Aula 4 -Acidez e basicidade em compostos orgânicos

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Descomplicando a Química 
Reações Orgânicas 
 
Professor: Isaías Soares 
 
 
Aula 4: Acidez e Basicidade em compostos orgânicos 
 
Sabemos que espécies neutras dissolvidas em água formam espécies carregadas 
ou íons em solução, através de ionização ou dissociação iônica. Essas espécies 
ionizadas ou dissociadas podem alterar o pH da solução, sendo classificadas em 
ácidos ou bases. 
 
As teorias usadas para identificar se uma espécie se comportará como ácido ou 
base numa solução, são: 
 
- Teoria de Arrhenius (1884): Ácido é uma substância que se ioniza produzindo 
íons H+ (H3O
+). Base é uma substância que se dissocia para produzir íons OH-. 
 
 
 
 
 
 
Fonte:http://nuquiocat.quimica.blumenau.ufsc.br/files/2015/08/Acidez-e-
Basicidade-de-Compostos-Orga%CC%82nicos.pdf 
 
- Teoria de Brönsted-Lowry (1923): Ácido é uma substância que tem tendência a 
doar um próton (H+). Base é uma substância que tem tendência a receber um 
próton. Percebe-se nesse conceito a formação dos pares conjugados ácido/base. A 
protonação da base gera seu ácido conjugado, sendo a reação uma simples 
transferência de próton. Quanto mais forte um ácido, mais fraca a sua base 
conjugada, e vice-versa. 
 
 
Fonte:http://nuquiocat.quimica.blumenau.ufsc.br/files/2015/08/Acidez-e-
Basicidade-de-Compostos-Orga%CC%82nicos.pdf 
 
 
Teoria de Lewis (1923) - Ácido é uma substância que recebe um par de elétrons. 
Base é uma substância que tem tendência a doar um par de elétrons. 
 
 
 
A amina nessa reação está funcionando como base, enquanto o BF3 funciona 
como ácido, pois recebe o par eletrônico dela. 
 
As teorias ácido-base podem ser colocadas em ordem de abrangência. A teoria 
mais limitante é a de Arrhenius, pois classifica apenas como ácidos e bases os 
compostos capazes de produzir íons H3O
+ ou OH-, respectivamente. A teoria de 
Brönsted-Lowry abrange um pouco mais, considerando como ácidos e bases, 
substâncias que têm a capacidade de doar ou receber prótons, respectivamente. 
No entanto, a mais abrangente de todas é a de Lewis, que leva em consideração o 
fenômeno de doação do par eletrônico de uma base para o ácido. Logo, a ordem 
crescente de abrangência é: 
 
Arrhenius < Brönsted-Lowry < Lewis 
 
Em Química Orgânica, a identificação de acidez e basicidade de um composto se 
dá pela observação da tendência de um composto ser doador ou receptor de pares 
eletrônicos (ou de prótons). Para isso, precisamos observar fatores como: 
ressonância, eletronegatividade de grupos, tamanho do átomo e os efeitos 
eletrônicos. 
 
Ácidos orgânicos 
 
Sabemos que a força de um ácido depende da sua constante de equilíbrio ácido-
base em água, ou seja, seu valor de pKa. Relembrando: 
 
 
 
Ou 
 
 
 
pKa = -log(Ka) 
 
Então, quanto maior o valor de Ka (e menor o pKa), mais ácido será o composto. 
Os ácidos carboxílicos possuem alto valor de Ka devido ao efeito indutivo do 
oxigênio da carboxila e estabilização por ressonância, tal como se pode ver na 
figura abaixo: 
 
 
Os álcoois (pKa próximo a 16), por sua vez, são menos ácidos que os ácidos 
carboxílicos (pKa próximo a 4), uma vez que há ausência de estabilização por 
ressonância da base conjugada do álcool (íon alcóxi). Além disso, o efeito 
indutivo + Is do grupo alquila R ajuda a estabilizar mais ainda a ligação OH no 
álcool, impedindo a saída do próton. 
 
 
Os fenóis (pKa próximo a 10), no entanto, por possuírem maior número de 
estruturas de ressonância, são mais estáveis que os álcoois. 
 
 
Fonte: http://www.iq.usp.br/wjbaader/qfl2345/Capitulo_1'3_QFL%202345.pdf 
 
Efeitos dos substituintes sobre a acidez dos compostos. 
 
Quanto maior o número de substituintes alifáticos (grupos alquila) na cadeia do 
ácido, menor sua acidez. Esse fato ocorre devido ao aumento do efeito indutivo + 
Is, que tende a estabilizar a ligação OH do ácido. Assim, por exemplo, o ácido 
acético (pKa = 4,76) é menos ácido que o fórmico (pKa = 3,77). 
 
 
 Da mesma forma, quanto maior o número de substituintes eletronegativos na 
cadeia, mais ácido é o composto, pois esses substituintes provocam um efeito -Is, 
enfraquecendo a ligação OH, o que ajudando a liberar mais facilmente o íon H+. 
Assim, o ácido cloroacético (pKa = 2,86) é mais ácido que o acético. 
 
http://www.iq.usp.br/wjbaader/qfl2345/Capitulo_1'3_QFL%202345.pdf
 
Efeito das insaturações 
 
 
 Quanto maior o número de insaturações (duplas e triplas ligações), mais ácido é 
o composto. Isso é explicado pelo aumento do caráter s nas ligações sp e sp2, que 
fortalecem a ligação, pois quanto mais curta a ligação, a mesma é mais forte e 
como o núcleo está mais exposto, maior a eletronegatividade do carbono. Isso 
aumenta o efeito – Is, favorecendo a acidez do composto. 
 
 
 
 
Fonte: http://coral.ufsm.br/quimica_organica/images/Hibridizao2018hb.pdf 
 
http://coral.ufsm.br/quimica_organica/images/Hibridizao2018hb.pdf
Na prática, podemos observar alguns valores de pKa 
 
 
 
Fonte: http://www.iq.usp.br/wjbaader/qfl2345/Capitulo_1'3_QFL%202345.pdf 
 
 
 
Efeito da distância 
 
O efeito do substituinte é mais eficiente quanto mais perto do carbono do grupo 
carboxílico. 
 
 
 
 Fonte: http://www.iq.usp.br/wjbaader/qfl2345/Capitulo_1'3_QFL%202345.pdf 
 
 
 
Exercício 1 
 
De cada par de compostos, quem é o mais ácido? 
 
a) Ácido pentanóico e ácido butanóico; 
b) Butanol e sec-butanol; 
c) Ácido propanóico e ácido propenóico 
 
Solução: a) como o ácido pentanóico tem um efeito + Is maior que o butanóico 
(maior número de carbonos), o ácido butanóico é o ácido mais forte. 
 
b) No sec-butanol (2-butanol), o efeito indutivo é mais acentuado, pois o 
carbono ligado á hidroxila sofre efeito + Is em dois sentidos, enquanto que no 
butanol, esse carbono sofre apenas num único sentido. Portanto, o butanol é 
mais ácido. 
 
c) Como no ácido propenóico há uma insaturação, o carbono dessa ligação é 
mais eletronegativo (pelo aumento do caráter s da ligação), reduzindo a 
estabilidade da ligação OH. Logo, este composto é o mais ácido. 
 
http://www.iq.usp.br/wjbaader/qfl2345/Capitulo_1'3_QFL%202345.pdf
http://www.iq.usp.br/wjbaader/qfl2345/Capitulo_1'3_QFL%202345.pdf
Bases orgânicas 
 
As forças das bases são medidas através do seu pKb, que é a constante de 
dissociação das bases. 
 
B + H2O → BH
+ + OH- 
 
 
 
 
pKb = log Kb 
 
Assim, quanto maior o valor de Kb (ou menor o pKb) de um composto, maior sua 
força básica. No entanto, a maioria dos livros fornecem os valores de pKa das 
bases, o que permite associar o aumento da basicidade com o aumento do pKa. 
 
As bases orgânicas mais fortes são as aminas, pois nelas, o nitrogênio carrega 
sempre um par eletrônico que tende a ser doado numa reação. 
 
As aminas alifáticas são mais básicas que a amônia por causa do efeito + Is dos 
grupos alquenos, os quais aumentam a densidade do par eletrônico disponível, 
como pode ser visto na tabela abaixo: 
 
 
 Fonte: http://www.iq.usp.br/wjbaader/qfl2345/Capitulo_1'3_QFL%202345.pdf 
 
O valor do pKa da trimetilamina e o da trietilamina são mais baixos que os seus 
respectivos compostos mono e di substituídos devido à menor solvatação causada 
pelos substituintes, porque quanto maior o número de substituintes ligados ao N, 
maior a possibilidade de solvatação e menor a disponibilidade do par eletrônico. 
 
 
Em solventes apróticos e não-polares, a basicidade é determinada somente pelos 
efeitos indutivos, pois não há efeito do solvente. Dessa forma, as aminas terciárias 
ficam sendo as mais fortes. Ou seja, tem-se a seguinte força de basicidade na 
ordem crescente: 
http://www.iq.usp.br/wjbaader/qfl2345/Capitulo_1'3_QFL%202345.pdf
 
 
 
 
As aminas aromáticas são menos básicas que as alifáticas devido ao efeito de 
ressonância (deslocalização do par eletrônico por todo o anel aromático) que 
estabiliza o par eletrônico.As aminas são mais básicas que as amidas, devido ao efeito indutivo –Is 
provocado pelo oxigênio do grupo -CO(NH2). 
 
Efeito dos substituintes 
 
 
 
Fonte: http://www.iq.usp.br/wjbaader/qfl2345/Capitulo_1'3_QFL%202345.pdf 
 
Quanto maior o número de aromáticos, basicidade diminui. Quanto maior número 
de substituintes alifáticos, basicidade aumenta. 
 
Quanto maior o caráter s de uma ligação, menos básico é um composto, pois há 
um aumento da eletronegatividade, o que diminui a intensidade do par eletrônico. 
 
Lembrar sempre que os fatores que deixam um ácido mais forte são os mesmos 
que deixam uma base mais fraca, e vice-versa. 
 
 
Exercício 2 
 
Explique os valores de pKa das bases a seguir: 
 
 
 
 
 
 
http://www.iq.usp.br/wjbaader/qfl2345/Capitulo_1'3_QFL%202345.pdf
Solução: como na trietilamina os 3 grupos etil estão fortalecendo o par eletrônico 
do N por efeito + Is, enquanto na piridina há deslocalização dos elétrons, 
diminuindo a disponibilidade do par eletrônico, a trietilamina tem o valor de pKa 
mais alto (maior basicidade).