equilíbrio Ácido base ka e kb

7/21/2019 Equilíbrio Ácido Base Ka e Kb

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Equilíbrio Ácido-BaseÁcidos e Bases Fracos



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



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

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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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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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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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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?

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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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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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COMO FAZEMOS ISSO?


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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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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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 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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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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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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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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