Ácidos y Bases. Contenidos

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1 hemistry 140 Fall 2002 Ácidos y Bases Tema 9: Ácidos y Bases Francisco García alvo-flores Diapositiva 1 de 38 ontenidos 9-1 Teoría de Arrhenius 9-2 Teoría de Brønsted-Lowry 9-3 onstante de ionización: Auto-ionización del agua y escala p 9-4 Ácidos y bases fuertes 9-5 Ácidos y bases débiles: Grado de inonización 9-6 Ácidos polipróticos 9-7 Ioness como Ácidos and Bases 9-8 Estructura Molecular y comportamiento ácidobase 17-8 Lewis Acids and Bases Focus n Acid Rain. Diapositiva 2 de 38 1

2 hemistry 140 Fall 2002 Teoría de Arrhenius Ácido: cualquier sustancia que produzca iones hidrógeno en disolución acuosa l(g) + (aq) + l - (aq) Base: cualquier sustancia que produzca iones hidroxilo en disolución acuosa: 2 Na(s) Na + (aq) + - (aq) Diapositiva 3 de 38 Teoría de Brønsted-Lowry Ácido donante de protones Base aceptor de protones. base acido N N N N acido base Diapositiva 4 de 38 2

3 hemistry 140 Fall 2002 onstante de ionización (base) base acido N N [N 4+ ][ - ] K c = [N3 ][ 2 ] K b = K c [ 2 ] = [N 4+ ][ - ] = [N 3 ] Diapositiva 5 de 38 onstante de ionización (ácido) [ 3 2- ][ 3 + ] K c = [3 2 ][ 2 ] [ 3 2- ][ 3 + ] K a= K c c[ [ 2 ] = = [ 3 2 ] Diapositiva 6 de 38 3

4 hemistry 140 Fall 2002 Fuerza relativa de ácidos y bases l + - l l l N N I I Diapositiva 7 de 38 Auto-ionización del agua Diapositiva 8 de 38 4

5 hemistry 140 Fall 2002 Producto iónico del agua 2 (l) + 2 (l) 3 + (aq) + - (aq) [ 3 + ][ - ] K c = [2 ][ 2 ] K W = K c [ 2 ][ 2 ] = [ = ][ - ] Diapositiva 9 de 38 p y p 2 (l) + 2 (l) 3 + (aq) + - (aq) Kw = [ 3 + ] [ - ] = [ 3 + ]=K w / [ - ] [ 3 + ] = [ - ] = (10-14 ) 1/2 =10-7 M Disolucion ácida: [ 3 + ] > [ - ] Disolucion neutra: [ 3 + ] = [ - ] Disolucion básica: [ 3 + ] < [ - ] p = -log[ 3 + ] p = -log[ [] - pk W = p + p = 14 Diapositiva 10 de 38 5

6 hemistry 140 Fall 2002 p y p Diapositiva 11 de 38 p de algunas sustancias comunes Diapositiva 12 de 38 6

7 hemistry 140 Fall 2002 Ácidos y bases fuertes l 3 2 Thymol Blue Indicator p < 1.2 < p < 2.8 < p Diapositiva 13 de 38 Ácidos y bases débiles Ácido acético or 3 2 Diapositiva 14 de 38 7

8 hemistry 140 Fall 2002 Ácidos débiles [ 3 2- ][ 3 + ] K a = = [ 3 2 ] 3 2 pk a = -log( ) = 4.74 Ácido láctico 3 () 2 R Glicina 2 N 2 2 Diapositiva 15 de 38 onstantes de ionización de ácidos y bases débiles Diapositiva 16 de 38 8

9 hemistry 140 Fall 2002 Grado de inonización A A - Grado de ionizacón (α)= [ 3 + ] a partir de A [A] de partida [ 3 + ] from A Porcentaje de ionización = [A] originally 100% Diapositiva 17 de 38 Grado de ionización K a = [ 3 + ][A - ] [A] K a = n 3 n + A - n A 1 V Diapositiva 18 de 38 9

10 hemistry 140 Fall 2002 Ácidos polipróticos Ácido fosfórico: 3 P P P 2 P P P 3-4 K a1 = K 6310 a2 = K a3 = Diapositiva 19 de 38 Ácido fosfórico K a1 >> K a2 Todos los 3 + se forman en la primera ionización. 2 P 4- prácticamente no se ioniza. Se asume que [ 2 P 4- ] = [ 3 + ]. [P 2-4 ] KK a2 Diapositiva 20 de 38 10

11 hemistry 140 Fall 2002 onstantes de ionización de ácidos polipróticos Diapositiva 21 de 38 Ácido sulfúrico Ácido sulfúrico: 2 S S 4 - K a = very large S S 4 2- pk a = 1.96 Diapositiva 22 de 38 11

12 hemistry 140 Fall 2002 idrólisis: iones como ácidos y bases base acido N N acido base K a = [N 3 ] [ 3 + ] [N 4+ ] =? K a = [N 3 ] [ 3 + ] [ - ] = K W = = [N 4+ ][ ] K b K a K b = K w Diapositiva 23 de 38 idrolisis Rotura por acción del agua. Na Na l l No reaction No reaction N N d ydrolysis Diapositiva 24 de 38 12

13 hemistry 140 Fall 2002 Estructura molecular y acidez Por qué l es un ácido fuerte, y F es débil? Por qué 3 2 es un ácido más fuerte 3 2? ay una relación entre estructura molecular y acidez La energía de disociación de enlace se miden en fase gaseosa y no en disolución Diapositiva 25 de 38 Fuerza de ácidos binarios I Br l F Longitud de enlace > > > 91.7 pm Energía de enlace 297 < 368 < 431 < 569 kj/mol acidez 10 9 > 10 8 > >> F + 2 [F ] F Par iónico Iones libres Diapositiva 26 de 38 13

14 - hemistry 140 Fall 2002 Fuerza en oxoácidos Factores que favorecen el el efecto electrón atrayente sobre el enlace - del átomo de oxígeno Alta electronegatividad (EN) del átomo central. Un número elevado de átomos de terminales en la moléculas --l --Br EN l = 3.0 EN Br = 2.8 K a = K a = Diapositiva 27 de 38 Fuerza de oxoácidos S S K a 10 3 K a = S 2+ + S Diapositiva 28 de 38 14

15 hemistry 140 Fall 2002 Fuerza de ácidos orgánicos acetic acid ethanol K = = a K a 1.3 Diapositiva 29 de 38 Aniones derivados de ácidos Diapositiva 30 de 38 15

16 hemistry 140 Fall 2002 Efectos estructurales - K = a K a = Diapositiva 31 de 38 Structural Effects - K = a K a = l - Diapositiva 32 de 38 16

17 hemistry 140 Fall 2002 Aminas como bases N Br N amoniaco bromoamina pk b = pk b = Diapositiva 33 de 38 Aminas como bases N 2 N 2 N 2 methylamine ethylamine propylamine pk b = 4.74 pk b = 3.38 pk b = 3.37 Diapositiva 34 de 38 17

18 hemistry 140 Fall 2002 Efectos de resonancia Diapositiva 35 de 38 Efecto inductivo Diapositiva 36 de 38 18

19 hemistry 140 Fall 2002 Ácidos y bases de Lewis Ácido de Lewis especies (Átomos, iones or moléculas) acceptores de electrones. Bases de Lewis Especies donantes de pares de electrones. base ácido adducto Diapositiva 37 de 38 Movimiento de electrones Diapositiva 38 de 38 19