4. Ácidos e bases
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4. Ácidos e Bases em Química Orgânica
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4. Ácidos e Bases em Química Orgânica
ü Leitura Recomendada: Organic Chemistry, J. Clayden, N. Greeves, S.
Warren, P. Wothers, Oxford, Oxford, 2001, cap. 8.
ü Compreender aspectos de acidez e basicidade é essencial em Química
Orgânica:
i) Reações orgânicas e biológicas são catalisadas por:
a) ácidos doadores de prótons (Ex: H3O+)
b) ácidos de Lewis (Ex: AlCl3)
ii) Muitas reações em química orgânica são reações ácido-base.
iii) Reação ácido-base como uma etapa em diversas reações orgânicas.
iv) O efeito do substituinte é similar em outras situações.
4.1. Ácidos e Bases de Bronsted-Lowry
ü Ácido é uma espécie que tem a tendência de doar um próton. Base é
uma espécie que tem a tendência de receber um próton.
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ü Quando um ácido transfere um próton para uma base, o ácido é
convertido na sua base conjugada.
ü Quando a base recebe um próton, a base é convertida no seu ácido
conjugado.
Ácidos e Bases de Bronsted-Lowry
ü Substâncias que podem atuar tanto como ácido quanto como base são
denominadas anfóteras. Exemplo: água. Em química orgânica esta
situação é muito comum.
ü Uma espécie neutra que contém tanto uma carga positiva quanto uma
negativa é chamada de zwiteriônica. Exemplo:
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ü Transferências de prótons entre O e N são extremamente rápidas, sendo
controladas por difusão. Não são etapas lentas em mecanismos.
ü Exemplo de exceção:
4.2. Medida Quantitativa da Força de um Ácido e de uma
Base: Ácido Forte e Base Forte
ü Base forte: Uma base que é completamente ionizada em solução
aquosa. Ácido forte: Um ácido que é completamente ionizado em
solução aquosa. Exemplo:
0,1M de HCl 0,1M de Cl- (aq) + 0,1M de H3O+ (aq)
Em fase gasosa, 1 molécula em 10240 está dissociada!
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ü Um ácido fraco ou base fraca é um que não é completamente ionizado
em solução aquosa.
ü A maioria dos ácidos orgânicos e bases orgânicas são fracos.
ü Em química orgânica, falamos em ácido mais forte ou mais fraco, mas
na verdade a maioria é fraco.
Medida Quantitativa da Força de um Ácido e de uma Base:
Ácido Fraco e Base Fraca
0,1M de CH3CO2H 0,001M de CH3CO2- (aq) + 0,001M de H3O+ (aq)
ü Quanto maior o valor de pKa,
mais fraco o ácido.
ü Quanto mais forte o ácido, mais
fraca sua base conjugada.
ü Os valores de pKa variam entre
-10 a 50: uma diferença de 1060.
ü Efeito nivelador do solvente.
Exemplo: em água a faixa de pKa
é entre -1,74 e 15,74.
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ü Relação entre a acidez de compostos orgânicos e sua estrutura
molecular.
ü É preciso analisar o equilíbrio entre o ácido e a base conjugada (ou
entre a base e o ácido conjugado).
ü Fatores que podem influenciar no equilíbrio ácido/base:
a) Eletronegatividade do átomo ligado ao H;
b) Ressonância;
c) Efeito indutivo;
d) Ligação de hidrogênio.
4.3. Estrutura Molecular e Acidez
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ü Aminas podem ser protonadas em meio ácido
ü A basicidade das aminas será analisada em termos do pKa do seu ácido
conjugado. Assim, quanto maior o pKa do íon amônio, mais básica será a
amina
Estrutura Molecular e Basicidade
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Ordem de Basicidade de Aminas em Solução Aquosa
pKaH da amônia: 9,24
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Ligação de hidrogênio
entre um íon amônio e a água:
Estabilização por Grupos Alquila vs Ligação de Hidrogênio
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Ordem de Basicidade de Aminas em Solução Aquosa
Secundária Primária Terciária Amônia
Ordem de basicidade em fase gasosa: