1 Orgânica Ácidos e Bases

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Fundamentos de Química Orgânica e 
Química Orgânica I
Profa. Valéria Regina de Souza Moraes
Adaptado do livro:
Janice Gorzynski Smith,
Organic Chemistry, 3rd Ed., McGraw-Hill, 2011
CONCEITOS BÁSICOS:
ACIDEZ E BASICIDADE
2
Acidez e Basicidade de Compostos Orgânicos
Conceitos Básicos
Definições: Svante August Arrhenius (Nobel 1903)
• Em 1884, Arrhenius (Suécia) propôs estas definições: 
• ácido: uma substância que produz íons H3O
+ em solução 
aquosa.
• base: uma substância que produz íons OH- em solução 
aquosa.
• Esta definição de um ácido é uma pequena modificação da
definição original de Arrhenius, a qual foi que um ácido
aumenta [H+] e base aumenta [HO-] em solução aquosa.
• Hoje sabemos que H+ reage imediatamente com uma 
molécula de água para dar um íon hidrônio.
H
+
( aq) + H2O( l) H3 O
+
( aq)
Hydronium ioníon hidrônio
3
Acidez e Basicidade de Compostos Orgânicos
Conceitos Básicos
Definições: Brønsted–Lowry (1923)
• Ácido: um doador de próton.
• Base: um aceptor próton.
+
Proton 
 donor
 Proton
acceptor
-
O H
H
OH
H
O HH + +O H H
+
Proton
acceptor
Proton
donor
+
O H
H
OH
H
N H
H
H
H
H
H + +N H H
: :
:
: :
:
::
: :
::
doador de
próton
aceptor de
próton
doador de
próton
aceptor de
próton
4
Acidez e Basicidade de Compostos Orgânicos
Conceitos Básicos
Definições: Brønsted–Lowry
– Definições de Brønsted-Lowry não requerem água como reagente.
– Considere a seguinte reação entre ácido acético e amônia.
NH4
+
CH3 COOH CH3 COO
-
NH3+ +
Acetic acid Ammonia
(acid)
conjugate acid-base pair
Acetate 
ion
Ammonium
ion
(base) (conjugate base
acetic acid)
(conjugate acid
of ammonia)
conjugate acid-base pair
íon acetato 
(base conjugada 
do ácido acético)
íon amônio 
(ácido conjugado 
da amônia)
amôniaÁcido acético
(ácido)
5
Acidez e Basicidade de Compostos Orgânicos
Conceitos Básicos
Definições: Brønsted–Lowry
– Podemos usar setas curvas para mostrar o fluxo de elétrons
numa reação ácido-base.
 CH3 -C-O
O
H N H
H
H
 CH3 -C-O 
-
O
H-N-H
H
H
+ +
Acetic acid
(proton donor)
Acetate ion
:
:: : : :: : : :
Ammonia
(proton acceptor)
Ammonium
ionácido acético
(doador de próton)
amônia
(aceptor de próton)
íon acetato íon amônio
6
Acidez e Basicidade de Compostos Orgânicos
Conceitos Básicos
Definições: Brønsted–Lowry
• Base conjugada: a espécie formada a partir de um ácido quando
ele doa um próton para uma base.
• Ácido conjugado: a espécie formada a partir de uma base quando
ele aceita um próton de um ácido.
• Reação ácido-base: uma reação de transferência de próton.
• Par ácido-base conjugado: qualquer par de moléculas ou íons
que pode ser interconvertido por transferência de um próton.
HCl(aq) H2O( l) Cl
-
(aq) H3 O
+
(aq)+ +
WaterHydrogen
chloride
Hydronium
ion
Chloride
ion
(base)(acid) (conjugate
acid of H2O)
(conjugate
base of HCl)
conjugate acid-base pair
conjugate acid-base pair
cloreto de 
hidrogênio
(ácido)
íon cloreto 
(base conjugada 
do HCl)
íon hidrônio 
(ácido conjugado 
da H2O)
água
7
Reações Ácido/Base de Brønsted–Lowry
• Reação ácido-base de Brønsted–Lowry: transferência de um H+ de 
um ácido para uma base.
• A, deficiente em e-; B:, rico em e- (2e- não-ligante & 2e- em ligação p)
• Par ácido conjugado & base conjugada
• Movimento de 2e- : seta curvada
• Uma reação em equilíbrio: seta dupla
Acidez e Basicidade de Compostos Orgânicos
Conceitos Básicos
Convenção:
8
Reações Ácido-Base de Brønsted–Lowry: Exemplos
Acidez e Basicidade de Compostos Orgânicos
Conceitos Básicos
9
Ácido/Base de Brønsted–Lowry
Acidez e Basicidade de Compostos Orgânicos
Conceitos Básicos
10
Algumas moléculas contêm ambos “H” e 2e- podem ser ácidos ou 
bases (anfótero).
Ácido/Base de Brønsted–Lowry: Exemplos
Acidez e Basicidade de Compostos Orgânicos
Conceitos Básicos
OH OCH3
OH O
O
codeína
heroína
11
Acidez e Basicidade de Compostos Orgânicos
Conceitos Básicos
Definições: Brønsted–Lowry
• Muitas moléculas orgânicas têm dois ou mais sítios que podem
atuar como aceptores de próton.
 Aqui, vamos limitar a discussão a ácidos carboxílicos, ésteres e
amidas.
 Questão 1: Identifique o ácido, a base e o par ácido-base
conjugado.
 Questão 2: Qual produto é formado, A ou B na reação
ácido-base?
CH3 -C-O-H
O
+ H2 SO4 CH3 -C-O-H
H
O
+
CH3 -C-O-H
H
O
+
+ HSO4
-
or
A
(protonation 
on the 
carbonyl oxygen)
B
(protonation 
on the
hydroxyl oxygen)
protonação
No “O” da carbonila
protonação
No “O” da hidroxila
12
Acidez e Basicidade de Compostos Orgânicos
Conceitos Básicos
Definições: Brønsted–Lowry
 Para protonação no oxigênio carbonílico, podemos escrever 3
estruturas contribuintes.
 Em 2 delas, a carga positiva está no “O”, numa outra (A-2) a
carga está localizada no “C”.
 A-1 e A-3 fazem maior contribuição porque todos os átomos têm
octeto completo.
 a carga positiva está deslocalizada sobre 3 átomos com o maior
compartilhamento sobre dois “O” equivalentes.
++
CH3 -C-O-H
O
H
CH3 -C-O-H
O
H
CH3-C
O
H
++
CH3-C-O-H
O
CH3 -C=O-H
O
H
CH3 -C=O-H
O
H
+
A-1
(C and O have
complete octets)
A-2
(C has incomplete 
octet)
A-3
(C and O have
complete octets)
“C” e “O” possuem 
octeto completo
“C” e “O” possuem 
octeto completo
“C possui octeto 
incompleto
1
3
Acidez e Basicidade de Compostos Orgânicos
Conceitos Básicos
Definições: Brønsted–Lowry
 Para protonação no “O” da hidroxila, podemos escrever 2
estruturas contribuintes.
 B-2 faz uma menor contribuição por causa da separação de carga
e cargas positivas adjacentes (NÃO DEVE SER DESENHADA!).
 portanto, concluímos que a protonação de um ácido carboxílico
ocorre preferencialmente sobre o “O” da carbonila.
CH3 -C-O-H
O
H
+
B-1
CH3 -C-O-H
O
H
+
+
B-2
(charge separation and
adjacent positive charges)
(separação de cargas e 
adjacentes a cargas positiva)
14
Acidez e Basicidade de Compostos Orgânicos
Conceitos Básicos
Definições: Brønsted–Lowry
• Exercício: A transferência de próton para um grupo amida ocorre
preferencialmente no “O” ou no “N” da amida?
CH3 -C-N-H
H
O
+ HCl
+
CH3 -C-N-H
O
H
H
H
CH3-C-N-H
H
O
+
+ Cl 
-
or
A
(protonation 
on the
amide oxygen)
B
(protonation 
on the
amide nitrogen)
Acetamide
(an amide)acetamida
(uma amida)
protonação
No “O” da amida
protonação
No “N” da amida
ou
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• Força Ácida: a tendência de um ácido doar um H+
• Quanto mais forte é o ácido, mais facilmente doa um H+
Força Ácida (pKa)
Acidez e Basicidade de Compostos Orgânicos
Conceitos Básicos
16
Equilíbrio Ácido–Base & Constante de Acidez (Ka)
1. Acidez é medida através de uma constante de equilíbrio (Keq).
2. Quando um ácido de Brønsted–Lowry H–A é dissolvido em água
(2) Constante de Acidez (Ka) 
= constante (55,5 mol/L)
(1) Constante de equilíbrio
Acidez e Basicidade de Compostos Orgânicos
Conceitos Básicos
17
Equilíbrio Ácido–Base & Constante de Acidez: Ka e pKa
Acidez e Basicidade de Compostos Orgânicos
Conceitos Básicos
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Exemplos de acidez de alguns compostos orgânicos
Acidez e Basicidade de Compostos Orgânicos
Conceitos Básicos
19
Exemplos de acidez de alguns compostos orgânicos
Conceitos Básicos
HI I
-
HBr Br
-
HCl Cl
-
H2 SO4 HSO4
-
H2 OH3 O
+
H3 PO4H2 PO4
-
C6H5 COOH C6H5 COO
-
CH3COOH CH3COO
-
H2 CO3 HCO3
-
H2 S HS
-
NH3NH4
+
C6H5 OH C6H5 O
-
HCO3
-
CO3
2 -
CH3NH2CH3NH3
+
H2 O HO
-
CH3CH2OH CH3CH2O
-
HC CH HC C
-
H2 H
-
NH3 NH2
-
CH2 =CH2 CH2 =CH
-
CH3CH3 CH3CH2
-
Acid Formula pKa Conjugate Base
Ethane
Ammonia
Ethanol
Water
Bicarbonate ion
Phenol
Ammonium ion
Carbonic acid
Acetic acid
35
25
Benzoic acid
Phosphoric acid
Sulfuric acid
Hydrogen chloride
Hydrogen bromide
Hydrogen iodide
51
38
10.33
15.7
15.9
4.76
6.36
9.24
9.95
-5.2
-7
-9
-8
4.19
2.1
-1.74Hydronium ion
Stronger
conjugate 
base
Weaker
conjugate 
base
Weaker
 acid
Stronger
 acid
Methylammonium ion 10.64
Hydrogen sulfide 7.04
Acetylene
Hydrogen
Ethylene 44
20
• A posição do equilíbrio depende da força relativa de ácidos e
bases.
• Equilíbrio sempre favorece a formação do ácido e base mais fraco.
Reações Ácido–Base
Acidez e Basicidade de Compostos Orgânicos
Conceitos Básicos
21
• A posição do equilíbrio depende da força relativa de ácidos e
bases.
• Equilíbrio sempre favorece a formação do ácido e base mais fraco.
Reações Ácido–Base
Acidez e Basicidade de Compostos Orgânicos
Conceitos Básicos
22
Reações Ácido–Base
Acidez e Basicidade de Compostos Orgânicos
Conceitos Básicos
• Considere a reação entre ácido acético e bicarbonato de sódio
 Podemos escrever o equilíbrio como uma equação iônica líquida
 Omitimos Na+ porque ele não sofre qualquer mudança na reação
 Equilíbrio encontra-se à direita
 Forma ácido carbônico, o qual se decompõe em CO2 e H2O
CH3COH
O
HCO3
-
CH3CO
-
O
H2 CO3
Bicarbonate ion Acetate ionAcetic acid
pK
a 
4.76
(stronger acid)
Carbonic acid
pK
a
 6.36
(weaker acid)
+ +
ácido acético
pKa 4,76
(ácido mais forte)
ácido carbônico
pKa 6,36
(ácido mais fraco)
íon bicarbonato íon acetato
23
• Qualquer coisa que estabilize uma base conjugada A:¯ torna o
ácido de partida H–A mais ácido.
• Quatro fatores afetam o pKa
1) Efeito do Elemento Químico
2) Efeito Indutivo
3) Efeito de Ressonância
4) Efeito da Hibridização
• Comparando a acidez de dois ácidos quaisquer:
[1] Sempre desenhe as bases conjugadas.
[2] Determine qual base conjugada é mais estável.
[3] Quanto mais estável a base conjugada, maior a acidez do ácido.
Fatores que determinam a força ácida
Acidez e Basicidade de Compostos Orgânicos
Conceitos Básicos
24
• Comparando elementos do 1º período da Tabela Periódica:
Fatores que determinam a força ácida
Acidez e Basicidade de Compostos Orgânicos
Conceitos Básicos
Dentro do período, quanto maior a eletronegatividade do átomo
com a carga negativa, mais fortemente os elétrons são retidos,
mais estável será o ânion, e mais forte é o ácido.
25
Efeito do Elemento—Propriedades Periódicas
1. Num Período: a acidez de H–A aumenta quando a eletronegatividade de A
aumenta.
2. Efeito do elemento num grupo na Tabela Periódica
• Num grupo da Tabela Periódica, TAMANHO e não eletronegatividade,
determina a acidez.
• A acidez de H–A aumenta quando o tamanho de A aumenta.
26
Carga (+ ou -) é estabilizada quando a distribuímos por um volume
maior.
Acidez e Basicidade de Compostos Orgânicos
Conceitos Básicos
S HCH3 CH3 O 
– CH3 S
 –
O HCH3
Methanethiol
pKa 7.0
(stronger acid)
Methoxide 
ion
(stronger base)
Methanethiolate
ion
(weaker base)
Methanol
pKa 16
(weaker acid)
+ +
metanotiol
pKa 7,0
(ácido mais forte)
metanol
pKa 16
(ácido mais fraco)
íon metanotiolato
(base conjugada)
íon metóxido
(base)
Ex.:
27
Efeito Indutivo
Efeito Indutivo: polarização da densidade eletrônica de ligações 
(diferença de eletronegatividade dos átomos).
1. Átomos mais eletronegativos estabilizam regiões de alta
densidade eletrônica por efeito indutivo retirador de elétrons.
• Exemplo : 2,2,2-trifluoroetanol é mais ácido que etanol.
Acidez e Basicidade de Compostos Orgânicos
28
Efeito Indutivo
1. Efeito indutivo retirador de elétrons
– Estabilização pelo efeito indutivo diminui rapidamente a medida
que o átomo eletronegativo se distancia do local da carga
negativa.
Acidez e Basicidade de Compostos Orgânicos
CF3 -CH2 -OH CF3 -CH2 -CH2 -OH CF3 -CH2 -CH2 -CH2 -OH
2,2,2-Trifluoro-
ethanol
(pKa 12.4)
3,3,3-Trifluoro-1-
propanol
(pKa 14.6)
4,4,4-Trifluoro-1-
butanol
(pKa 15.4)
2,2,2-trifluoroetanol
pKa 12,4
3,3,3-trifluoro-1-propanol
pKa 14,6
4,4,4-trifluoro-1-butanol
pKa 15,4
29
Efeito Indutivo
Acidez e Basicidade de Compostos Orgânicos
– Podemos visualizar o efeito indutivo na acidez de ácidos
carboxílicos halogenados.
Butanoic 
acid
pK
a
 4.82
4-Chlorobutanoic
acid
pKa 4.52
3-Chlorobutanoic
acid
pKa 3.98
2-Chlorobutanoic
acid
pKa 2.83
OH
O
OH
O
OH
O
OH
O
Cl
Cl
Cl
ácido 
butanóico
pKa 4,82
ácido 4-
clorobutanóico
pKa 4,52
ácido 3-
clorobutanóico
pKa 3,98
ácido 2-
clorobutanóico
pKa 2,83
I
OH
O
F
OH
O
Br
OH
O
Cl
OH
O
OH
O
ác. acético ác. iodoacético ác. bromoacético ác. cloroacético ác. fluoracético
pKa 4,76 pKa 3,16 pKa 2,90 pKa 2,86 pKa 2,66
Exemplo 1:
Exemplo 2:
31
2) A base conjugada do ácido acético é deslocalizada por ressonância.
Efeito da Ressonância
1) A base conjugada do etanol tem uma carga localizada.
• Deslocalização de carga através de ressonância influencia a acidez.
• Exemplo: Quem é mais ácido, ácido acético ou etanol?
Acidez e Basicidade de Compostos Orgânicos
32
Mapa de Potencial Eletrostático do Etóxido e do Acetato
Acidez e Basicidade de Compostos Orgânicos
Conceitos Básicos
carga negativa concentrada no “O”, 
tornando esse ânion menos estável.
carga negativa deslocalizada sobre 
ambos “O”, tornando esse ânion 
mais estável.
33
Efeito da Hibridização
Acidez: orbital sp > sp2 > sp3
Base conjugada (ânion) com mais caráter (%) ‘s’ é mais estável.
Acidez e Basicidade de Compostos Orgânicos
34
Estabilidade da Base Conjugada
Quanto maior o percentual de caráter-s do orbital híbrido, mais
estável a base conjugada.
Acidez e Basicidade de Compostos Orgânicos
Conceitos Básicos
35
Estabilidade da Base Conjugada
Quanto maior o percentual de caráter-s do orbital híbrido, mais
estável a base conjugada.
Acidez e Basicidade de Compostos Orgânicos
Conceitos Básicos
CH3 CH2 -H CH3 CH2
–
CH2 =CH-H CH2 =CH
–
H2 N-H H2 N
–
HC C H HC C
–
HO-H HO
–
Weak 
Acid
Alkyne
Alkene
Alkane
Water
25
44
51
15.7
Conjugate
Base pKa
I n c r e a s i n g a c i d i t y
Ammonia 38
36
Resumo dos Fatores que Determinam a Força Ácida
Acidez e Basicidade de Compostos Orgânicos
Conceitos Básicos
37
1. A acidez relativa: C–H<N–H<O–H (átomos de “H” ligados
átomos de “C” são usualmente menos ácidos que átomos “H”
ligados a qualquer heteroátomo).
2. Comparando “H” ligado a um mesmo elemento, desenhe as 
bases conjugadas e verifique três pontos:
1) Grupos retiradores de elétrons estabilizam a base
conjugada?
2) A base conjugada é estabilizada por ressonância?
3) Como a base conjugada está hibridizada?
Acidez Relativa de H+
Acidez e Basicidade de Compostos Orgânicos
Conceitos Básicos
38
Ácidos Comumente Usados em Química Orgânica
1. Ácidos convencionais (inorgânicos): HCl e H2SO4
2. Vários ácidos orgânicos, tais como ácido acético, ácido
p-toluenossulfônico (TsOH), TFA e TfOH.
Acidez e Basicidade de CompostosOrgânicos
Conceitos Básicos
ácido trifluorossulfônico 
(ácido triflico, TfOH)
pKa = - 15
ácido trifluoroacético (TFA)
pKa = 0,3
ácido acético
pKa = 4,8
ácido p-toluenossulfônico (TsOH)
pKa = -7
39
Bases Comumente Usados em Química Orgânica
Acidez e Basicidade de Compostos Orgânicos
Conceitos Básicos
40
ácido acetilsalicílico (aspirina®)
Acidez e Basicidade de Compostos Orgânicos
Conceitos Básicos
AAS: analgésico, antipirético e anti-
inflamatório e, mais recente, agente
antiplaquetário (prevenção de ataques
cardíacos e derrames).
predomina em condições 
fortemente ácidas
predomina em condições 
menos ácidas
41
1. Bases fortes possuem ácidos conjugados fracos (pKa > 12).
2. Bases fortes possuem uma carga líquida negativa.
Exceto os haletos (F−, Cl−, Br−, ou I− NÃO são bases fortes).
3. Carbânions (C:-) : bases especialmente fortes.
4. Aminas (ex., trietilamina e piridina) são bases mais fracas.
(devido ao par de elétrons isolados no “N”).
Características de Bases Orgânicas
Acidez e Basicidade de Compostos Orgânicos
Conceitos Básicos
butil litío (BuLi)
trietilamina
piridina
Base muito forte
42
Base de Lewis (doador 2e-): possui 2e- disponível: par isolado ou par
de elétrons numa ligação p.
1) Bases de Lewis & bases de BrØnsted–Lowry: 2e- disponível.
2) Base de BrØnsted–Lowry doa 2e- para H+,
Base de Lewis doa 2e- para qualquer espécie que seja deficiente de
elétrons.
Bases de Lewis (N.G. Lewis, 1923)
Acidez e Basicidade de Compostos Orgânicos
Conceitos Básicos
43
Aceptores de um par de elétrons:
1) H+
2) Átomos deficiente em elétrons com orbital p vazio
Ex. B, Zn, Fe, Al [camada de valência não preenchida (grupo 3A)].
*Todos ácidos de BrØnsted–Lowry são também ácidos de Lewis, mas o
inverso não necessariamente é verdade.
ácidos, mas sem próton
Ácidos de Lewis
Acidez e Basicidade de Compostos Orgânicos
44
1) Um ácido de Lewis (aceptor 2e- ): um eletrófilo.
Uma base de Lewis (doador 2e-) : um nucleófilo. 
2) Espécies ricas em elétrons (nucleófilos) reagem com espécies
pobres em elétrons (eletrófilos).
Ex. 1) BF3 é o eletrófilo e H2O é o nucleófilo.
Eletrófilos e Nucleófilos
Ex. 2) Carbocátion (deficiente em e-): um ácido de Lewis & eletrófilo.
Carbânion (rico em e- ): uma base de Lewis & nucleófilo.
Acidez e Basicidade de Compostos Orgânicos
Conceitos Básicos
45
1. Formação de uma nova ligação: uma base de Lewis (rica 2e-) doa 2e-
para um ácido de Lewis (deficiente 2e-).
Reações Ácido–Base de Lewis
Acidez e Basicidade de Compostos Orgânicos
Conceitos Básicos
2. Uma ligação é formada e outra ligação é quebrada.
46
Reações Ácido–Base de Lewis
Acidez e Basicidade de Compostos Orgânicos
Conceitos Básicos
• Para desenhar os produtos destas reações, lembre-se:
[1] Sempre identifique primeiro o ácido e a base de Lewis
[2] Desenhe uma seta curvada partindo dos pares e- da base para o
átomo deficiente de e- do ácido
[3] conte os pares de elétrons e quebre uma ligação quando
necessário para manter o número correto de elétrons de valência.
2. Uma ligação é formada e outra ligação é quebrada.
47
• Os 2e- numa ligação p do ácido de Lewis formam uma nova ligação
com H+, gerando um carbocátion.
• A ligação H–Cl quebra, doando seus 2e- para Cl, formando Cl−.
Reações Ácido–Base de Lewis
Acidez e Basicidade de Compostos Orgânicos
Conceitos Básicos
48
1) ácido/base de Arrhenius: ácido: libera H+, base: libera OH-
2) ácido/base de Brønsted–Lowry (J.N. Brønsted & T.M. Lowry, 1923)
Ácido: doador de H+
Base: aceptor de H+
3) ácido/base de Lewis (G.N. Lewis, 1923)
Ácido: aceptor de 2e-
Base: doador de 2e-
• Bases de Lewis & bases de BrØnsted–Lowry: 2e- disponíveis (um par
isolado ou um par de elétrons numa ligação p ).
• Base de BrØnsted–Lowry: doa 2 e- para H+,
Base de Lewis: doa 2 e- para algo que seja deficiente de elétrons.
Acidez e Basicidade de Compostos Orgânicos
Conceitos Básicos
Definições: Resumo