Ácidos e Bases em Química Orgânica

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ÁCIDOS E BASES EM QUÍMICA
ORGÂNICA
Paulo Henrique Barcellos França
Maceió, 2014
UNIVERSIADE FEDERAL DE ALAGOAS
ESCOLA DE ENFERMAGEM E FARMÁCIA
REAÇÕES DE ASSOCIAÇÃO COM
COMPOSTOS DEFICIENTES EM ELÉTRONS
 Átomos que apresentam menos de um octeto
 Podem reagir como ácidos de Lewis para preencher o octeto 
da camada de valência
REAÇÕES DE ASSOCIAÇÃO COM
COMPOSTOS DEFICIENTES EM ELÉTRONS
 O conceito de ácidos e bases de Lewis
 Os elétrons fluem do doador (base) para o receptor (ácido)
REAÇÕES DE DESLOCAMENTO DE
ELÉTRONS
 Nem todos os receptores são deficientes em elétrons
 Um par de elétrons deve deixar previamente o átomo que
recebe o par de elétrons
 Preserva a regra do octeto
REAÇÕES DE DESLOCAMENTO DE
ELÉTRONS
 Envolve a movimentação de dois pares de elétrons
 Atenção para a conservação da carga total
REAÇÕES DE DESLOCAMENTO DE
ELÉTRONS
 O par de elétrons doados podem ser provenientes de uma
ligação
 Movimentos de elétrons, não de núcleos!
REAÇÕES DE DESLOCAMENTO DE
ELÉTRONS
 Cada reação que envolve pares de elétrons pode ser
enquadrada em duas categorias:
1. Reação de associação entre uma base de Lewis e um
composto deficiente em elétrons
2. Reações de deslocamento de pares de elétrons
 Pode haver combinação entre os dois tipos
ÁCIDOS E BASES DE BRØNSTED-LOWRY
 Ácido de Brønsted: espécie que doa próton
 Base de Brønsted: espécie que recebe próton
 Uma reação ácido-básica de Brønsted é um deslocamento
de par de elétrons em um hidrogênio
ÁCIDOS E BASES DE BRØNSTED-LOWRY
 Quando um ácido de Brønsted perde um próton, sua base
conjugada é formada
 Quando uma base de Brønsted recebe um próton, seu ácido
conjugado é formado
ÁCIDOS E BASES DE BRØNSTED-LOWRY
 Compostos que podem atuar tanto como uma base como um
ácido são denominados anfóteros
 Deve-se observar o comportamento da espécie em uma
reação para que se possa classificar como um ácido ou uma
base
ÁCIDOS E BASES DE BRØNSTED-LOWRY
 O conceito ácido-base de Brønsted-Lowry é central a muitas
reações em química orgânica
 Comparem as duas reações:
NUCLEÓFILOS E ELETRÓFILOS
 Nucleófilo = Base de Lewis
NUCLEÓFILOS E ELETRÓFILOS
 Eletrófilo = Ácido de Lewis
 O átomo que recebe o par de elétrons
GRUPO ABANDONADOR
 O grupo ou átomo que recebe elétrons resultantes da
quebra de uma ligação
 Grupo de saída x nucleófilo
FORÇA DE ÁCIDOS DE BRØNSTED
 Uma medida da extensão de transferência de próton a uma
base de Brønsted
 A constante de equilíbrio é:
FORÇA DE ÁCIDOS DE BRØNSTED
 Como [H2O] permanece virtualmente constante:
 Cada ácido tem sua própria constante de dissociação
 Um Ka maior indica que mais prótons são transferidos
FORÇA DE ÁCIDOS DE BRØNSTED
FORÇA DE BASES DE BRØNSTED
 Diretamente relacionada ao pKa do ácido conjugado
Ex.: HF e F-
NH4
+ e NH3
 Se uma base é fraca, seu ácido conjugado é forte
 Se uma base é forte, seu ácido conjugado é fraco
EQUILÍBRIO EM REAÇÕES ÁCIDO-BASE
 Pode ser determinado comparando-se o pKa de ambos os
ácidos
 O lado com o ácido e a base mais fracos é favorecido
EQUILÍBRIO EM REAÇÕES ÁCIDO-BASE
 Estimativa da constante de equilíbrio
 Considere o equilíbrio
ENERGIA LIVRE E EQUILÍBRIO QUÍMICO
 Ka está relacionado à diferença de energia livre padrão
entre produtos e reagentes
 Para a constante de equilíbrio
ENERGIA LIVRE E EQUILÍBRIO QUÍMICO
 Rearranjando a relação anterior
 Keq é exponencialmente dependente de DGº
 Pequenas mudanças em DGº  grande alteração
em Keq
 Se DGº < 0, então Keq > 1
 Se DGº > 0, então Keq < 1
ENERGIA LIVRE E EQUILÍBRIO QUÍMICO
RELAÇÃO ENTRE ESTRUTURA E ACIDEZ
 Efeito do elemento
RELAÇÃO ENTRE ESTRUTURA E ACIDEZ
 A ionização de um ácido pode ser dividida em 3 etapas
(Primeira Lei da Termodinâmica)
RELAÇÃO ENTRE ESTRUTURA E ACIDEZ
 Efeito do elemento
RELAÇÃO ENTRE ESTRUTURA E ACIDEZ
 Efeito da carga
 Espécies carregadas positivamente atraem mais fortemente
elétrons do que espécies neutras
Ex.:
pKa H3O+ = -1.7
pKa H2O = 15.7
RELAÇÃO ENTRE ESTRUTURA E ACIDEZ
 Efeito Polar
 A base conjugada é estabilizada por ressonância (efeito
mesomérico)
RELAÇÃO ENTRE ESTRUTURA E ACIDEZ
 DGº e Ka são diretamente proporcionais
 A diminuição da energia livre padrão de uma base
conjugada torna o ácido conjugado mais forte
RELAÇÃO ENTRE ESTRUTURA E ACIDEZ
 Substituintes eletronegativos aumentam a acidez de ácidos
carboxílicos (efeito indutivo)
 Lei eletrostática
RELAÇÃO ENTRE ESTRUTURA E ACIDEZ
 Halogênios e outros grupos eletronegativos exercem um
efeito polar retirador de elétrons
 Diminui o pKa
 Outros grupos podem exercer um efeito polar doador de
elétrons
 Aumenta o pKa
EFEITO NIVELADOR
 A escolha do solvente limita a faixa de pKa que se pode usar
 A base mais forte em solução aquosa é o íon hidróxido (HO-)
enquanto que o ácido mais forte em solução aquosa é o íon
hidrônio (H3O
+)
 Adição de bases mais fortes apenas resulta em maior
quantidade de íons hidróxido
 Adição de ácidos mais fortes somente resulta em maior
quantidade de íons hidrônio
REFERÊNCIA BIBLIOGRÁFICA
 LOUDON, M. Organic Chemistry. 5. ed. Roberts 
and Company: 2009.