Teorias Ácido-Base Prof. Fernando R. Xavier UDESC 2013

Teoria ácido-base de Arrhenius (1884) “Toda espécie química que, em contato com água, gera íons H+ é considerada um ácido.” Exemplos:

Teoria ácido-base de Arrhenius (1884) “Toda espécie química que, em contato com água, gera íons OH- é considerada uma base.” Exemplos: Problema: Todos os experimentos eram restritos ao meio aquoso.

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: Íon hidrônio ácido conjugado da água base conjugada do HF

Teoria ácido-base de Brønsted-Lowry (1923) Exemplo 2: 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.

Teoria ácido-base de Brønsted-Lowry (1923) Exemplo 2: Meio não-aquoso! base conjugada do ácido acético ácido conjugado da amônia

Teoria ácido-base de Brønsted-Lowry (1923)

Teoria ácido-base de Brønsted-Lowry (1923)

Teoria ácido-base de Brønsted-Lowry (1923) Resumindo: “Quando uma espécie doa um próton, a espécie resultante se torna sua base conjugada.” “Quando uma espécie recebe um próton, a espécie resultante se torna seu ácido conjugado.”

Teoria ácido-base de Lewis (1923) 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. “Espécies químicas que são capazes de aceitar pares eletrônicos são consideradas ácidos, enquanto espécies químicas que podem doar pares eletrônicos são consideradas bases.” Consegue explicar fenômenos onde não há tranferência de espécies catiônicas ou aniônicas durante as reações químicas.

De maneira geral temos: Exemplos: Teste: Indificar quem é o ácido e a base na reação entre amônia e água para a geração do hidróxido de amônio.

Como identificar ácidos e bases de Lewis? 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: 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:

Ácidos de Lewis Caso 1: Compostos com a camada de valência incompleta podem atuar como ácidos de Lewis. Ex. Compostos planares de boro - 5B: [He] 2s2 2p1

Ácidos de Lewis Caso 2: Cátions metálicos podem aceitar pares eletrônicos para gerar compostos de coordenação (íons complexos). Ex. Formação de cátions complexos

Caso 3: Uma molécula ou íon com seu octeto completo pode rearranjar sua camada de valência para acomodar um par eletrônico adicional. Ex. Formação do ânion hidrogenocarbonato (bicarbonato) 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 hexafluoreto de silício

Atividade: Identificar o ácido e a base de Lewis em cada uma das reações químicas a seguir:

Logo a força ácida de Lewis é: 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: Eletronegatividade F 3,98 Cl 3,16 Br 2,96 Logo a força ácida de Lewis é: BF3 > BCl3 > BBr3

Raio iônico / raio atômico Força ácida e força básica: Ex.2: Avaliação da força ácida em íons metálicos do grupo 1: “Espécies de menor raio iônico tem suas cargas concentradas no espaço, logo são melhores ácidos de Lewis.” Raio iônico / raio atômico

Atividades: 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+ 2. Organizar em ordem de basicidade os seguintes compostos: 3. Organizar em ordem de acidez os seguintes óxidos: Al2O3, B2O3, BaO, CO2, Cl2O7, SO3

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: Genericamente temos:

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 . Exemplo: Genericamente temos: *Do grego metathesis, significando “troca”.

Atividades: Identificar os ácidos e bases de Lewis das reações a seguir: