Cap.2 Acidita e Basicita

H O

H

H..

O H..

..: H O

H

H O H....

: +

H O

H

H..

N H

H

H

+ : H O

H

..: N H

H

H

+ H

+

H3O

+ NH3 H2O + NH4

A B B A

HCl + H2O Cl + H3O

Forti Deboli

C OH

O

H3C+ H2O C O

O

H3C +

H3O

Deboli Forti

EQUILIBRI ACIDO-BASE

Teoria di Brnsted-Lowry Acidi donano ioni H+

Basi accettano ioni H+

La definizione di Brnsted significa che in acquaCH3CO2H un acido e lacqua stessa una base.

La definizione di Brnsted significa che in acquaCH3NH2 una base e lacqua stessa un acido.

CH3CO2H + H2O CH3CO2 + H3O+acido acetico

CH3NH2 + H2O CH3NH3+ + OHmetilammina

Teoria di Brnsted-Lowry

CH3CO2H/CH3CO2 una coppia acido-base coniugata

CH3NH2/CH3NH3+ una coppia acido-baseconiugata

Le coppie acido-base coniugati differisconoper un protone, H+.

Ogni acido ha la sua base coniugata eviceversa.

Teoria di Lewis

Base dona una coppia di elettroni (contiene un atomo che possiede un lone pair o un legame multiplo)

Acido accetta una coppia di elettroni (ha carenza elettronica)

orbitale vuoto

Acido di Lewis

orbitale pieno

Base di Lewis

+

metilammina metanolo acetone

Basi organiche

Forza degli acidi pKaHA + H2O A + H3O+

A + H2O HA + OH

Ka =[H3O+][A]

[HA]

Kb(A) =Kw

Ka(HA)= [HA][OH

][A]

es. CH3CO2H Ka = 1.8 x 105 Kb = 5.6 x 1010 CH3CO2pKa = 4.7 pKb = 9.3

HCN Ka = 7.9 x 1010 Kb = 1.3 x 105 CNpKa = 9.1 pKb = 4.9

pKa = log Ka

Reazioni acido-base

Predire la direzione di una reazione acido-base.

Acido 1 + Base 2 Acido 2 + Base 1

Forte Debole

Le reazioni vanno sempre dalla coppia A/B fortealla coppia A/B debole

Predire le reazioni acido-base Affinch la reazione avvenga i prodotti

devono essere pi stabili dei reagenti. I prodotti acido e base devono essere pi

deboli e meno reattivi dellacido e dellabase di partenza.

CH3COOH + OH- CH3COO- + H2O

Un acido con pKa minore reagir con la baseconiugata di un acido con pKa maggiore.

pKa 4.76 pKa 15.8

Quanto spostato sar lequilibrio? Acido 1 + Base 2 Acido 2 + Base 1

Keq = [Acido 1] [Base 2][Base 1] [Acido 2] [H3O+]

[H3O+]=

Ka1Ka2

=Ka reagenteKa prodotto

pKeq = pKa (reagente) pKa (prodotto)

pKa 16 6.5pKeq = 16 6.5 = 9.5Keq = 10 9.5 > 1, lequilibrio spostato a destraKeq

Valutazione qualitativa della forza degli acidi

In acqua, tutti gli acidi formano lo ione idrossonio, limportante fattore di differenza la base coniugata.

La differenza tra un acido forte e un acido debole sta nelle diverse stabilit delle loro basi coniugate.

HA + H2O A + H3O+

HAHA

A-

A-

ACIDO DEBOLE ha la base coniugata forte (= maggiore energia, meno stabile)

ACIDO FORTE ha la base coniugata debole (= minore energia, pi stabile)

ionizzazionepi facile

E

Elettronegativit Localizzare nella base coniugata la carica

negativa sullelemento pi elettronegativo rende lacido pi forte.

CH4 NH3 H2O HF

>45 34 16 3.5pKaCH3 NH2 HO F

EN 2.5 3.0 3.5 4.0

Effetti induttivi Gli effetti induttivi operano attraverso i

legami . Es: Alogenoacidi

Lalogeno stabilizza la base coniugata attirando densit di carica. Leffetto diminuisce con la distanza.

CO

OCl +

CH3CH2CHClCOOH CH3CHClCH2COOH ClCH2CH2CH2COOH2.9 4.0 4.5pKa

Effetti induttivi

Alogenoacidi La stabilizzazione proporzionale alla

elettronegativit dellalogeno.

La stabilizzazione proporzionale al numero di atomi di alogeno.

I-CH2COOH Br-CH2COOH Cl-CH2COOH F-CH2COOH3.13 2.87 2.81 2.66pKa

CH3COOH ClCH2COOH Cl2CHCOOH Cl3CCOOH

4.75 0.652.81 1.29pKa

Br 8HBrAcido bromidrico

CH3CH251CH3CH3Etano

NH238NH3Ammoniaca

CH3CH2O15.9CH3CH2OHEtanolo

OH15.7H2OAcqua

CH3NH210.64CH3NH3+Ione metilammonio

CO3210.33HCO3Ione bicarbonato

C6H5O9.95C6H5OHFenolo

NH39.24NH4+Ione ammonio

HCO36.36H2CO3Acido carbonico

CH3COO4.76CH3COOHAcido acetico

C6H5COO4.19C6H5COOHAcido benzoico

H2PO42.1H3PO4Acido fosforico

H2O 1.74H3O+Ione idrossonio

HSO4 5.2H2SO4Acido solforico

Cl 7HClAcido cloridrico

I 9HIAcido iodidrico

Base coniugatapKaFormulaAcidoAcidopi forte

Acidopi debole

Basepi debole

Basepi forte

Ibridazione

C HH

H

H

C C HH

H H

C C HH

ca. 50 35 25pKa

sp3 sp2 sp

CH

H

H: C CH

H H:

:C CH

Alcani Alcheni Alchini

Gli elettroni nellorbitale sp hanno energia pi bassa perch sono pi vicini al nucleo.

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