Ácidos e Bases

Ácidos e Bases de Brønsted-Lowry

Definição de Arrhenius (1887)

•HA + H2O H3O+ + A-

• Substâncias neutras dissolvidas em água formam espécies carregadas “íons”. Temos

condutividade iônica.

• Quando um ácido se dissolve em água, o produto é o íon hidrônio ou hidroxônio (H3O+)

• Existem várias definições de ácido-base. Nesse curso veremos três definições:

– Arrhenius

– Brønsted-Lowry

– Lewis

Célula Combustível

Anodo: 2H2 => 4H+ + 4e-Catodo: O2 + 4H+ + 4e- => 2H2O

•Algumas células utilizam eletrólitos

líquidos e outras sólidas, como as

membranas plásticas de troca de

prótons para conduzirem cargas

positivas, os prótons. Somente as

cargas positivas atravessam o

eletrólito, os elétrons não.

Ácidos de Brønsted-Lowry são substâncias doadoras de prótons, bases de

Brønsted-Lowry são substâncias receptoras de prótons (H+)

• Mais amplo que Arrhenius, pois envolve outros solventes próticos como NH3,

H2O, dimetilsulfóxido etc.

• Todos são solventes anfipróticos ou anfôteros

Definição de Ácidos e Bases segundo Brønsted-Lowry (1923):

Ácidos e Bases Conjugados• São espécies que diferem uma da outra pela presença

ou não de prótons (ou íons hidrogênio)

NH3 + H2O NH4+ + OH-

B A Ac Bc

A força de ácidos de Brønsted-Lowry

• A força de um ácido de Brønsted-Lowry em solução

aquosa é expressa pela constante de acidez (ou

constante de ionização ácida, Ka)

• A força de uma base de Brønsted-Lowry em solução

aquosa é expressa pela constante de basicidade (Kb)H2SO3(aq) + H2O(l)               H3O

+(aq) + HSO3

-(aq)     Ka1 = 1,3 x10-2

HSO3-(aq) + H2O(l)               H3O

+(aq) + SO3

2-(aq)        Ka2 = 6,3 x

10-8

NH3(aq) + H2O(l)        NH4+

(aq) + OH-(aq) Kb = 1,8 x10-5

• Podemos expressar os valores de acidez e basicidade em solução aquosa, pelo pK.

• O pKa é dado por:

pKa > 0 ÁCIDO FRACO pKa < 0 ÁCIDO FORTE

Exercícios

• Para onde o equilíbrio é deslocado?

• São espécies ácidas que doam mais de um próton:

• Exemplo: H3PO4, H2CO3

Ácidos Polipróticos

•Para um determinado

valor de pH temos as

concentrações do ácido

de sua base conjugada.

No pH ~ 2,8, = 0,5 ou

seja temos uma solução

tampão onde [H3PO4] =

[H2PO4-]

•Por que o segundo pKa (pKa2) de um ácido poliprótico é maior que o

primeiro (pKa1)?

•Mas o que faz um ácido ser mais forte ou mais fraco que o

outro em solução aquosa?

•Em solução aquosa, fatores estruturais e solvatação são

importantes

•Como o íon H3O+ é o mesmo, atenção a base conjugada

•Mas o que faz um ácido ser mais forte ou mais fraco que o

outro em solução aquosa?

•Fatores de estabilizaçãoFatores de estabilização

• Ressonância

•Eletronegatividade

•Tamanho do átomo

•Hibridização

•Efeito Indutivo

•Solvatação

•R

esso

nânc

ia:

Res

sonâ

ncia

:

• Efeito da eletronegatividade:Efeito da eletronegatividade:

•A carga negativa é melhor colocada num elemento mais

eletronegativo, isso origina um ganho em estabilidade

• Efeito do tamanho:Efeito do tamanho:

•Quanto maior o tamanho, melhor a carga negativa é acomodada

(menor é a densidade eletrônica), logo menor é a atração pelo H+.

HX H+ + X-

HX + H2O H3O+ + X-

(aq)

Variação da força ácida na TabelaVariação da força ácida na Tabela

eletronegatividade

Aumenta a forca acida

eletronegatividadeAumenta a forca acida/ aumenta tamanho

• Hibridização:Hibridização:

• Efeito indutivo (doador/retirador):Efeito indutivo (doador/retirador):

Quem é mais forte?

H2SO4 ou O2SF(OH) ???

H2SO4 ou O2S(NH2)(OH) ???

• Efeito indutivo (doador/retirador):

* Os grupos alquila são doadores de elétrons, fracos, mas são.

• Solvatação:Solvatação:

/solvatação

Oxiácidos

• OXOÁCIDOS:OXOÁCIDOS: são aqueles onde o próton ácido está

num grupo OH vizinho a um grupo oxo (=O): H3PO4,

HNO3, H2SO4

Regras de Pauling

• A força ácida de oxiácidos mononucleares pode ser

sistematizada utilizando duas regras empíricas

formuladas por Linus Pauling:

• Para um oxiácido, pKa 8 5p onde p é o número de

grupos oxo

• Os valores sucessivos de pKa para um ácido poliprótico

aumenta de 5 unidades para cada próton:

HH33POPO44 X H X H22SOSO44

Qual a influência do grupo oxo na acidez?