equilíbrio Ácido base ka e kb
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Equilíbrio Ácido-BaseÁcidos e Bases Fracos
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CH3COOH (aq)
0,10 mol/dm3
HCl (aq)
0,10 mol/dm3
pH ?
pH de soluções
pH= 2,9 pH= 1
[H3O+
] < [H3O+
]
PORQUÊ?
Dulce Campos 2
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pH de soluções
Segundo Arrheniuso ácido acético está apenas parcialmente ionizadoo ácido clorídrico está totalmente ionizadologo o primeiro origina menos iões [H+] em solução
Segundo Bronsted-Lowryo ácido acético está apenas parcialmente deprotonadoo ácido clorídrico está totalmente deprotonadologo o primeiro origina menos iões [H3O +]em solução
Estes dois compostos são exemplos de ácidos fraco e forterespectivamente
Dulce Campos 3
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Diferente reactividade de ácidoscom igual concentração
Igual massa de Mg foi adicionada às soluções aquosasambas com iguais concentrações
HCl CH3COOH
Reagem com velocidades diferentes apesar deterem iguais concentrações
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Equilíbrio de transferência de protões
Transferência de protões é uma das reacções mais rápidas,conhecidas em solução aquosa.O que conduz a que ácidos e bases conjugadas estejamsempre em equilíbrio em solução aquosa.
CH3COOH (aq) + H2O (l) H3O+ (aq) + CH3COO- (aq)
Este equilíbrio de transferência de protões é comum atodos os ácidos e bases em solução aquosa
NH3 (aq) + H2O (l) HO- (aq) + NH4+ (aq)
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Constantes de Equilíbrio
Os equilíbrios de transferência de protões são descritosem termos de constantes de equilíbrio
CH3COOH (aq) + H2O (l) H3O+ (aq) + CH3COO- (aq)
3 3
3 2
c
H O CH COO K
CH COOH H O
Como o solvente é praticamente puro e as soluções sãodiluídas podemos considerar [H2O] = cte
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Constantes de Equilíbrio
3 3
3
a
H O CH COO K
CH COOH
Constante de Acidez
O valor experimental de Ka para o ácido acético a 25ºCé de 1,8 x 10 -5
O valor pequeno diz-nos que apenas uma pequena porção demoléculas de ácido perdem os seus protões quando dissolvidas em
água.Podemos estimar a fracção de moléculas deprotonadas e
veremos que o seu valor depende da concentração do ácido
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NH3 (aq) + H2O (l) HO- (aq) + NH4+ (aq)
Constantes de Equilíbrio
4
3
B
NH OH K
NH
Constante de BasicidadeO valor experimental de Kb para o ácido acético a 25ºC
é de 1,8 x 10 -5
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Constantes de Equilíbrio
As constantes de acidez e basicidade são frequentementereportadas em termos de – log k.
pKa = -log Ka pKb = -log Kb
Quanto menor o valor de K, maior o valor de pK, maisfraco será o ácido ou a base
Quanto maior a constante de acidez, maior acapacidade de o ácido doar protões; quanto
maior a constante de basicidade, maior acapacidade que a base tem de aceitar protões
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A capacidade de oscilar entre dois estados:A Conjugação
Que relação existe entre a força de um ácido eda sua base conjugada?
Dulce Campos
O ácido clorídrico é classificado como um ácido forteporque está totalmente deprotonado em água. Como
resultado, sua base conjugada, Cl-, deve ser muito, muitofraca receptora de protões. Reciprocamente, o ácido acético
é um ácido fraco. A sua base conjugada, o ião CH3CO2-
, deveser um receptor de protões relativamente bom, porque eleprontamente forma moléculas de CH3COOH em água.
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Dulce Campos
A capacidade de oscilar entre dois estados:A Conjugação
Quanto mais forte o ácido, mais fraca será sua baseconjugada.
Quanto mais forte a base, mais fraco será seu ácidoconjugado.
São conclusões qualitativas. Devemos ser capazes deusar as constantes de acidez e basicidade para expressá-las quantitativamente
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Dulce Campos
A capacidade de oscilar entre dois estados:A Conjugação
COMO FAZEMOS ISSO?
NH3 (aq) + H2O (l) HO- (aq) + NH4+ (aq)
4
3
B
NH OH K
NH
NH4+ (aq) + H2O (l) NH3 (aq) + H3O+ (aq)
3 3
4
a
H O NH K
NH
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A capacidade de oscilar entre dois estados:A Conjugação
COMO FAZEMOS ISSO?
MULTIPLICANDO Ka por Kb temos:
3 3
4
a
H O NH K
NH
4
3
B
NH OH K
NH
x
3a b
a b w
K K H O OH
K K K
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Dulce Campos
A capacidade de oscilar entre dois estados:A Conjugação
COMO FAZEMOS ISSO?
Quando calculamos o logaritmo
log Ka + log Kb = log Kw
Multiplicando tudo por -1
pK a + pK b = pK w
K a é a constante de acidez e K b a constante debasicidade de um par conjugado ácido base em
água
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A capacidade de oscilar entre dois estados:A Conjugação
A equação confirma a relação de troca entreas forças dos ácidos e das bases conjugadas, na qual se Ka é alto, Kb deve ser baixo, ou vice-versa.
a b w K K K
Por ex:pKb do NH3 é 4,75, o pKa do NH4
+ a 25ºC é
pKa = pKw – pKb = 14 - 4,75 = 9,25Quanto mais forte é o ácido mais fraca é a sua
base conjugada; quanto mais forte á a basemais fraco é o seu ácido conjugado.
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A capacidade de oscilar entre dois estados:A Conjugação
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Dulce Campos
O Papel Especial da Água
Suponhamos que, ao contrário, a base A- seja um receptor de protõesmais forte água. A “batalha de poderes”pelo protão favorece agoraa base protonada – o seu conjugado HA. Por exemplo, se a base é CN-,então o ácido é HCN, e uma grande proporção de moléculas de HCNsobrevive em solução. Este ácido é fraco, por isso está somente
parcialmente deprotonado em solução aquosa.
A força da água como receptor de protões é um
marco de fronteira entre os ácidos fortes efracos em solução aquosa.
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O Papel Especial da Água
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Dulce Campos
O Papel Especial da Água
Qualquer ácido com uma base conjugada que fica abaixo da posiçãoda H2O na Tabela é um ácido fraco. Um exemplo é o ácido acético,CH3COOH, que é fraco porque sua conjugada, CH3CO2
-, é umreceptor de protões é mais forte que a água.
Porquê?
As bases entram na “batalha de poder” e, mais uma vez a água
determina a localização da fronteira.A base é forte se o seu ácido conjugado fica abaixo da H2O na Tabela ,logo está completamente protonado em água.
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Dulce Campos
O Papel Especial da Água
Estes princípios aplicam-se a qualquer solvente:
• um ácido é forte se a sua base conjugada é um receptor deprotões mais fraco do que o solvente.
• Uma base é forte se tem um poder de atracção por protõesmaior do que o solvente.
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