(aq) + H2O(l) 
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O Balanço da ConjugaçãoO Balanço da Conjugação
� Reciprocamente, o ácidoácido acéticoacético é classificado como um ácidoácido fracofraco
porque está parcialmenteparcialmente desprotonadodesprotonado em água.
� Como resultado, sua basebase conjugada,conjugada, CHCH33COOCOO--, deve ser um boaboa
receptorreceptor dede prótonsprótons, porque ela prontamenteprontamente formaforma moléculasmoléculas dede
DQOI - UFC22
CHCH33COOHCOOH.
CH3COOH + H2O H3O+ + CH3COO-
Quanto mais forte mais forte o ácido ⇒⇒⇒⇒ mais fraca sua base conjugada mais fraca sua base conjugada 
Quanto mais fracomais fraco o ácido ⇒⇒⇒⇒ mais forte mais forte sua base conjugada
Resumindo:Resumindo:
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Estrutura Molecular x Estrutura Molecular x Força do ÁcidoForça do Ácido
� Como a forçaforça dodo ácidoácido envolve a quebraquebra dada ligaçãoligação HH--AA e a formaçãoformação dede
umauma ligaçãoligação HH--OHOH22, podemos suspeitar que um fatorfator queque determinadetermina aa forçaforça éé
aa facilidadefacilidade comcom queque estasestas ligaçõesligações sãosão quebradasquebradas e formadasformadas.
HH--FF HH--ClCl HH--BrBr HH--II
PkasPkas
DQOI - UFC23
HH--FF HH--ClCl HH--BrBr HH--II
F- Cl- Br- I-
basicidadebasicidade aumentaaumenta
3,23,2 --77 --99 --1010
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Estrutura Molecular x Estrutura Molecular x Força do ÁcidoForça do Ácido
� Quando se comparam os prótons ligados a átomosátomos dede umum mesmomesmo grupogrupo
(vertical), o fatorfator determinantedeterminante dada acidezacidez é a forçaforça dada ligaçãoligação, a qual
diminuidiminui aa medidamedida queque descemosdescemos dentrodentro dede umum grupogrupo.
PkasPkas
DQOI - UFC24
HH--FF HH--ClCl HH--BrBr HH--II
3,23,2 --77 --99 --1010
PkasPkas
acidez aumentaacidez aumenta
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Estrutura Molecular x Estrutura Molecular x Força do ÁcidoForça do Ácido
Quando se comparam os prótons ligados a átomosátomos dede umum mesmomesmo períodoperíodo
(horizontal), o fatorfator determinantedeterminante dada acidezacidez é a polaridadepolaridade dada ligaçãoligação, a qual
é determinadadeterminada pelapela eletronegatividadeeletronegatividade do átomo ligado ao próton.
DQOI - UFC25
H-CC H-NN H-OO H-FF
acidez aumentaacidez aumenta
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AutoAuto--ionização da Hionização da H22OO
� Experimentos cuidadosos em sua condutividadecondutividade elétricaelétrica mostraram que a
águaágua purapura sese ionizaioniza em uma extensãoextensão muitomuito pequenapequena.
DQOI - UFC26
� Pelo fato da HH22OO serser purapura, sua atividade é 1, então nós nãonão incluímosincluímos aa
suasua concentraçãoconcentração nono expressãoexpressão constanteconstante dede equilíbrequilíbrio.
� Esta constante de equilíbrio é conhecida como o produtoproduto iônicoiônico dada águaágua
(Kw)(Kw)..
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AutoAuto--ionização da Hionização da H22OO
KwKw é dependente da temperatura.
DQOI - UFC27
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Cálculo da Concentração de ÍonsCálculo da Concentração de Íons
Calcular as concentraçõesconcentrações dede HH33OO++ ee íonsíons OHOH-- em uma soluçãosolução 00,,050050 MM
HNOHNO33.
DQOI - UFC28
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Concentração dos Íons em SoluçãoConcentração dos Íons em Solução
DQOI - UFC29
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Escalas pH e Escalas pH e pOHpOH
� O escalas pHpH e pOHpOH fornecem uma maneira conveniente de expressar a
acidezacidez e basicidadebasicidade dede soluçõessoluções aquosasaquosas diluídasdiluídas.
� O pHpH e pOHpOH de uma solução são definidos como:
DQOI - UFC30
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Calculando o pHCalculando o pH
CalculeCalcule oo pHpH de uma solução em que a concentração H3O+ é 0,050 mol / L.
DQOI - UFC31
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Calculando a [HCalculando a [H33OO++] a partir do pH] a partir do pH
OO pHpH de uma solução é 3,301. Qual é a concentração de H3O+ nesta solução?
DQOI - UFC32
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pH + pH + pOHpOH = 14= 14
� Uma relação conveniente entre pHpH e pOHpOH em todas as soluções diluídas a
25 °C pode ser facilmente derivada.
� Começamos com a expressãoexpressão KwKw.
DQOI - UFC33
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SumárioSumário
DQOI - UFC34
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RelaçõesRelações entre [Hentre [H33OO++], pH, ], pH, pOHpOH, e [OH, e [OH--]]
DQOI - UFC35
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CálculosCálculos EnvolvendoEnvolvendo pH e pH e pOHpOH
Calcule a [HCalcule a [H33OO++], pH, [OH], pH, [OH--], pOH ], pOH para uma solução 0,015 M de HNOsolução 0,015 M de HNO33.
DQOI - UFC36
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CálculosCálculos EnvolvendoEnvolvendo pH e pH e pOHpOH
Calcule a [HCalcule a [H33OO++], pH, [OH], pH, [OH--], pOH ], pOH para uma solução solução 0.015 M Ca(OH)0.015 M Ca(OH)22.
DQOI - UFC37
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ÁcidosÁcidos e Bases e Bases FracasFracas
� Nós discutimos os ácidosácidos ee basesbases fortesfortes, todavia, há relativamente
poucos deles.
DQOI - UFC38
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ÁcidosÁcidos e Bases e Bases FracasFracas
� Os ácidosácidos fracosfracos sãosão muitomuito maismais numerososnumerosos do que os ácidos fortes.
� Nossa classificação dos ácidos como forteforte ou fracofraco é baseado na medidamedida
emem queque ionizamionizam para formar uma solução aquosa diluída.
� Exemplos de ácidosácidos fracosfracos:
DQOI - UFC39
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ÁcidosÁcidos e Bases e Bases FracasFracas
� Vários ácidosácidos fracosfracos são familiares para nós. O vinagrevinagre é uma solução
5% de ácido acético, CH3COOH.
DQOI - UFC40
� Bebidas carbonatadas são soluções saturadas de dióxido de carbono em
água, que produz ácidoácido carbônicocarbônico.
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ÁcidosÁcidos e Bases e Bases FracasFracas
� As frutas cítricas contêm ácido cítrico,
C3H5O(COOH)3.
� Algumas pomadaspomadas e póspós usados para fins
medicinais contêm ácidoácido bórico,bórico, HH BOBO . Estes usos
DQOI - UFC41
medicinais contêm ácidoácido bórico,bórico, HH33BOBO33. Estes usos
diários de ácidos fracos sugerem que há uma
diferença significativasignificativa entreentre ácidosácidos fortesfortes ee fracosfracos.
� A diferença é que ácidosácidos fortesfortes ionizamionizam
completamentecompletamente em solução aquosa diluída,
enquanto que ácidosácidos fracosfracos ionizamionizam apenasapenas
ligeiramenteligeiramente.
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ÁcidosÁcidos e Bases e Bases FracasFracas
� Vamos considerar a reação que ocorre quando um ácidoácido fracofraco, como o
ácidoácido acéticoacético, é dissolvido em água.
� A equaçãoequação parapara aa ionizaçãoionização do ácido acético é:
DQOI - UFC42
� As constantesconstantes dede ionizaçãoionização para ácidosácidos fracosfracos (e(e bases)bases) devemdevem serser
calculadascalculadas aa partirpartir dede dadosdados determinadosdeterminados experimentalmenteexperimentalmente.
Medições de pH, condutividade, ou diminuição do pontode congelamento
fornecem dados para os cálculos destas constantes.
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CálculosCálculos de Ka e de Ka e PkaPka
� O ácidoácido nicotíniconicotínico é um ácido orgânico fraco
monoprótico que podemos representar como HAHA.
Uma solução diluída de ácidoácido nicotíniconicotínico contém as seguintes concentrações
em equilíbrio a 25 ° C. [HA] = 0,049 M; [H3O
+] = [A-] = 8,4 10-4 M. DetermineDetermine oo
valorvalor dede Ka?Ka?
DQOI - UFC43
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CálculosCálculos de Ka a de Ka a partirpartir do do % % IonizaçãoIonização
� Em solução 0,0100 M, o ácido acético está 4,2% ionizado. CalculeCalcule aa suasua
constanteconstante dede ionizaçãoionização.
DQOI - UFC44
Como 4,2% se ionizam: MMácidoácido acéticoacético = = 
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CalculandoCalculando Ka a Ka a partirpartir do do pHpH
� O pH de uma solução 0,115 M de ácido cloroacético, ClCH2COOH, é
igual a1,92. CalculeCalcule KaKa parapara esteeste ácidoácido fracofraco monopróticomonoprótico.
DQOI - UFC45
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PercentualPercentual de de IonizaçãoIonização
� Em soluções diluídas, o ácidoácido acéticoacético existeexiste principalmenteprincipalmente comocomo
moléculasmoléculas nãonão--ionizadasionizadas, assim como todos os fracos ácidos.
� Existem relativamente poucos íons hidrônio e acetato. Para cada 10001000
moléculasmoléculas de CH3COOH originalmente colocadas na solução:
987 13 13987 13 13
DQOI - UFC46
� Para ácidosácidos maismais fracosfracos (HOCl, por exemplo) da mesma concentração, o
númeronúmero dede moléculasmoléculas dodo ácidoácido nãonão--ionizadaionizada seriaseria aindaainda maiormaior.
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ExercícioExercício
Concentração HNic H+ Nic-
início 0,012 ~ 0 0
variação - x + x + x
+
O ácido nicotínico (HNIc) é um ácido fraco monoprótico. Uma solução 0,012M
tem pH = 3,39 a 25 oC. QualQual aa constanteconstante KKaa ee oo graugrau dede ionização?ionização?
DQOI - UFC47
equilíbrio 0,012 - x x x
Ka = [H3O+] [Nic-] = x2
[HNic] (0,012 - x)
x = [H+] = 10-pH = 10-3,39 = 0,00041
= (0,00041)2 = 1,4 x 10-5
0,012
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ExercícioExercício
Concentração HNic H+ Nic-
início 0,012 ~ 0 0
variação - x + x + x
+
O ácido nicotínico (HNIc) é um ácido fraco monoprótico. Uma solução 0,012M
tem pH = 3,39 a 25 oC. QualQual aa constanteconstante KKaa ee oo graugrau dede ionização?ionização?
DQOI - UFC48
equilíbrio 0,012 - x x x
Ka = [H3O+] [Nic-] = x2
[HNic] (0,012 - x)
= (0,00041)2 = 1,4 x 10-5
0,012
Grau de ionização = x * 100 = 3,4%
0,012
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ExercícioExercício
Cálculo das Concentrações na Solução de Ácido Fraco, Usando Ka
-- MétodoMétodo AproximadoAproximado
DetermineDetermine::
a)a) ConcentraçõesConcentrações dodo HNicHNic,, HH++ ee NicNic--
b)b) QualQual oo pHpH dada soluçãosolução
c)c) GrauGrau dede ionizaçãoionização dodo HNicHNic
DQOI - UFC49
c)c) GrauGrau dede ionizaçãoionização dodo HNicHNic
de uma solução de HNic 0,1M, sabendo-se que Ka = 1,4 x 10-5.
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ExercícioExercício
Concentração HNic H+ Nic-
início 0,10 ~ 0 0
variação - x + x + x
equilíbrio 0,10 - x x x
+
Ka = [H3O+] [Nic-] = x2 = 1,4 x 10-5
DQOI - UFC50
[Hnic] (0,10 - x)
Simplificando.... sese KKaa éé muitomuito pequenopequeno [H[H++]] éé muitomuito pequenapequena
logologo ((00,,1010 –– x)x) == 00,,1010
Ka = x2 x = 0,0012
0,10
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ExercícioExercício
+
x = [H+] = 0,0012 pH = - log 0,0012 = 2,92
Grau de ionização = x = 0,0012 * 100 = 1,2%
0,10 0,10
DQOI - UFC51
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HipóteseHipótese SimplificadoraSimplificadora
� Sempre poderemos usar a hipótese simplificadorahipótese simplificadora?
� Pode-se mostrar que o erro introduzido pela hipótese simplificadora é
menor que 5% se: concentraçãoconcentração dodo ácidoácido ≥≥ 100100
KaKa
DQOI - UFC52
(Resolver equação do 2o grau)
� Exemplo 1) [HA] = 10-2 = 103 hipótesehipótese aceitávelaceitável
Ka = 10-5
� Exemplo 2) [HA] = 10-4 = 10 hipótesehipótese nãonão--aceitávelaceitável
Ka = 10-5
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SoluçõesSoluções SalinasSalinas
� A reação de ácidosácidos e basesbases levam à formação de saissais e água. Podemos
identificar quatro tipos diferentes de sais:
1) Sais de basesbases fortesfortes e ácidosácidos fortesfortes
2) Sais de basesbases fortesfortes e ácidosácidos fortesfortes
3) Sais de basesbases fracas e ácidosácidos fortes
DQOI - UFC53
3) Sais de basesbases fracas e ácidosácidos fortes
4) Sais de basesbases fracas e ácidosácidos fracos.
� Tais sais podem resultar em soluções salinas neutras, ácidasácidas ou básicasbásicas
quando dissolvidas em água.
Ácido + Base Sal + H2O
Solução salina: ácidaácida, básica ou neutraneutra
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Sais de Sais de ÁcidosÁcidos e Bases e Bases FortesFortes
� Poderíamos descrever estes como os sais que contêm o cátioncátion dede umauma
basebase forte e o ânionânion dede umum ácidoácido forteforte.
� Originam soluçõessoluções neutrasneutras..
DQOI - UFC54
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Sais de Sais de ÁcidosÁcidos FracosFracos e Bases e Bases FortesFortes
� Resultam em soluçõessoluções sempre básicasbásicas..
DQOI - UFC55
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Sais de Bases Sais de Bases Fracas Fracas e e ÁcidosÁcidos FortesFortes
� Resultam em soluçõessoluções sempre ácidasácidas..
DQOI - UFC56
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Sais de Bases Sais de Bases Fracas Fracas e e ÁcidosÁcidos FracosFracos (Ka = Kb)(Ka = Kb)
� O exemplo comum de um sal deste tipo é o acetatoacetato dede amônioamônio, CH3COO-
NH4
+, o sal resultante da reação da NH3 aquosa e com CH3COOH.
� As constantes de ionização são 1,8 x 10-5 para a NH3 e para o CH3COOH. 
Ka Ka = KbKb� solução neutrasolução neutra.
DQOI - UFC57
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Kb > KaKb > Ka
� Sais de bases fracas e ácidos fracos para os quais KbKb >> KaKa sempresempre sãosão
básicasbásicas porque o ânion do ácido hidrolisa a uma extensão maior que o
cátion da base.
� KbKb > KaKa� soluçãosolução básicabásica.
DQOI - UFC58
>>>>>>
<<<<<<
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Ka < KbKa < Kb
� Sais de bases fracas e ácidos fracos para os quais KaKa >> KbKb sempresempre sãosão
ácidasácidas porque o cátion do da base hidrolisa a uma extensão maior que o
ânion do ácido.
�� KaKa >> KbKb � soluçãosolução ácidaácida.
DQOI - UFC59
<<<<<<
>>>>>>
Prof. Nunes
SoluçõesSoluções Salinas Salinas -- QuestionamentosQuestionamentos
� Como determinar se uma solução salina será neutra, ácidaácida ou básicabásica?
� Como calcular as concentraçõesconcentrações dosdos íonsíons HH++ ee OHOH--?
RegrasRegras GeraisGerais
Ácido Base Exemplo Resultado
forte forte NaCl sal não tem íons hidrolisáveis
DQOI - UFC60
forte forte NaCl sal não tem íons hidrolisáveis
solução aquosa neutra
fraco forte NaCN ânion do sal é base conjugada de ácido fraco
solução aquosa alcalina
forte fraca NH4Cl solução aquosa ácida
fraco fraca
NH4CHO2
os dois íons se hidrolisam. A solução será acida ou
básica em função das forças ácido-base relativas
dos dois íons.
Ka > Kb : solução ácida
Ka < Kb : solução básica
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ExemplosExemplos
Sal Ácido Ka Base Kb Solução Resultante
KCl HCl KOH neutra
NaF HF NaOH alcalina
Zn(NO3)2 HNO3 Zn(OH)2 ácida
NH4CN HCN 5,6 x 10-10 
(NH4+)
NH3 2,0 x 10-5
(CN-)
Ka < Kb : solução alcalina
DQOI - UFC61
(NH4+) (CN-)
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CálculosCálculos das das ConstantesConstantes
� Para uma solução de NaCN 0,10M.
HCNHCN((aqaq) ) HH++((aqaq)) + CN+ CN--((aqaq) ) kkaa
CNCN--((aqaq) ) + H+ H22OO(l)(l) HCNHCN((aqaq)) + OH+ OH--((aqaq)) KKbb
H2O(l) H+(aq) + OH-(aq) KKww = KKaa*KKbb
DQOI - UFC62
KKbb = = KKww =10= 10--14 14 = = 2,0 2,0 x 10x 10--55
KKaa 4,9 x 104,9 x 10--1010
KKaa = = KKww = 10= 10--14 14 = 5,6 x 10= 5,6 x 10--1010
KKb b 1,8 x 101,8 x 10--55
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CálculosCálculos das das ConcentraçõesConcentrações
Qual o pH do nicotinato de sódio 0,10 M (Ka = 1,4 x 10-5).
Nic-(aq) + H2O(l) HNic(aq) + OH-(aq)
Kb = Kw = 10-14 = 7,1 x 10-10
K 1,4 x 10-5
DQOI - UFC63
Ka 1,4 x 10-5
KKbb = = [HNic] [OH-] = x2 = 7,1 x 107,1 x 10--1010
[Nic-] 0,10 – x
x = [OH-] = 8,4 x 10-6 pOH = 5,08
pH pH = 8, 92 (alcalino)= 8, 92 (alcalino)
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SoluçãoSolução TampãoTampão
� Em reações químicas, em processos industriais, e nos corpos de plantas e
animais, muitas vezes é necessárionecessário mantermanter oo pHpH quasequase constanteconstante,
apesar da adiçãoadição dede ácidosácidos ou basesbases.
DQOI - UFC64
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SoluçãoSolução TampãoTampão
� A capacidadecapacidade dede transportetransporte dede oxigêniooxigênio dada hemoglobinahemoglobina no sangue e a
atividade de enzimas em suas células são muito sensíveis ao pH dos
fluídos do corpo. Sendo assim, nossos corpos usam uma combinação de
compostos conhecidos como um sistemasistema tampãotampão para mantermanter oo pHpH
dentrodentro dede umauma faixafaixa estreitaestreita.
DQOI - UFC65
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SoluçãoSolução TampãoTampão
� Uma soluçãosolução tampãotampão contém um par ácidoácido-basebase conjugadaconjugada com ambos
o ácido e base em concentrações razoáveis.
� O componente ácidoácido reage com adiçãoadição dede basesbases fortesfortes.
� O componente básicobásico reage com adiçãoadição dede ácidosácidos fortesfortes.
DQOI - UFC66
� A operação de uma soluçãosolução tampãotampão depende do efeitoefeito dede íonsíons comunscomuns,
um caso especial do PrincípioPrincípio dada LeChatelierLeChatelier.
��QuandoQuando umauma soluçãosolução dede umum eletrólitoeletrólito fracofraco éé alteradaalterada pelapela adiçãoadição
dede umum dede seusseus íonsíons vindosvindos dede outraoutra fonte,fonte, aa ionizaçãoionização dodo eletrólitoeletrólito
fracofraco éé suprimidasuprimida.. EsteEste comportamentocomportamento éé chamadochamado oo EfeitoEfeito dosdos
ÍonsÍons ComunsComuns..
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SoluçãoSolução TampãoTampão
� Muitos tipos de soluções apresentam esse comportamento. DoisDois tipostipos dos
mais frequentemente encontrados são:
1) Uma solução de um ácidoácido fracofraco mais um salsal iônicoiônico solúvelsolúvel dodo
ácidoácido fracofraco:: CHCH33COOHCOOH + CHCH33COOCOO-- NaNa++
2) Uma solução de uma basebase fracafraca, mais um salsal iônicoiônico solúvelsolúvel dada
basebase fracafraca:: NHNH33 + NHNH44ClCl
DQOI - UFC67
33 44
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SoluçãoSolução TampãoTampão: : ÁcidoÁcido FracoFraco + Sal+ Sal
� Considere uma solução que contém ácido acético e acetato de sódio
((CHCH33COOHCOOH + CHCH33COOCOO-- NaNa++))
� O CHCH33COOCOO-- NaNa++ é completamente dissociado em seus íons constituintes,
mas o CHCH33COOHCOOH é apenas um pouco ionizado.
DQOI - UFC68
(completo)(completo)
(reversível)(reversível)
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SoluçãoSolução TampãoTampão: : ÁcidoÁcido FracoFraco + Sal+ Sal
� Ambos CHCH33COOHCOOH e CHCH33COOCOO-- NaNa++ são fontes de íons CHCH33COOCOO--.
(completo)(completo)
(reversível)(reversível)
DQOI - UFC69
� O CHCH33COOCOO-- NaNa++ completamente dissociado fornece uma alta [CHCH33COOCOO-- ].
Isso altera o equilíbrio de ionização do CHCH33COOHCOOH para a esquerda através
da combinação dele com H3O
+ para formar CHCH33COOHCOOH não-ionizado e HH22OO.
� O resultado é uma diminuição drástica da [H3O
+] na solução.
SoluçõesSoluções queque contêmcontêm umum ácidoácido fracofraco maismais umum salsal dodo ácidoácido fracofraco sãosão
sempresempre menosmenos ácidasácidas queque asas soluçõessoluções queque contêmcontêm aa mesmamesma
concentraçãoconcentração dodo ácidoácido fracofraco sozinhosozinho..
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ExercitandoExercitando
� Calcular a concentração de H3O
+ e o pH de uma solução tampão composta
de uma solução 0,10 M de CHCH33COOHCOOH e uma solução 0,20 M de CHCH33COOCOO--
NaNa++.
(completo)(completo)
(reversível)(reversível)
DQOI - UFC70
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ExercitandoExercitando
MaioriaMaioria dodo CHCH COOCOO-- vemvem dodo CHCH COOCOO--NaNa++
O pequeno valor de O pequeno valor de KaKa sugere que sugere que xx é muito pequeno. é muito pequeno. Isto leva a duas hipóteses:Isto leva a duas hipóteses:
Hipótese ImplicaçãoHipótese Implicação
DQOI - UFC71
Muito pouco do CHMuito pouco do CH33COOH ionizaCOOH ioniza
MaioriaMaioria dodo CHCH33COOCOO
-- vemvem dodo CHCH33COOCOO
--NaNa++
ee muitomuito poucopouco CHCH33COOCOO
-- vemvem dada ionizaçãoionização dodo
CHCH33COOHCOOH
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pHpH de de SoluçãoSolução TampãoTampão
� O cálculocálculo dodo pHpH de uma solução tampão pode ser feito.
DQOI - UFC72 Equação de Equação de HendersonHenderson––HasselbalchHasselbalch
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ExercitandoExercitando
Determine o pH de uma solução de CHCH33COOHCOOH 00,,1010 MM (Ka(Ka == 11,,88 xx 1010--55)) e de
CHCH33COONaCOONa 00,,2020 MM.
DQOI - UFC73
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SoluçãoSolução TampãoTampão: : Base Base FracaFraca + Sal+ Sal
� Considere uma solução que contém solução aquosa de amôniaamônia e cloretocloreto
dede amônioamônio ((NHNH33 + NHNH44ClCl))
� O NHNH44ClCl é completamente dissociado em seus íons constituintes, mas a
NHNH33 é apenas um pouco ionizada.
DQOI - UFC74
(completo)(completo)
(reversível)(reversível)
SoluçõesSoluções queque contêmcontêm umum basebase fracafraca maismais umum salsal dada basebase fracafraca sãosão
sempresempre menosmenos básicasbásicas queque asas soluçõessoluções queque contêmcontêm aa mesmamesma
concentraçãoconcentração dodo basebase fracafraca sozinhasozinha..
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SoluçãoSolução TampãoTampão: : Base Base FracaFraca + Sal+ Sal
� Calcular a concentração de OH- e o pH de uma solução composta de uma
mistura de uma solução 00,,2020MM dede NHNH33 e uma solução 00,,1010MM NHNH44ClCl
DQOI - UFC75
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ExercitandoExercitando
MaioriaMaioria dodo NHNH ++ vemvem dodo NHNH ClCl
O pequeno valor de O pequeno valor de KbKb sugere que sugere que xx é muito pequeno. é muito pequeno. Isto leva a duas hipóteses:Isto leva a duas hipóteses:
ImplicaçãoImplicaçãoHipóteseHipótese
DQOI - UFC76
Muito pouco do NHMuito pouco do NH3 3 ionizaioniza
MaioriaMaioria dodo NHNH44
++ vemvem dodo NHNH44ClCl
ee muitomuito poucopouco NHNH44
++ vemvem dada ionizaçãoionização dada NHNH33
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CálculoCálculo de de pOHpOH
DQOI - UFC77
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PreparaçãoPreparação de de SoluçõesSoluções TampãoTampão
�� SoluçõesSoluções tampãotampão podem ser preparadas através da misturamistura dede outrasoutras
soluçõessoluções.
� Quando as soluções sãosão misturadasmisturadas, o volumevolume nono qualqual cadacada solutosoluto estáestá
contidocontido aumentaaumenta, então as concentraçõesconcentrações alteramalteram.
DQOI - UFC78
� Essas variações na concentraçãoconcentração devemdevem serser consideradasconsideradas.
� Se as soluçõessoluções sãosão diluídasdiluídas, podemos supor que os seus volumesvolumes sãosão
somadossomados.
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PreparaçãoPreparação de de SoluçõesSoluções TampãoTampão
Calcule a concentraçãoconcentração dede HH33OO++ ee oo pHpH de uma solução tampão preparada
misturando-se 200200 mLmL dede NaFNaF 00,,1010 MM e 100100 mLmL dede HFHF 00,,050050 MM.
Ka (HF) = 7,2 x 10-4.
++
DQOI - UFC79
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PreparaçãoPreparação dede SoluçõesSoluções TampãoTampão
DQOI - UFC80
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PreparaçãoPreparação de de SoluçõesSoluções TampãoTampão
Calcule o número de moles (e gramas) de NHNH44ClCl que deve ser usado para
preparar 500 mL uma solução-tampão aquosa que é 0,10 M em NHNH33 e tem um
pHpH dede 99,,1515.
DQOI - UFC81
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PreparaçãoPreparação de de SoluçõesSoluções TampãoTampão
está 100% dissociado, então x >>> 1,4 x 10x >>> 1,4 x 10--55. Então (x= 1,4 x 10-5) ≈ x≈ x
DQOI - UFC82
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PreparaçãoPreparação de de SoluçõesSoluções TampãoTampão
PorPor NeutralizaçãoNeutralização ParcialParcial
Calcule o pH de uma solução obtida pela a mistura de 400400mLmL dede umauma soluçãosolução
00,,200200 MM dede ácidoácido acéticoacético e 100100 mLmL dede umauma soluçãosolução dede hidróxidohidróxido dede sódiosódio
00,,300300 MM.
DQOI - UFC83
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ÁcidosÁcidos e Bases e Bases OrgânicasOrgânicas
� Quando um ácidoácido forteforte como o cloreto de hidrogênio é dissolvido em água,
quasequase todostodos osos moléculasmoléculas sese dissociamdissociam (em íons), o que significa que os
produtosprodutos sãosão favorecidosfavorecidos nono equilíbrioequilíbrio.
DQOI - UFC84
� Quando um ácidoácido muitomuito maismais fracofraco, como o ácido acético, é dissolvido em
água, poucaspoucas moléculasmoléculas sese dissociamdissociam, assim reagentesreagentes sãosão favorecidosfavorecidos nono
equilíbrioequilíbrio.
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ÁcidosÁcidos e Bases e Bases OrgânicasOrgânicas
Ácido forte → alta dissociação → Ácido forte → alta dissociação → KaKa grande → grande → pkapka pequenopequeno
DQOI - UFC85
Ácido forte → alta dissociação → Ácido forte → alta dissociação → KaKa grande → grande → pkapka pequenopequeno
Ácido fraco → pequena dissociação → Ácido fraco → pequena dissociação → KaKa pequeno → pequeno → pkapka grandegrande
Ácidos muito fortesÁcidos muito fortes
Ácidos moderadamente fortesÁcidos moderadamente fortes
Ácidos fracosÁcidos fracos
Ácidos muito fracosÁcidos muito fracos
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ÁcidosÁcidos e Bases e Bases OrgânicasOrgânicas
� A importância de ácidos e bases orgânicos está intimamente relacionada à
reatividade destes compostos.
� Os ácidos orgânicos mais comuns são os ácidosácidos carboxílicoscarboxílicos (compostos
que têm um grupo COOH), os quais têm valores de pKapKa queque variamvariam entreentre 33
ee 55.
DQOI - UFC86
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ÁcidosÁcidos e Bases e Bases OrgânicasOrgânicas
� Um ácidoácido carboxílicocarboxílico pode se comportar como um ácidoácido ee doardoar umum prótonpróton,
ou como uma basebase ee aceitaraceitar umum prótonpróton.
DQOI - UFC87
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ÁcidosÁcidos e Bases e Bases OrgânicasOrgânicas
�� ÁlcooisÁlcoois, compostos que têm um grupo OH - são ácidos orgânicos muito
mais fracas que os ácidos carboxílicos, com valores de pKapKa próximospróximos aa 1616.
� O metanolmetanol e o etanoletanol são exemplos de álcoois.
DQOI - UFC88
� Vimos que a água pode se comportar tanto como um ácido e como base.
Um álcoolálcool se comporta da mesma forma: eleele podepode sese comportarcomportar comocomo umum
ácidoácido ee doardoar umum prótonpróton, ou como umauma basebase ee aceitaraceitar umum prótonpróton.
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ÁcidosÁcidos e Bases e Bases OrgânicasOrgânicas
� Um compostocomposto protonadoprotonado é um composto que ganhouganhou umum prótonpróton
adicionaladicional.
� Um álcool ou um ácido carboxílico protonadoprotonado é um ácidoácido muitomuito forteforte.
DQOI - UFC89
HH++ HH++ HH++
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ÁcidosÁcidos e Bases e Bases OrgânicasOrgânicas
� Uma aminaamina podepode sese comportarcomportar como um ácidoácido ee doardoar umum prótonpróton, ou como
uma basebase ee aceitaraceitar umum prótonpróton.
DQOI - UFC90
�� AminasAminas, entretanto, têm valores de pKapKa tãotão altosaltos que elas raramente se
comportam como ácidos. A amônia também tem um alto valor de pKa.
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ÁcidosÁcidos e Bases e Bases OrgânicasOrgânicas
�� AminasAminas sãosão muitomuito maismais propensaspropensas aa agiragir comocomo basesbases.
� Na verdade, as aminas são as bases orgânicas mais comuns.
� Em vez de falar sobre a forçaforça dede umauma basebase em termos de valor de pKb,
éé maismais fácilfácil falarfalar sobresobre aa forçaforça dede seuseu ácidoácido conjugadoconjugado, conforme
indicado pelo seu valor de pKa, lembrando que o ácido mais forte leva à
DQOI - UFC91
indicado pelo seu valor de pKa, lembrando que o ácido mais forte leva à
formação de uma base conjugada mais fraca.
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ÁcidosÁcidos e Bases e Bases OrgânicasOrgânicas
DQOI - UFC92
Prof. Nunes
ÁcidosÁcidos e Bases e Bases OrgânicasOrgânicas
� Na determinaçãodeterminação dada posiçãoposição dede equilíbrioequilíbrio para uma reação ácido-base
(ou seja, se reagentesreagentes ouou produtosprodutos sãosão favorecidosfavorecidos nono equilíbrioequilíbrio), lembre-se
que:
� o equilíbrio favorece a reação do ácido forte e da base forte, e a
formação do ácido fraco e fraco base.
� o forte reage para gerar o fraco.
� o equilíbrio desloca-se na direção das espécies mais fracas.
DQOI - UFC93
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EfeitosEfeitos EstruturaisEstruturais sobresobre AcidezAcidez e e BasicidadeBasicidade
� A forçaforça dede umum ácidoácido é determinada pela estabilidadeestabilidade dada basebase conjugadaconjugada
que é formada quandoquando oo ácidoácido doadoa oo seuseu prótonpróton.
�� quantoquanto maismais estávelestável aa basebase,, maismais forteforte éé aa seuseu ácidoácido conjugadoconjugado.
� Uma basebase estávelestável é uma base que suportasuporta facilmentefacilmente osos elétronselétrons que
DQOI - UFC94
� Uma basebase estávelestável é uma base que suportasuporta facilmentefacilmente osos elétronselétrons que
compartilhava com um próton. Em outras palavras, basesbases estáveisestáveis são
basesbases fracasfracas, que não compartilham seus elétrons bem. Assim, podemos
dizer:
�� quantoquanto maismais fracafraca aa basebase,, maismais forteforte éé aa seuseu ácidoácido conjugadoconjugado..
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EfeitosEfeitos EstruturaisEstruturais sobresobre AcidezAcidez e e BasicidadeBasicidade
� Os elementoselementos dada segundasegunda linhalinha da tabela periódica são todas do mesmomesmo
tamanhotamanho, mas eles têmtêm eletronegatividadeseletronegatividades muitomuito diferentesdiferentes.
DQOI - UFC95
� Se olharmos para as bases formadas quando hidrogênios estão ligados a
estes elementos, vemos que as estabilidadesestabilidades dasdas basesbases também
aumentamaumentam dada esquerdaesquerda parapara aa direitadireita porque o átomo mais eletronegativo
é mais capaz de suportar a sua carga negativa.
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EfeitosEfeitos EstruturaisEstruturais sobresobre AcidezAcidez e e BasicidadeBasicidade
� Portanto, podemos concluir que quandoquando osos átomosátomos sãosão semelhantessemelhantes emem
tamanhotamanho, o ácidoácido maismais forteforte teráterá seuseu hidrogêniohidrogênio ligadoligado aoao átomoátomo maismais
eletronegativoeletronegativo.
� O efeitoefeito queque aa eletronegatividadeeletronegatividade do átomo ligado ao hidrogênio tem sobre
o acidez do hidrogênio pode ser apreciado quando os valoresvalores dede pKapKa dede
álcooisálcoois ee aminasaminas sãosão comparadoscomparados.
DQOI - UFC96
� Como o oxigêniooxigênio éé maismais eletronegativoeletronegativo que o nitrogênionitrogênio, um álcoolálcool
éé maismais ácidoácido dodo queque umauma amina.
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EfeitosEfeitos EstruturaisEstruturais sobresobre AcidezAcidez e e BasicidadeBasicidade
� Da mesma forma, um álcoolálcool protonadoprotonado éé maismais ácidoácido do que uma aminaamina
protonadaprotonada.
DQOI - UFC97
Prof. Nunes
EfeitosEfeitos EstruturaisEstruturais sobresobreAcidezAcidez e e BasicidadeBasicidade
� Na comparação de átomosátomos comcom tamanhostamanhos muitomuito diferentesdiferentes, o tamanhotamanho
dodo átomoátomo éé maismais importanteimportante dodo queque aa suasua eletronegatividadeeletronegatividade para
determinar o quão bem ele suporta sua carga negativa.
� Por exemplo, como que descemosdescemos umauma colunacoluna na tabela periódica, os
elementoselementos têmtêm eletronegatividadeseletronegatividades sucessivamentesucessivamente menoresmenores, mas a
estabilidadeestabilidade dada basebase aumentaaumenta, então a forçaforça dodo ácidoácido conjugadoconjugado
aumentaaumenta. Assim, o HI é o ácido mais forte dentre os hidrácidos, apesar de
iodo ser o menos eletronegativo dos halogênios.
DQOI - UFC98
iodo ser o menos eletronegativo dos halogênios.
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EfeitosEfeitos EstruturaisEstruturais sobresobre AcidezAcidez e e BasicidadeBasicidade
� Assim, com o aumentoaumento dodo tamanhotamanho dosdos íonsíons haleto, a sua estabilidadeestabilidade
aumentaaumenta porque a sua negativanegativa cargacarga estáestá espalhadaespalhada porpor umum maiormaior volumevolume
dede espaçoespaço, diminuindodiminuindo suasua densidadedensidade dede elétronselétrons.
� Portanto, HI é o ácido mais forte do halogenetos de hidrogénio, porque é o
iodeto é o íon haleto mais estável, apesar de iodo ser o menos
eletronegativo dos halogênio.
DQOI - UFC99
Prof. Nunes
EfeitosEfeitos EstruturaisEstruturais sobresobre AcidezAcidez e e BasicidadeBasicidade
� Embora o prótonpróton ácidoácido de cada um dos seguintes cinco ácidos carboxílicos
esteja ligadoligado aa umum átomoátomo dede oxigêniooxigênio, osos cincocinco compostoscompostos têmtêm acidezacidez
diferentesdiferentes:
DQOI - UFC100
� Essa diferença indica que deve haver um fatorfator que nãonão sejaseja aa naturezanatureza dodo
átomoátomo ao qual o hidrogênio é ligado, queque afetaafeta aa acidezacidez.
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EfeitoEfeito IndutivoIndutivo
� Um átomo de halogênio eletronegativo puxapuxa osos elétronselétrons da ligação emem suasua
direçãodireção.
�� PuxarPuxar elétronselétrons atravésatravés ligaçõesligações sigmasigma ((σσσσσσσσ)) é chamado de efeitoefeito indutivoindutivo.
� Se olharmos para a base conjugada de um ácido carboxílico, vemos que o
efeitoefeito indutivoindutivo estabilizaestabiliza aa basebase conjugadaconjugada através da diminuição da
DQOI - UFC101
efeitoefeito indutivoindutivo estabilizaestabiliza aa basebase conjugadaconjugada através da diminuição da
densidade de elétrons sobre o átomo de oxigênio.
� Estabilizar uma base aumentaaumenta aa acidezacidez dodo seuseu ácidoácido conjugadoconjugado.
efeito indutivo efeito indutivo retiradorretirador
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efeito indutivo efeito indutivo retiradorretirador
EfeitoEfeito IndutivoIndutivo
DQOI - UFC102
� Quanto mais eletronegativo for o halogênio, mais intenso será o efeitoefeito
indutivoindutivo.
�� MaisMais estávelestável seráserá aa basebase conjugadaconjugada.
�� MaisMais ácidoácido seráserá oo compostocomposto..
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� O efeitoefeito de um substituinte sobre a acidez de um composto diminuidiminui àà
medidamedida queque aa distânciadistância entreentre oo substituintesubstituinte ee oo átomoátomo dede oxigêniooxigênio
EfeitoEfeito IndutivoIndutivo
DQOI - UFC103
medidamedida queque aa distânciadistância entreentre oo substituintesubstituinte ee oo átomoátomo dede oxigêniooxigênio
aumentaaumenta.
Prof. Nunes
�� MaisMais exemplosexemplos
EfeitoEfeito IndutivoIndutivo
DQOI - UFC104
Prof. Nunes
� A hibridizaçãohibridização dodo orbitalorbital a partir do qual o próton é removido também afetaafeta
oo pKapKa..
EfeitoEfeito dada HibridizaçãoHibridização
DQOI - UFC105
Prof. Nunes
� A hibridizaçãohibridização remotaremota também afetaafeta oo pKapKa..
� Quanto maior for o carátercaráter ss de um orbital s, estável serão os elétrons nele.
� Isso faz com que um carbono hibridizado spsp seja mais eletronegativoeletronegativo do
que um spsp22 um, que por sua vez é mais eletronegativoeletronegativo que o carbono spsp33.
EfeitoEfeito dada HibridizaçãoHibridização
DQOI - UFC106
Prof. Nunes
� Todos os substituintessubstituintes nos exemplos anteriores eram retiradoresretiradores dede
elétronselétrons, fato ete que aumentavaaumentava aa estabilidadeestabilidade dasdas basesbases conjugadasconjugadas e,
consequentemente, aumentavaaumentava aa acidezacidez dosdos ácidosácidos.
� Quais seriam os efeitos resutantes da presença de gruposgrupos doadoresdoadores dede
elétronselétrons sobre a acidez dos compostos?
GruposGrupos EletrónEletrón DoadoresDoadores
DQOI - UFC107
� Estes gruposgrupos desestabilizam a base conjugada, porque,
em vez de ajudar a espalhar-se a carga negativa, eles aumentam a
densidade de carga.
� Os gruposgrupos doaresdoares dede elétronselétrons maismais comunscomuns nana químicaquímica orgânicaorgânica são os
gruposgrupos alquilaalquila.
Prof. Nunes
DeslocalizaçãoDeslocalização de de ElétronsElétrons
� Um ácidoácido carboxílicocarboxílico éé muitomuito maismais forteforte que um álcoolálcool,
� logo temtem umauma basebase conjugadaconjugada consideravelmenteconsideravelmente maismais estávelestável.
DQOI - UFC108
� Há doisdois fatoresfatores que tornam a base conjugada de um ácido carboxílico para
ser mais estável do que a base conjugada de um álcool.
1) a retirada de elétrons (efeitoefeito indutivoindutivo) pelo oxigênio da carbonila
diminui a densidade de elétrons do íon.
2) a densidade de elétrons é mais diminuída pela deslocalizaçãodeslocalização dede
elétronselétrons.
Prof. Nunes
DeslocalizaçãoDeslocalização de de ElétronsElétrons
DQOI - UFC109
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DeslocalizaçãoDeslocalização de de ElétronsElétrons
Os seguintes mapasmapas dede potencialpotencial mostram que há menormenor densidadedensidade dede
elétronselétrons nono oxigêniooxigênio átomosátomos nono íoníon carboxilatocarboxilato (região de laranja) do que
no átomoátomo dede oxigêniooxigênio dodo íoníon alcóxidoalcóxido (região vermelha):
DQOI - UFC110
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DeslocalizaçãoDeslocalização de de ElétronsElétrons
DQOI - UFC111
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pKapKa x x EstabilidadeEstabilidade das Bases das Bases ConjugadasConjugadas
DQOI - UFC112
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� Os compostos nitrogenados também podem atuar como ácidos.
� Nestes compostos, a estabilidade da base conjugada também afetará o pKa
dos mesmos.
NitrogêniosNitrogênios ÁcidosÁcidos
DQOI - UFC113
Prof. Nunes
� A base é uma substância que pode aceitar um próton através do
compartilhamento de um par de elétrons.
BasicidadeBasicidade de de CompostosCompostos NitrogenadosNitrogenados
DQOI - UFC114
�� ComoComo podemospodemos medirmedir aa forçaforça dede umauma base?base?
�� QuaisQuais osos fatoresfatores queque afetamafetam aa basicidadebasicidade dede umum compostocomposto
nitrogenado?nitrogenado?
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� Podemos aumentaraumentar aa basicidadebasicidade dede umum nitrogênionitrogênio aumentandoaumentando suasua
densidadedensidade eletrônicaeletrônica ligando um grupogrupo doadordoador dede elétronselétrons (grupo alquila,
por exemplo).
� Analisemos alguns dados:
BasicidadeBasicidade de de CompostosCompostos NitrogenadosNitrogenados
DQOI - UFC115
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BasicidadeBasicidade de de CompostosCompostos NitrogenadosNitrogenados
DQOI - UFC116
� Todas as aminasaminas são maismais básicasbásicas do que a amônia.
pKpKaHaHmaior maior �� áciácido conjugado mais fraco do conjugado mais fraco �� Base mais forteBase mais forte
� Todas as aminasaminas 22asas são maismais básicasbásicas do que as aminasaminas 11asas .
� Maioria das aminasaminas 33asas são menosmenos básicasbásicas do que as aminasaminas 11asas.Basicidade: Basicidade: amônia amônia << aminasaminas 33as as < < aminasaminas 11asas < < aminasaminas 22asas
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�� ComoComo explicarexplicar esteeste desviodesvio dodo comportamento?comportamento?
� A basicidade observada resulta de uma combinação de doisdois efeitosefeitos:
1) o aumento da disponibilidade do par de elétrons livres e a estabilizaçãoestabilização
dada cargacarga resultanteresultante positivapositiva, o que aumentaaumenta comcom aa substituiçãosubstituição
sucessivasucessiva dede átomosátomos dede hidrogêniohidrogênio porpor gruposgrupos alquilaalquila.
BasicidadeBasicidade de de CompostosCompostos NitrogenadosNitrogenados
Basicidade: Basicidade: amônia amônia << aminasaminas 33as as < < aminasaminas 11asas < < aminasaminas 22asas
DQOI - UFC117
2) a estabilizaçãoestabilização devidodevido àà solvataçãosolvatação, uma parte importante parte da qual
é devido à formação de ligação de hidrogênio, e este efeito diminuidiminui comcom
oo aumentoaumento dodo númeronúmero dede gruposgrupos alquilaalquila.
maior estabilização da carga positiva pela doação de elétrons dos grupos alquilamaior estabilização da carga positiva pela doação de elétrons dos grupos alquila
maior estabilização da carga positiva pela ligação de hidrogênio com o solventemaior estabilização da carga positiva pela ligação de hidrogênio com o solvente
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BasicidadeBasicidade de de CompostosCompostos NitrogenadosNitrogenados
Basicidade: Basicidade: amônia amônia << aminasaminas 33as as < < aminasaminas 11asas < < aminasaminas 22asas
DQOI - UFC118
maior estabilização da carga positiva pela doação de elétrons dos grupos alquilamaior estabilização da carga positiva pela doação de elétrons dos grupos alquila
maior estabilização da carga positiva pela ligação de hidrogênio com o solventemaior estabilização da carga positiva pela ligação de hidrogênio com o solvente
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AmôniaAmônia x x AminasAminas 11asas
Basicidade: Basicidade: amônia amônia << aminasaminas 11asas
DQOI - UFC119
maior estabilização da carga positiva pela doação de elétrons dos grupos alquilamaior estabilização da carga positiva pela doação de elétrons dos grupos alquila
maior estabilização da carga positiva pela ligação de hidrogênio com o solventemaior estabilização da carga positiva pela ligação de hidrogênio com o solvente
pKpKaHaHmaior maior �� áciácido conjugado mais fraco do conjugado mais fraco �� Base mais forteBase mais forte
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AminasAminas 11asas x x AminasAminas 22asas
Basicidade: Basicidade: aminasaminas 11asas << aminasaminas 22asas
DQOI - UFC120
maior estabilização da carga positiva pela doação de elétrons dos grupos alquilamaior estabilização da carga positiva pela doação de elétrons dos grupos alquila
maior estabilização da carga positiva pela ligação de hidrogênio com o solventemaior estabilização da carga positiva pela ligação de hidrogênio com o solvente
pKpKaHaHmaior maior �� áciácido conjugado mais fraco do conjugado mais fraco �� Base mais forteBase mais forte
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AminasAminas 11asas x x AminasAminas 33asas
Basicidade: Basicidade: aminasaminas 33asas << aminasaminas 11asas
DQOI - UFC121
maior estabilização da carga positiva pela doação de elétrons dos grupos alquilamaior estabilização da carga positiva pela doação de elétrons dos grupos alquila
maior estabilização da carga positiva pela ligação de hidrogênio com o solventemaior estabilização da carga positiva pela ligação de hidrogênio com o solvente
pKpKaHaHmaior maior �� áciácido conjugado mais fraco do conjugado mais fraco �� Base mais forteBase mais forte
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ExercícioExercício
A ordemordem dede basicidadebasicidade para determinadas butilaminasbutilaminas emem clorobenzenoclorobenzeno é a
seguinte:
Todavia, emem águaágua a ordem é diferente:
NH2Bu N
Bu
Bu
H N
BuBu
Bu
DQOI - UFC122
JustifiqueJustifique estaesta diferençadiferença dede basicidadebasicidade nosnos diferentesdiferentes solventessolventes..
NH2Bu N
Bu
Bu
HN
BuBu
Bu
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BasicidadeBasicidade de de CompostosCompostos NitrogenadosNitrogenados
EfeitosEfeitos queque diminuemdiminuem aa densidadedensidade eletrônicaeletrônica nono nitrogênionitrogênio..
� O parpar dede elétronselétrons nono nitrogênionitrogênio seráserá menosmenos disponíveldisponível para protonação, e a
aminaamina menosmenos básicobásico, se:
� o átomo de nitrogênio estiver ligado a um grupogrupo elétronelétron retiradorretirador.
� o par de elétrons livres está em um orbitalorbital hibridizadohibridizado spsp ouou spsp22.
� o par de elétrons livres esteja conjugadoconjugado comcom umum grupogrupo retiradorretirador dede
DQOI - UFC123
� o par de elétrons livres esteja conjugadoconjugado comcom umum grupogrupo retiradorretirador dede
elétronselétrons.
� o par de elétrons livres está envolvidoenvolvido nana manutençãomanutenção dada
aromaticidadearomaticidade dada moléculamolécula.
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BasicidadeBasicidade de de CompostosCompostos NitrogenadosNitrogenados
EfeitosEfeitos queque diminuemdiminuem aa densidadedensidade eletrônicaeletrônica nono nitrogênionitrogênio..
� O parpar dede elétronselétrons nono nitrogênionitrogênio seráserá menosmenos disponíveldisponível para protonação, e a
aminaamina menosmenos básicobásico, se:
� o átomo de nitrogênio estiver ligado a um grupogrupo elétronelétron retiradorretirador.
DQOI - UFC124
pKpKaHaHmaior maior �� áciácido conjugado mais fraco do conjugado mais fraco �� Base mais forteBase mais forte
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BasicidadeBasicidade de de CompostosCompostos NitrogenadosNitrogenados
EfeitosEfeitos queque diminuemdiminuem aa densidadedensidade eletrônicaeletrônica nono nitrogênionitrogênio..
� O parpar dede elétronselétrons nono nitrogênionitrogênio seráserá menosmenos disponíveldisponível para protonação, e a
aminaamina menosmenos básicobásico, se:
� o par de elétrons livres está em um orbitalorbital hibridizadohibridizado spsp ouou spsp22.
DQOI - UFC125
pKpKaHaHmenor menor �� áciácido conjugado mais forte do conjugado mais forte �� Base mais fracaBase mais fraca
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BasicidadeBasicidade de de CompostosCompostos NitrogenadosNitrogenados
EfeitosEfeitos queque diminuemdiminuem aa densidadedensidade eletrônicaeletrônica nono nitrogênionitrogênio..
� O parpar dede elétronselétrons nono nitrogênionitrogênio seráserá menosmenos disponíveldisponível para protonação, e a
aminaamina menosmenos básicobásico, se:
� o par de elétrons livres esteja conjugadoconjugado comcom umum grupogrupo retiradorretirador
dede elétronselétrons.
DQOI - UFC126
pKpKaHaHmenor menor �� áciácido conjugado mais forte do conjugado mais forte �� Base mais fracaBase mais fraca
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BasicidadeBasicidade de de CompostosCompostos NitrogenadosNitrogenados
EfeitosEfeitos queque diminuemdiminuem aa densidadedensidade eletrônicaeletrônica nono nitrogênionitrogênio..
� O parpar dede elétronselétrons nono nitrogênionitrogênio seráserá menosmenos disponíveldisponível para protonação, e a
aminaamina menosmenos básicobásico, se:
� o par de elétrons livres esteja conjugadoconjugado comcom umum grupogrupo retiradorretirador
dede elétronselétrons.
DQOI - UFC127
pKpKaHaHmenor menor �� áciácido conjugado mais forte do conjugado mais forte �� Base mais fracaBase mais fraca
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BasicidadeBasicidade de de CompostosCompostos NitrogenadosNitrogenados
� o par de elétrons livres está envolvidoenvolvido nana manutençãomanutenção dada aromaticidadearomaticidade dada
moléculamolécula.
DQOI - UFC128
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BasicidadeBasicidade de de CompostosCompostos NitrogenadosNitrogenados
� o par de elétrons livres está envolvidoenvolvidonana manutençãomanutenção dada aromaticidadearomaticidade dada
moléculamolécula.
DQOI - UFC129
pKpKaHaHmenor menor �� áciácido conjugado mais forte do conjugado mais forte �� Base mais fracaBase mais fraca
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pKpKaHaHss
DQOI - UFC130
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pKpKaHaHss
DQOI - UFC131
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ExercíciosExercícios
1) Cada um dos seguintes pares de compostos sofre uma reação ácido-base de
Brønsted para que o equilíbrio está para a direita. DêDê osos produtosprodutos dede cadacada reação,reação, ee
identifiqueidentifique oo ácido,ácido, aa base,base, oo ácidoácido conjugadoconjugado ee aa basebase conjugadaconjugada.
DQOI - UFC132
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ExercíciosExercícios
2) O pKa de metanol (CH3OH) e methanethiol (CH3SH) são 16 e 11, respectivamente.
Que é mais básico, ou KOCH3 KSCH3?
DQOI - UFC133
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ExercíciosExercícios
3) Desenhe o ácidoácido conjugadoconjugado de cada um dos seguintes compostos:
DQOI - UFC134
4) Desenhe a basebase conjugadaconjugada de cada um dos seguintes compostos:
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ExercíciosExercícios
4) Complete as equações químicas:
DQOI - UFC135
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ExercíciosExercícios
5) Complete as equações químicas:
DQOI - UFC136
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ExercíciosExercícios
6) Indique a base mais forte em cada um dos pares:
DQOI - UFC137
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7) Indique o compostocomposto maismais ácidoácido em cada par que segue.
ExercícioExercício
DQOI - UFC138
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8) Para cada um dos seguintes compostos em ordemordem decrescentedecrescente de acidez.
ExercícioExercício
DQOI - UFC139
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ExercícioExercício
9) Liste os seguintes compostos em indique qual é a basebase maismais forteforte..
DQOI - UFC140
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ExercícioExercício
10) Indique o produto formado em cada uma das reações:
DQOI - UFC141
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ExercícioExercício
11) Indique o produto formado na reação de cada um dos substratos com o íon
hidróxido:
DQOI - UFC142
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ExercícioExercício
12) Dê os produtos das seguintes reações ácido-base, e indique se os reagentes ou os
produtos serão favorecidos em equilíbrio.
DQOI - UFC143
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ExercícioExercício
13) a) Liste os seguintes ácidos carboxílicos em ordem decrescente de acidez:
b) Como é que a presença de um substituinte electronegativo, como Cl afeta a acidez
de um ácido carboxílico?
DQOI - UFC144
c) Como é que a localização do substituinte afeta a acidez de um ácido carboxílico?
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ExercícioExercício
14) Para cada um dos seguintes pares de reações, indique qual terá uma constante de
equilíbrio mais favorável (ou seja, favorecerá produtos):
DQOI - UFC145
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ExercícioExercício
15) Como você pode separar uma mistura dos seguintes compostos? Os reagentes
disponíveis são éter, água, 1,0 M HCl, e 1,0 M NaOH.
DQOI - UFC146
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ExercícioExercício
16) Desenhe o ácido conjudado de cada uma das espécies:
DQOI - UFC147
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ExercícioExercício
17) Desenhe o base conjugada mais estável de cada uma das espécies:
DQOI - UFC148
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ExercícioExercício
18) Qual das seguintes espécies pode se comportar como um ácido de Lewis?
DQOI - UFC149
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ExercícioExercício
19) Qual das seguintes espécies pode se comportar como uma base de Lewis?
DQOI - UFC150
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ExercícioExercício
20) Em cada par, indique qual a base mais forte.
DQOI - UFC151
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ExercícioExercício
21) Arranje os compostos em ordem crescente de força de acidez.
DQOI - UFC152
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ExercícioExercício
22) Arranje os compostos em ordem crescente de força de basicidade.
DQOI - UFC153
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ExercícioExercício
23) Arranje os compostos em ordem crescente de força de acidez.
DQOI - UFC154
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ExercícioExercício
24) Indique o sentido que será favorecido em cada uma das seguintes reações.
DQOI - UFC155
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ExercícioExercício
25) Complete as equações e indique o sentido que será favorecido.
DQOI - UFC156
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ExercícioExercício
26) Identifique o hidrogênio mais ácido em cada um dos compostos.
DQOI - UFC157
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ExercícioExercício
27) Escreva a estrutura dos produtos formados em cada uma das reações que
seguem.
DQOI - UFC158
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ExercícioExercício
28) Explique qual é o mais básico:
DQOI - UFC159
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ExercícioExercício
29) Explique porque ocorre a protonação no oxigênio e não no nitrogênio.
DQOI - UFC160