teorias Ácido-base prof. fernando r. xavier udesc 2013
TRANSCRIPT
![Page 1: Teorias Ácido-Base Prof. Fernando R. Xavier UDESC 2013](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061613/552fc12c497959413d8d1384/html5/thumbnails/1.jpg)
Teorias Ácido-BaseProf. Fernando R. Xavier
UDESC 2013
![Page 2: Teorias Ácido-Base Prof. Fernando R. Xavier UDESC 2013](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061613/552fc12c497959413d8d1384/html5/thumbnails/2.jpg)
Teoria ácido-base de Arrhenius (1884)
“Toda espécie química que, em contato com água, gera íons H+ é considerada um ácido.”
Exemplos:
HClH2O H+ + Cl-
H2SO4H2O 2H+ + SO4
2-
CH3COOHH2O H+ + CH3COO-
![Page 3: Teorias Ácido-Base Prof. Fernando R. Xavier UDESC 2013](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061613/552fc12c497959413d8d1384/html5/thumbnails/3.jpg)
“Toda espécie química que, em contato com água, gera íons OH- é considerada uma base.”
Exemplos:
NaOHH2O Na+ + OH-
Ba(OH)2H2O Ba2+ + 2OH-
NH3H2O NH4
+ + OH-
Teoria ácido-base de Arrhenius (1884)
Problema: Todos os experimentos eram restritos ao meio aquoso.
![Page 4: Teorias Ácido-Base Prof. Fernando R. Xavier UDESC 2013](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061613/552fc12c497959413d8d1384/html5/thumbnails/4.jpg)
Teoria ácido-base de Brønsted-Lowry (1923)
“Espécies químicas que são capazes de doar prótons (H+) são consideradas ácidos, enquanto espécies químicas que recebem prótons são consideradas bases.”
Exemplo 1:H+
HF(g) + H2O(l) H3O+
(aq) + F-(aq)
ácido base
ácido conjugadoda água
base conjugadado HF
Íon hidrônio
![Page 5: Teorias Ácido-Base Prof. Fernando R. Xavier UDESC 2013](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061613/552fc12c497959413d8d1384/html5/thumbnails/5.jpg)
Teoria ácido-base de Brønsted-Lowry (1923)
Exemplo 2:
H+
H2O(l) + H2O(l) OH-(aq) + H3O
+(aq)
ácido 1 base 2 baseconjugada 1
baseconjugada 1
par conjugado
par conjugado
Exercício: Montar as equações de ionização do ácido sulfúrico em meio aquoso e indicar o ácido, a base e seus respectivos ácidos e bases conjugadas.
![Page 6: Teorias Ácido-Base Prof. Fernando R. Xavier UDESC 2013](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061613/552fc12c497959413d8d1384/html5/thumbnails/6.jpg)
CH3COOH(s) + NH3(l) NH4+
(sol) + CH3COO-(sol)
-33 oC
H+
ácido base
Exemplo 2:Meio não-aquoso!
ácido conjugadoda amônia
base conjugadado ácido acético
Teoria ácido-base de Brønsted-Lowry (1923)
![Page 7: Teorias Ácido-Base Prof. Fernando R. Xavier UDESC 2013](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061613/552fc12c497959413d8d1384/html5/thumbnails/7.jpg)
Teoria ácido-base de Brønsted-Lowry (1923)
![Page 8: Teorias Ácido-Base Prof. Fernando R. Xavier UDESC 2013](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061613/552fc12c497959413d8d1384/html5/thumbnails/8.jpg)
Teoria ácido-base de Brønsted-Lowry (1923)
![Page 9: Teorias Ácido-Base Prof. Fernando R. Xavier UDESC 2013](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061613/552fc12c497959413d8d1384/html5/thumbnails/9.jpg)
Teoria ácido-base de Brønsted-Lowry (1923)
“Quando uma espécie doa um próton, a espécie resultante se torna sua base conjugada.”
Resumindo:
CH3COOH CH3COO-
ácido base conjugada
“Quando uma espécie recebe um próton, a espécie resultante se torna seu ácido conjugado.”
NH3 NH4+
ácido conjugadobase
![Page 10: Teorias Ácido-Base Prof. Fernando R. Xavier UDESC 2013](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061613/552fc12c497959413d8d1384/html5/thumbnails/10.jpg)
Teoria ácido-base de Lewis (1923)
“Espécies químicas que são capazes de aceitar pares eletrônicos são consideradas ácidos, enquanto espécies químicas que podem doar pares eletrônicos são consideradas bases.”
Fato importante: A idéias de Lewis foram publicas no mesmo ano da Teoria de Brønsted-Lowry porém, apenas 10 anos depois se tornaram amplamente aceitas pela comunidade cinetífica.
Consegue explicar fenômenos onde não há tranferência de espécies catiônicas ou aniônicas durante as reações químicas.
![Page 11: Teorias Ácido-Base Prof. Fernando R. Xavier UDESC 2013](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061613/552fc12c497959413d8d1384/html5/thumbnails/11.jpg)
De maneira geral temos:
ácidoA x
x
(orbitais vazios)base
B
(pares eletrônicos dispoíveis)
A B
ligação química (aduto ou complexo)
Exemplos:
BF3 + NH3 F3B NH3
ácido base produto ácidobase
ClH2O
OHH
H OHH
H+
+ Cl-
Teste: Indificar quem é o ácido e a base na reação entre amônia e água para a geração do hidróxido de amônio.
![Page 12: Teorias Ácido-Base Prof. Fernando R. Xavier UDESC 2013](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061613/552fc12c497959413d8d1384/html5/thumbnails/12.jpg)
Como identificar ácidos e bases de Lewis?
Bases de Lewis: São espécies que possuem pares eletrônicos não ligantes , ou seja, aptos a serem aceitos por ácidos de Lewis. Não necessariamente estão carregadas negativamente (espécies aniônicas).
Exemplos:
água
OHH
-OHíon hidróxido
NH H
H
amônia
I-
íon iodeto
Ácidos de Lewis: Possuem um centro de caráter positivo (+) e orbitais vazios para acomodarem os elétrons oriundos da base. Podem ou não estar carregadas positivamente.
Exemplos:
BCl Cl
Cl
tricloreto de boro
AlBr Br
Br
tribrometo de alumínio
Fe3+
ferro(III)(íons metálicos)
SO3trióxido de enxofre
![Page 13: Teorias Ácido-Base Prof. Fernando R. Xavier UDESC 2013](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061613/552fc12c497959413d8d1384/html5/thumbnails/13.jpg)
Caso 1: Compostos com a camada de valência incompleta podem atuar como ácidos de Lewis.
Ex. Compostos planares de boro - 5B: [He] 2s2 2p1
BH
HH
o boro possui apenas 6e-
na camada de valência
orbital p vazio
BH
HH
fórmula de Lewis
BH H
H
XX
boro com 8 e-
na camada de valência
Ácidos de Lewis
![Page 14: Teorias Ácido-Base Prof. Fernando R. Xavier UDESC 2013](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061613/552fc12c497959413d8d1384/html5/thumbnails/14.jpg)
Caso 2: Cátions metálicos podem aceitar pares eletrônicos para gerar compostos de coordenação (íons complexos).
Co2+ + 6
ácido
O
HH
Co
OH2
OH2
OH2
H2O
H2O
OH2
base
2+
Ex. Formação de cátions complexos
Ácidos de Lewis
Pt2+ + 4 P3
ácido
PtP3
3P
3P
P3base
2+
![Page 15: Teorias Ácido-Base Prof. Fernando R. Xavier UDESC 2013](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061613/552fc12c497959413d8d1384/html5/thumbnails/15.jpg)
Caso 3: Uma molécula ou íon com seu octeto completo pode rearranjar sua camada de valência para acomodar um par eletrônico adicional.
CO O -OH
ácidobase
C
OH
-O O
Caso 4: Uma molécula ou íon pode expandir sua camada de valência (ou ter raio suficientemente grande) para acomodar pares eletrônicos extras.
Ex. Formação do ânion hidrogenocarbonato (bicarbonato)
Si
F
F F
F+ 2 F- Si
F
F
F
F
F
F
2-
ácidobase
Ex. Formação do ânion hexafluoreto de silício
![Page 16: Teorias Ácido-Base Prof. Fernando R. Xavier UDESC 2013](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061613/552fc12c497959413d8d1384/html5/thumbnails/16.jpg)
Atividade: Identificar o ácido e a base de Lewis em cada uma das reações químicas a seguir:
BrF3 + F- BrF4-a)
b) H- + H2O H2 + -OH
c) Pt2+ + 4Cl- [PtCl4]2-
d) BCl3 + OCl3B O
![Page 17: Teorias Ácido-Base Prof. Fernando R. Xavier UDESC 2013](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061613/552fc12c497959413d8d1384/html5/thumbnails/17.jpg)
Força ácida e força básica:
Podem ser avaliadas em termos de eletronegatividade e/ou densidade eletrônica () dos átomos doadores (bases) e receptores (ácidos) nas espécies em questão:
“A força ácida de Lewis de uma espécie é aumentada quando a densidade eletrônica do átomo receptor é reduzida.”
Ex.1: Sejam os compostos de boro e os seguintes halogênios:
B
X
XX
orbital p vazio
onde X = F, Cl, Br
Eletronegatividade
F 3,98
Cl 3,16
Br 2,96
Logo a força ácida de Lewis é:
BF3 > BCl3 > BBr3
![Page 18: Teorias Ácido-Base Prof. Fernando R. Xavier UDESC 2013](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061613/552fc12c497959413d8d1384/html5/thumbnails/18.jpg)
Ex.2: Avaliação da força ácida em íons metálicos do grupo 1:
Força ácida e força básica:
M+
(ácido)
M
OH2
OH2
OH2
H2O
H2O
OH2
+
H2O (base)
Raio iônico / raio atômico
“Espécies de menor raio iônico tem suas cargas concentradas no espaço, logo são melhores ácidos de Lewis.”
![Page 19: Teorias Ácido-Base Prof. Fernando R. Xavier UDESC 2013](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061613/552fc12c497959413d8d1384/html5/thumbnails/19.jpg)
1. Identificar dentre os seguintes pares qual é o composto mais ácido:
(a) [Fe(OH2)6]2+ e [Fe(OH2)6]3+
(b) [Al(OH2)6]3+ e [Ga(OH2)6]3+
Atividades:
2. Organizar em ordem de basicidade os seguintes compostos:
N
H3C
H3CH3C P
H3C
H3CH3C As
H3C
H3CH3C
3. Organizar em ordem de acidez os seguintes óxidos:
Al2O3, B2O3, BaO, CO2, Cl2O7, SO3
![Page 20: Teorias Ácido-Base Prof. Fernando R. Xavier UDESC 2013](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061613/552fc12c497959413d8d1384/html5/thumbnails/20.jpg)
Classificação das reações ácido-base de Lewis:
1. Reações de simples troca:
Ocorre quando um ácido ou base é substituído por outro em um aduto pré-existente.
Exemplo:
B O
F
FF
CH3
CH3
+ N B N
F
FF
aduto base'
+ O
CH3
CH3
baseaduto
Genericamente temos:
B + B'A B' + BA
![Page 21: Teorias Ácido-Base Prof. Fernando R. Xavier UDESC 2013](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061613/552fc12c497959413d8d1384/html5/thumbnails/21.jpg)
Classificação das reações ácido-base de Lewis:
2. Reações de dupla troca (metátese*):
Ocorre quando ácidos e bases são substituídos em uma reação entre adutos pré-existentes .
*Do grego metathesis, significando “troca”.
Exemplo:
Si I
H3C
H3CH3C + +AgBr(s) Si Br
H3C
H3CH3C AgI(s)
Genericamente temos:
B +A B' +AA' B' BA'
![Page 22: Teorias Ácido-Base Prof. Fernando R. Xavier UDESC 2013](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061613/552fc12c497959413d8d1384/html5/thumbnails/22.jpg)
Identificar os ácidos e bases de Lewis das reações a seguir:
B S
Cl
ClCl
CH3
CH3
+ PH3 ?
Atividades:
KCl + SnCl2 K+ + [SnCl3]-
AsF3 + SbF5 [AsF2]+ + [SbF6]-