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N O SS O S IT E: w w w .p or ta lim pa ct o. co m .b r KL 120410 PROT: 3389 ACIDEZ E BASICIDADE PROF:. EQUIPE QUÍMICA CO NT EÚ DO - 20 11 06 4 CONTEÚDO PROGRAMÁTICO IMPACTO: A Certeza de Vencer!!! FORÇAS DOS ÁCIDOS E DAS BASES Podemos medir, experimentalmente, a força de um ácido ou uma base, através de suas constantes de ionização (Ki), sendo que se medirmos a constante de ionização de um ácido daremos a ela o nome de CONSTANTE DE ACIDEZ (Ka), se for uma base denominaremos CONSTANTE DE BASICIDADE (Kb). Estas constantes são diretamente proporcionais ao caráter ácido ou básico, respectivamente, do composto, e são calculadas da seguinte forma. Para uma solução aquosa diluída de ácido acético, a 25 °C e 1 atm, a constante de acidez é calculada pela expressão abaixo: (IONIZAÇÃO: ACIDO DE ARRHENIUS). Os ácidos carboxílicos, fenóis e álcoois podem liberar H+. Podemos comparar as tendências para essas ionizações acontecerem, usando os valores de Ka do ácido acético (acima), fenol comum, água e etanol. Nota: O Ka da água na verdade é denominado como produto iônico da água (Kw). Quanto maior for o Ka mais deslocado para direita estará esse equilíbrio, ou seja, maior será a tendência de o ácido sofrer ionização, liberando H+. ASSIM, PODEMOS DIZER QUE UM ÁCIDO É TANTO MAIS FORTE QUANTO MAIOR SUA CONSTANTE DE IONIZAÇÃO KA. Os valores mostram que os compostos seguem a seguinte ORDEM CRESCENTE DE ACIDEZ: Na química orgânica, como já sabemos que as AMINAS SÃO DERIVADAS DA AMÔNIA substituindo um, dois ou três dos átomos de hidrogênio por grupos orgânicos. Dessa forma também apresenta caráter básico tal qual a amônia. De acordo com o conceito ácido – base de Bronsted e Lowry, podemos classificar a água como ácido [pois doou H+ (Próton)] e Metanamina como base [pois recebeu H+ (Próton)]. De forma análoga, podemos calcular a constante de basicidade para uma solução aquosa diluída de Metanamida, a 25 ° C e 1 atm. É comum, expressarmos a acidez e basicidade de um composto pelos seus potenciais da constante de acidez (pKa) e basicidade (pKb). Observe as seguintes formulas abaixo. FATORES INDUTIVOS. Como já vimos anteriormente à força de um ácido ou uma base está associada à tendência de doar ou receber prótons, respectivamente. Baseado nisto, tanto mais forte será um ácido quanto mais fraca for à ligação entre o próton (H+) e a molécula do ácido. E em relação ao caráter básico, tanto mais forte ele será quanto maior for à densidade eletrônica em torno do átomo que recebe o próton (H+). Existem substituinte que, quando presentes na estrutura de um ácido tornam a ligação (O-H) mais fraca aumentando o caráter ácido, outros elevam a densidade eletrônica em torno do átomo de nitrogênio nas aminas, aumentando o caráter básico. FATOR INDUTIVO NEGATIVO (I OU Is-) - Do inglês Indution stact. São fatores indutivos que por serem elétrons-atraentes, ou tornam a ligação com o próton mais fraca AUMENTANDO A ACIDEZ ou diminuindo a densidade eletrônica em torna do nitrogênio das aminas, DIMINUINDO O SEU CARÁTER BÁSICO. VEJAMOS ALGUNS EXEMPLOS: O ácido cloro-acético é mais forte do que ácido acético devido o efeito I- do cloro. O Flúor-acético é mais forte que o cloro-acético devido o flúor ser mais eletronegativo que o cloro. O Dicloro-acético é mais forte que o cloro-acético devido possuir maior quantidade de fatores I -. O ácido 2-Cloro propanóico e mais forte que o 3 cloro-propanóico, devido o cloro estar mais próximo da ligação do próton (H+). ACIDEZ E BASICIDADE NA QUIMICA ORGÂNICA Ka = [CH3 – COO-] . [H3O+] → Ka = 1,8 x 10-5 [H3C – COOH] Ar - COOH > R – COOH > Ar – OH > H2O > R - OH Kb = [CH3 – NH3+] . [OH-] → Kb = 1,8 x 10-5 [H3C – NH2] pKb = - log Kb pKa = - log Ka Os principais fatores I- são: - F, -Cℓ; - Br; -I;(halogênios) - NO2 (grupo nitro); -OH(hidroxila) ; -O-R (radical alcoxi) ; -- CH=CH2 (vinil);- C6H5 (fenil): N O SS O S IT E: w w w .p or ta lim pa ct o. co m .b r CO NT EÚ DO - 20 11 REVISÃO IMPACTO - A CERTEZA DE VENCER!!! FATOR INDUTIVO POSITIVO (I OU Is+) - Do inglês Indution stact. São fatores indutivos que por serem elétrons-repelentes, ou tornam a ligação com o próton mais forte DIMINUINDO A ACIDEZ ou aumentam densidade eletrônica em torna do Nitrogênio das aminas, AUMENTANDO O SEU CARÁTER BÁSICO. VEJAMOS ALGUNS EXEMPLOS: pKb = 3,23 pKb = 3,36 pKb = 4,20 Dimetilamina é uma base mais forte que a metilamina, devido a ela possuir dois fatores I+. No entanto a trimetilamina, apesar de possuir três fatores I+ é uma base mais fraca que a metilamina, isto se deve ao fato de os três grupos CH3 provocarem um impedimento espacial (Efeito Estérico) sobre o átomo de nitrogênio, dificultando a captura do próton pelo mesmo. O ácido Proprionico é mais fraco que o acético, devi possuir um fator I+ (-C2H5) mais intenso. QUESTÃO 01 (UFPA) Considere as substâncias: A ordem crescente de acidez é: a) 2,4,1,3 b) 4,2,3,1 c) 2,1,4,3 d) 1,2,3,4 QUESTÃO 02 (UFRS/2006) Considere a tabela a seguir, que apresenta os valores de pKa e da temperatura de ebulição de três compostos. Os compostos A, B e C podem ser, respectivamente, a) fenol - ácido acético - etanol. b) ácido acético - fenol - etanol. c) etanol - fenol - ácido acético. d) fenol - etanol - ácido acético. e) ácido acético - etanol – fenol QUESTÃO 03 (UFES/2004) Um ácido carboxílico será tanto mais forte, quanto mais estável for sua base conjugada (carboxilato). A base conjugada é normalmente estabilizada pela presença de grupos retiradores de elétrons adjacentes à carbonila, que tendem a reduzir, por efeito indutivo, a densidade de carga sobre o grupo carboxilato. Baseado nessas afirmações, assinale a alternativa que apresenta o ácido mais forte: a) CH3COOH b) CℓCH2COOH c) CℓCH2CH2COOH d) Cℓ2CHCOOH e) HCOOH QUESTÃO 04 (UFRRJ/2000) O odor característico de peixe resulta da liberação de metilamina, que é uma base orgânica. Na cozinha é comum o uso de limão para minimizar esse odor, o que se fundamenta na reação de neutralização da amina, devido ao pH ácido do suco do limão: Utilizando o critério de basicidade dos compostos orgânicos nitrogenados, ao colocarmos as substâncias anteriores em ordem decrescente de basicidade, obteremos a seguinte ordenação para os compostos: a) II, III, I. b) I, II, III. c) lI, I, III. d) III, Il, l. e) I, III, II. QUESTÃO 05 (UFSCAR/2005) O caráter ácido dos compostos orgânicos difere bastante um dos outros. Uma comparação da acidez pode ser feita por meio das estruturas e das constantes de ionização, Ka. Os valores das constantes ao redor de 10-42, 10-18 e 10-10 podem ser atribuídos, respectivamente, a a) fenóis, álcoois e alcanos. b) fenóis, alcanos e álcoois. c) álcoois, fenóis e alcanos. d) alcanos, fenóis e álcoois. e) alcanos, álcoois e fenóis. QUESTÃO 06 (UFPA) Assinale a alternativa em que os ácidos carboxílicos abaixo estão em ordem crescente de acidez; a) I,V,III,IV,II c) I,III,V,IV,II b) II,IV,III,V,I d) II,IV,V,III,I e) I,II,IV,V QUESTÃO 07 (UFPE/2003)Ácidos orgânicos são utilizados na indústria química e de alimentos, como conservantes, por exemplo. Considere os seguintes ácidos orgânicos: A ordem crescente de acidez destes compostos em água é: a) I < II < III b) II < I < III c) III < II < I d) II < III < I e) I < III < II EXERCITANDO Agora é sua vez! Teste seus conhecimentos. Os principais fatores I+ são: -CH3; -CH2 – CH3 ; -CH2 – CH2 - CH3 etc. Sendo proporcional a intensidade desses fatores ao número de carbonos do fator I+ I -CH3CH2COOH II –CF3COOH III-CℓCH2COOH IV – CCℓ3COOH V-CℓCH2CH2COOH
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