Teorias ácido e base

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QUÍMICA INORGÂNICA
QB72F 
2017 – DAQBi - 1o Semestre 
Professora Responsável: Renata Danielle Adati 
 
TEORIAS 
ÁCIDO E BASE 
2 
Ácidos e bases 
 
 
ácido- azedo 
base- escorregadio, liso, amarga 
Classificação: 
Alquimistas - Neutralização 
Alteração de cores de 
indicadores 
Ácidos e bases – Histórico - Definições 
 
 
Ácidos de Arrhenius: produzem íons de hidrogênio 
quando em solução aquosa (íon H+/ [H3O+] íon 
hidrônio). 
 
Base de Arrhenius: produzem íons hidróxido em 
solução aquosa. 
 
TEORIAS ÁCIDO-BASE 
Arrhenius: está restrita para soluções aquosas 
Conceitos 
 
•  Ácidos: têm gosto azedo e fazem com que os 
corantes mudem de cor. 
•  Bases: têm gosto amargo e são escorregadias. 
•  Arrhenius: os ácidos aumentam a [H+] 
•  Bases aumentam a [OH-] em solução. 
 Arrhenius: ácido + base → sal + água 
Problema: a definição nos limita à solução aquosa. 
Ácido: é qualquer espécie que tem tendência a 
perder um íon hidrogênio. Ácidos são espécies 
doadoras de H+. 
 
TEORIAS ÁCIDO-BASE 
Base: é qualquer substância que pode aceitar (H+) . 
Bases são espécies aceptoras de íon hidrogênio. 
TEORIAS ÁCIDO-BASE 
Par conjugado 
H3O+ (aq) + NO2- (aq) H2O(l) + HNO2 (aq) 
Par conjungado 
Par conjungado 
Mais abrangente que a conceito de Arrhenius 
TEORIAS ÁCIDO-BASE 
TEORIAS ÁCIDO-BASE 
HCl(aq) + H2O(l) H3O+(aq) + Cl-(aq) 
Ácido mais 
 forte que H3O+ 
Base mais 
 fraca que a H2O 
Ácido mais fraco que o Cl- Base mais fraca que o Cl- 
Par conjugado 
Par conjugado 
*reação ocorre em amônia líquida! 
 
Forças para oxiácidos: 
 
A força aumenta com: 
 
A.  Efeito indutivo 
B.  Estabilização da base conjugada 
 
 
HClO4 >HClO2 >HClO 
H 2SO4 > H 2SO3 
HNO3 >HNO2 
 
 
 
 
OXOÁCIDO 
Óxidos que reagem com ácidos e bases 
ANFOTERISMO 
Acidez de Bronsted-Lowry dos cátions 
aquosos 
¨  Os cátions de metais de transição apresentam 
comportamento ácido em solução. (efeito indutivo 
em oxiácidos). 
¨  Íons metálicos com maiores cargas e raios menores 
são ácidos mais fortes. 
AUTOPROTÓLISE 
Água atua como ácido e base / natureza anfiprótica 
AUTOPROTÓLISE 
O produto iônico da água 
•  Em água pura, estabelece-se o seguinte equilíbrio a 25 °C 
H2O(l) + H2O(l) H3O+(aq) + OH-(aq)
Keq =
[H3O
+ ][OH-]
[H2O]
2
Keq ×[H2O]
2 = [H3O
+ ][OH-]
Kw = [H3O
+ ][OH-]=1.0×10−14
AUTOPROTÓLISE 
AUTOPROTÓLISE 
ESCALA DE PH E POH DE SOLUÇÕES 
pH = -log [H3O+] 
pH = -log (1x10-7) = 7 
pH / pOH da água a 25 oC 
pOH = -log [OH-] 
 
pOH = -log (1x10-7) = 7 
Escala usada para indicar a molaridade de H3O+ 
 
pH > 7 indica solução básica 
pH < 7 indica solução ácida 
ESCALA DE PH 
Valores típicos de pH 
Ácidos e bases 
¨  Quando medimos o pH de CH3COOH(aq) 0,10 mol L-1 
determinamos valor típico 3. 
 
¨  Para HCl(aq) 0,10 mol L-1 determinamos próximo a 1. 
Como explicar? 
Constantes de acidez e basicidade 
Constantes de acidez e basicidade 
CONSTANTE DE ACIDEZ E BASICIDADE 
CONSTANTE DE ACIDEZ E BASICIDADE 
RELAÇÃO ENTRE Ka E KB 
ÁCIDOS POLIPRÓTICOS 
•  Os ácidos polipróticos têm mais de um próton ionizável. 
•  Os prótons são removidos em etapas, não todos de uma só vez : 
 
•  É sempre mais fácil remover o primeiro próton em um ácido 
poliprótico do que o segundo. Conseqüentemente, Ka1 > Ka2 > Ka3 
H2SO3(aq) H+(aq) + HSO3-(aq) Ka1 = 1.7 x 10-2
HSO3-(aq) H+(aq) + SO32-(aq) Ka2 = 6.4 x 10-8
ÁCIDOS POLIPRÓTICOS 
CONSTANTE DE ACIDEZ 
Acidez de Bronsted-Lowry dos cátions 
aquosos 
Fe3+ 6,7 x10-3 
Cr3+ 1,6 x10-4 
Al3+ 1,1 x10-5 
Fe2+ 5,0 x10-9 
Cu2+ 5,0 x10-10 
Ni2+ 5,0 x10-10 
Íon metálico Ka Íon metálico Ka 
¨  Sistemas envolvendo solventes apróticos podem ser 
próticos. 
¨  - Qualquer solvente que sofra dissociação em um 
cátion ou ânion (auto-dissociação em água). 
 
Cátion – resultante da auto-dissociação é o ácido; 
Ânion – resultante da auto-dissociação é a base; 
SISTEMA SOLVENTE 
SISTEMA SOLVENTE 
Como analisar soluto: 
Aumenta a concentração do cátion é ÁCIDO 
 
Aumenta a concentração do ânion é BASE 
Cátion: H3O+ 
Ânion: OH- 
A força de um ácido ou base depende do solvente em que está 
sendo considerado 
Ácidos fortes em águas podem se comportar como ácidos 
fracos em solventes mais ácido (menor afinidade por 
próton) 
 
 
Bases fortes em águas podem se comportar como bases 
fracas em solventes mais básicos (maior afinidade por 
próton) 
 
SISTEMA SOLVENTE 
A força de um ácido ou base depende do solvente em que está 
sendo considerado 
Ácidos fortes em águas podem se comportar como ácidos 
fracos em solventes mais ácido (menor afinidade por 
próton) 
 
 
Bases fortes em águas podem se comportar como bases 
fracas em solventes mais básicos (maior afinidade por 
próton) 
 
EFEITO NIVELADOR 
Resumo 
Ácido: espécie receptora de par de elétrons 
 
Base: espécie doadora de par de elétron 
ACIDEZ DE LEWIS 
Definição se estende para: 
 
*Íons metálicos 
*Sistemas não aquosos 
Ácidos de Lewis: 
Todos os ácidos de Brönsted, desde que forneça prótons 
1- Compostos cujo octeto esteja incompleto 
ACIDEZ DE LEWIS 
1- Compostos cujo octeto esteja incompleto 
ACIDEZ DE LEWIS 
2- Compostos com octeto completo que podem rearranjar seus 
elétrons de valência e aceitar um par de elétrons adicional 
ACIDEZ DE LEWIS 
3- Moléculas ou íons que podem expandir sua valencia e 
aceitar outro par de elétrons 
ACIDEZ DE LEWIS 
1.  Água como agente oxidante 
2.  Solvatação de um ânion 
3.  Solvatação de um cátion 
4.  Água como agente redutor 
CONCEITOS ÁCIDO-BASE DE LEWIS E ORBITAIS DE FRONTEIRA 
1.  Água como agente oxidante 
 
CONCEITOS ÁCIDO-BASE DE LEWIS E ORBITAIS DE FRONTEIRA 
3d 
4s 
LUMO 
HOMO 
H2O Ca 
A transferência de elétron ocorre a partir da base de Lewis para o ácido de Lewis; 
Transferência de elétrons do cálcio para a água. Poderíamos esperar a formação de H2O-, mas a 
transferência de elétrons para o LUMO antiligante de H2O resulta no enfraquecimento da ligação 
O-H, levando a formação do gás hidrogênio. H2O é reduzida a H2 e OH-, e Ca é oxidada para 
Ca2+. 
3p 
4s 
LUMO 
HOMO 
H2O Cl- 
2. Solvatação de um ânion 
CONCEITOS ÁCIDO-BASE DE LEWIS E ORBITAIS DE FRONTEIRA 
3p com orientação adequada para interagir 
com o H2O LUMO 
3. Solvatação de um cátion 
CONCEITOS ÁCIDO-BASE DE LEWIS E ORBITAIS DE FRONTEIRA 
2p 
3s 
LUMO 
HOMO 
H2O Mg
2+ 
Um orbital de fronteira com menos energia do que os da água (Mg2+), permite que a água 
atue como um doador. 
4. Água como agente redutor 
CONCEITOS ÁCIDO-BASE DE LEWIS E ORBITAIS DE FRONTEIRA 
-  Reagente tem orbitais de fronteira com muito menos energia do que os 
orbitais da água; a água atua como um redutor e transfere elétron para o 
outro reagente. 
CONCEITOS ÁCIDO-BASE DE LEWIS E ORBITAIS DE FRONTEIRA 
Uma base tem um par de elétrons em um HOMO de simetria 
adequada para interagir com o LUMO de um ácido. 
Definição de Lewis em 
termos de orbitais de 
fronteira: 
 
Uma base tem um par de 
elétrons em um HOMO 
de simetria adequada 
para interagir com o 
LUMO do ácido. 
1- Formação de complexos: 
 
 Reação mais simples de ácido-base de Lewis que ocorre em fase 
 gasosa ou reação não coordenante. 
 
 
CONCEITO ÁCIDO-BASE DE LEWIS 
RACIONALIZAÇÃO DE REAÇÕES 
2- Reações de deslocamento 
 Um ácido ou base é deslocado por outro da mesma 
espécie. 
 
 
CONCEITO ÁCIDO-BASE DE LEWIS 
RACIONALIZAÇÃO DE REAÇÕES 
3- Reações de duplo deslocamento (metátese) 
 
 
CONCEITO ÁCIDO-BASE DE LEWIS 
RACIONALIZAÇÃO DE REAÇÕES 
Empiricamente… 
1. Solubilidade relativa dos haletos 
 
 
 
 
ÁCIDOS E BASES DUROS E MACIOS 
Como explicar tendência de solubilidade? 
LiF é o menos solúvel dos haletos de lítio! 
1.  Solubilidade relativa dos haletos 
Comparea série e verifique que o haleto mais solúvel é AgF, assim como para o 
observado para Hg2F2. 
 
Então qual seria o motivo pelo qual a salbilidade de LiF é de longe o menos solúvel 
para dos haletos de lítio? 
 
Consulte a tabela do último slide e responda! 
 
ÁCIDOS E BASES DUROS E MACIOS 
Empiricamente… 
2. Coordenação de tiocianato com metais 
 
 
 
 
ÁCIDOS E BASES DUROS E MACIOS 
SCN- 
[Hg(SCN)4]2- [Zn(NCS)4]
2- 
Como explicar este tipo de ligação 
dependendo do cátion selecionado? 
Empiricamente… 
3. Constantes de equilíbrio de reações de troca 
 
 
 
 
ÁCIDOS E BASES DUROS E MACIOS 
[CH3Hg(H2O)]+ + HCl CH3HgCl + H3O+ 
K = 1,8 x 1012 
[CH3Hg(H2O)]+ + HF CH3HgF + H3O+ 
K = 4,5 x 10-2 
É possível prever magnitude da constante? 
Empiricamente… 
1. Solubilidade relativa dos haletos 
 
 
 
 
ÁCIDOS E BASES DUROS E MACIOS 
AgI tem caráter mole-mole (ligação é forte), portanto AgI é muito insolúvel!!! 
¨  Distinção pode ser considerada a partir da 
polarizabilidade; 
- Grau até o qual uma molécula ou um íon é 
distorcido pela interação com outras moléculas ou íons 
(campo elétrico). 
ÁCIDOS E BASES DUROS E MACIOS 
- Interações entre duas espécies duras ou duas 
moles são mais fortes do que aquelas entre uma 
série dura e uma mole 
ÁCIDOS E BASES DUROS E MOLES 
(HSAB) 
Conceito de Pearson: 
 
 
“Os ácidos duros preferem ligar-se a bases duras e 
os ácidos moles preferem ligar-se a bases moles” 
Ácidos e bases “duros”: interações eletrostáticas 
 
Ácidos e bases “macios”: interações predominantemente 
covalentes 
DUREZA DOS ÁCIDOS E BASES 
Ao final deste assunto 
Aprendemos sobre: 
 
¨  Definições ácidos e bases 
¨  Equilíbrio de transferência de próton em água; 
¨  Acidez de Bronsted-Lowry 
¨  Acidez de Lewis 
¨  Orbitais de fronteira / ácidos e bases 
¨  Ácidos e bases duros e macios / Conceito de 
Pearson