cap 2 acidos y bases
Post on 20-Oct-2015
16 Views
Preview:
TRANSCRIPT
Capítulo 2 Ácidos y
bases
Ácidos y bases Brønsted–LowryUn ácido es una especie donadora de protonesUna base es una especie aceptora de protones
Ácidos y bases Brønsted–LowryUn ácido es una especie donadora de protonesUna base es una especie aceptora de protones
Ácidos y bases Brønsted–LowryUn ácido es una especie donadora de protonesUna base es una especie aceptora de protones
ácido base
Ácidos y bases Brønsted–LowryUn ácido es una especie donadora de protonesUna base es una especie aceptora de protones
ácido base
Ácidos y bases Brønsted–LowryUn ácido es una especie donadora de protonesUna base es una especie aceptora de protones
ácido base
ácidobase
Ácidos y bases Brønsted–LowryUn ácido es una especie donadora de protonesUna base es una especie aceptora de protones
ácido base
ácidobase
Note que el agua puede actuar como ácido o como base
Ácidos y bases Brønsted–Lowry
Ácidos y bases Brønsted–Lowry
Ácidos y bases Brønsted–Lowry
ácido base
Ácidos y bases Brønsted–Lowry
ácido base
La especie resultante después de donar un protón es la base conjugada.
base conjugada
Ácidos y bases Brønsted–Lowry
ácido base
La especie resultante después de donar un protón es la base conjugada.
ácido conjugado
base conjugada
La especie resultante después de aceptar un protón es el ácido conjugado.
Ácidos y bases Brønsted–Lowry
ácido base
La especie resultante después de donar un protón es la base conjugada.
ácido conjugado
base conjugada
Toda reacción ácido–base que implique la transferencia de un protón tiene dos pares conjugados ácido–base.
La especie resultante después de aceptar un protón es el ácido conjugado.
Ácidos y bases de Lewis
Ácidos y bases de Lewis
Un ácido de Lewis es una especie que acepta un par de electrones. (piense en un orbital vacío)
Ácidos y bases de Lewis
Un ácido de Lewis es una especie que acepta un par de electrones. (piense en un orbital vacío)
(piense en un orbital lleno)
Una base de Lewis es una especie que dona un par de electrones.
Ácidos y bases de Lewis
Un ácido de Lewis es una especie que acepta un par de electrones. (piense en un orbital vacío)
(piense en un orbital lleno)
Una base de Lewis es una especie que dona un par de electrones.
Al resultado de una reacción ácido–base de Lewis a menudo se le llama aducto.
ácido de Lewis
base de Lewis
Ácidos y bases de Lewis
ácido de Lewis
base de Lewis
Pobre en electrones
Rico en electrones
Ácidos y bases de Lewis
ácido de Lewis
base de Lewis
Pobre en electrones
Rico en electrones
Ácidos y bases de Lewis
ácido de Lewis
base de Lewis
Aductor
Pobre en electrones
Rico en electrones
Nuevo enlace covalente
Ácidos y bases de Lewis
Los ácidos de Lewis no siempre tienen que ser donadores de protones, pueden además participar como aceptores de pares de electrones.
Ácidos y bases de Lewis
ácido de Lewis
base de Lewis
Pobre en electrones
Rico en electrones
Los ácidos de Lewis no siempre tienen que ser donadores de protones, pueden además participar como aceptores de pares de electrones.
Ácidos y bases de Lewis
ácido de Lewis
base de Lewis
Pobre en electrones
Rico en electrones
Los ácidos de Lewis no siempre tienen que ser donadores de protones, pueden además participar como aceptores de pares de electrones.
Ácidos y bases de Lewis
ácido de Lewis
base de Lewis Aductor
Pobre en electrones
Rico en electrones
Nuevo enlace covalente
Los ácidos de Lewis no siempre tienen que ser donadores de protones, pueden además participar como aceptores de pares de electrones.
Ácidos y bases de Lewis
Ejemplos de ácidos de Lewis:
Ácidos y bases de Lewis
Ejemplos de ácidos de Lewis:
Fe3+ AlCl3 H3O+
Ácidos y bases de Lewis
Ejemplos de ácidos de Lewis:
Fe3+ AlCl3 H3O+
Ejemplos de bases de Lewis:
Ácidos y bases de Lewis
Ejemplos de ácidos de Lewis:
Fe3+ AlCl3 H3O+
Ejemplos de bases de Lewis:
Ácidos y bases de Lewis
pH
La concentración de iones de hidrógeno se utiliza como una medida de acidez
Esta concentración se expresa como pHpH = – log[H3O+]
Cuanto más alta sea la concentración, más ácida será la solución y más bajo será el pH
pH
Agua neutral: [H3O+] = 1.0 × 10–7 M pH = – log[H3O+] = 7
pH < 7.00 Solución ácida pH = 7.00 Solución neutra pH > 7.00 Solución básica
La constante de disociación, Ka
La fuerza de un ácido se representa por su constante de disociación (constante de acidez), Ka
Ka=producto de las concentraciones de la especies ionizadas
concentración del ácido protonado
La constante de disociación, Ka
La fuerza de un ácido se representa por su constante de disociación (constante de acidez), Ka
Ka=producto de las concentraciones de la especies ionizadas
concentración del ácido protonado
Ka =
La constante de disociación, Ka
La Ka implica las concentraciones del ácido y los iones
La constante de disociación, Ka
La Ka implica las concentraciones del ácido y los iones
Ka > 1 Productos ionizados mayores que el ácido intacto.
Ka < 1 Productos ionizados menores que el ácido intacto.
Ka >> 1 Se completa la ionización (ácido fuerte).(por ejemplo, > 103)
Ka << 1 No hay ionización en una cantidad importante. (por ejemplo, < 10–3)
La constante de disociación, Ka
Puesto que los valores Ka para los diversos ácidos tienen un rango tan amplio, una forma más manejable de analizar esta medición de la acidez es usar
pKa = – log (Ka)
La constante de disociación, Ka
Puesto que los valores Ka para los diversos ácidos tienen un rango tan amplio, una forma más manejable de analizar esta medición de la acidez es usar
Comparación de los valores pKa y Ka
pKa 14121086420
ácidos fuertes ácidos débiles
Ka10-1410-1010-610-2
Cuanto más pequeño sea el valor de pKa más fuerte será el ácido.
-2
102
Fuerza de los ácidosHA + H2O H3O+ + A-
La diferencia entre un ácido fuerte y un ácido débil se puede describir mediante la estabilidad de la base conjugada.
Fuerza de los ácidosHA + H2O H3O+ + A-
HA
ENERGÍA
La diferencia entre un ácido fuerte y un ácido débil se puede describir mediante la estabilidad de la base conjugada.
Fuerza de los ácidosHA + H2O H3O+ + A-
HA
A- ÁCIDO DÉBIL
ENERGÍA
La diferencia entre un ácido fuerte y un ácido débil se puede describir mediante la estabilidad de la base conjugada.
Fuerza de los ácidosHA + H2O H3O+ + A-
HA
A-Tiene una base conjugada fuerte(∴una energía mayor)
ÁCIDO DÉBIL
ENERGÍA
La diferencia entre un ácido fuerte y un ácido débil se puede describir mediante la estabilidad de la base conjugada.
Fuerza de los ácidosHA + H2O H3O+ + A-
HA
A-
A-
Tiene una base conjugada fuerte(∴una energía mayor)
ÁCIDO DÉBIL
ÁCIDO FUERTE
ENERGÍA
La diferencia entre un ácido fuerte y un ácido débil se puede describir mediante la estabilidad de la base conjugada.
Fuerza de los ácidosHA + H2O H3O+ + A-
HA
A-
A-
Tiene una base conjugada fuerte(∴una energía mayor)
ÁCIDO DÉBIL
ÁCIDO FUERTE
ENERGÍA
La diferencia entre un ácido fuerte y un ácido débil se puede describir mediante la estabilidad de la base conjugada.
Tiene una base conjugada débil(∴una energía menor)
Fuerza de los ácidosHA + H2O H3O+ + A-
HA
A-
A-
Tiene una base conjugada fuerte(∴una energía mayor)
ÁCIDO DÉBIL
ÁCIDO FUERTE
ENERGÍA
Ionización más sencilla
La diferencia entre un ácido fuerte y un ácido débil se puede describir mediante la estabilidad de la base conjugada.
Tiene una base conjugada débil(∴una energía menor)
Una base conjugada más estable significa un ácido más fuerte.
Fuerza de los ácidos
Una base conjugada más estable significa un ácido más fuerte.
HA
ENERG ÍA
Fuerza de los ácidos
Una base conjugada más estable significa un ácido más fuerte.
HA
ENERG ÍA
A-
Fuerza de los ácidos
Una base conjugada más estable significa un ácido más fuerte.
HA
estabilización
ENERG ÍA
A-
A-
Fuerza de los ácidos
Los factores que influyen en la estabilidad de una base conjugada incluyen:
• Resonancia
Fuerza de los ácidos
Los factores que influyen en la estabilidad de una base conjugada incluyen:
• Resonancia• Electronegatividad
Fuerza de los ácidos
Los factores que influyen en la estabilidad de una base conjugada incluyen:
• Resonancia• Electronegatividad• Tamaño atómico
Fuerza de los ácidos
Los factores que influyen en la estabilidad de una base conjugada incluyen:
• Resonancia• Electronegatividad• Tamaño atómico• Hibridación
Fuerza de los ácidos
Los factores que influyen en la estabilidad de una base conjugada incluyen:
• Resonancia• Electronegatividad• Tamaño atómico• Hibridación• Efectos inductivos
Fuerza de los ácidos
Más o mejores estructuras de resonancia de la base conjugada conducen a un ácido más fuerte.
Efectos de resonancia
Efectos de resonancia
Aumento en la calidad de la resonancia
Efectos de resonancia
18
10
5
45
30
25
20
9
28
25
15
Valores pKa
Aumento en la calidad de la resonancia
Efectos de resonancia
El ión acetato
ácido acético
Efectos de resonancia
El ión acetato
ión acetato
ácido acético
Efectos de resonancia
El ión acetato
ión acetato
ácido acético
Efectos de resonancia
El ión acetato
ión acetato
ácido acético
La resonancia estabilizó las estructuras equivalentes (cargas en los oxígenos)
Efectos de resonancia
El ión fenolatoEfectos de resonancia
-
El ión fenolatoEfectos de resonancia
-
Más estructuras de resonancia, pero no más estables que las estructuras no equivalentes del acetato (note las cargas en el carbono y el oxígeno)
El ión fenolatoEfectos de resonancia
Colocar la carga negativa sobre un elemento más electronegativo (del mismo periodo) en la base conjugada, conduce a una ácido más fuerte.
Electronegatividad
Electronegatividad
CH4
NH3
H2O
HF
RCH3
RNH2
ROH
ElectronegatividadAumento de la electronegatividad
CH4
NH3
H2O
HF
RCH3
RNH2
ROH
ElectronegatividadValores pKa
Aumento de la electronegatividad
20
15
5
CH4
NH3
H2O
HF
>45
34
16
3.5
RCH3
RNH2
ROH
45
35
18
ElectronegatividadValores pKa
Aumento de la electronegatividad
20
15
5
CH4
NH3
H2O
HF
>45
34
16
3.5
RCH3
RNH2
ROH
45
35
18
Considere las bases conjugadas
Valores pKa
Considere las bases conjugadas
Aumento de la electronegatividad
20
15
5
CH4
NH3
H2O
HF
> 45
34
16
3.5
RCH3
RNH2
ROH
45
35
18
Electronegatividad
Valores pKa
Considere las bases conjugadas
Aumento de la electronegatividad
20
15
5
CH4
NH3
H2O
HF
> 45
34
16
3.5
RCH3
RNH2
ROH
45
35
18
Electronegatividad
Tamaño atómico
Colocar la carga negativa sobre un átomo más grande (del mismo grupo) en la base conjugada, conduce a un ácido más fuerte.
H2O
H2S
H2Se
H2Te
HF
HCl
HBr
HI
Tamaño atómico
Aumento del tamaño
H2O
H2S
H2Se
H2Te
HF
HCl
HBr
HI
Tamaño atómico
Valores pKaAumento del tamaño
H2O
H2S
H2Se
H2Te
16
7
4
3
HF
HCl
HBr
HI
3.5
– 7
– 9
– 10
Tamaño atómico
Valores pKaAumento del tamaño
H2O
H2S
H2Se
H2Te
16
7
4
3
Considere los radios iónicos
HF
HCl
HBr
HI
3.5
– 7
– 9
– 10
Tamaño atómico
F–
Cl–
I–
Br–
Valores pKa
Considere los radios iónicos
Aumento del tamaño
HF
HCl
HBr
HI
3.5
–7
–9
–10
H2O
H2S
H2Se
H2Te
16
7
4
3
1.36 Å
1.81 Å
1.95 Å
2.16 Å
Electronegatividad
Hibridación
• Más caracter s en el orbital que lleva la carga negativa en la base conjugada conduce a un ácido más fuerte.
sp3> 45 -1.74
pKapKa
Hibridación
sp3
sp2
> 45
35
-1.74
-7
pKapKa
Hibridación
sp3
sp2
sp
> 45
35
25
-1.74
-7
pKapKa
Hibridación
sp3
sp2
sp
> 45
35
25
Conforme los electrones de los orbitales híbridos se acercan más al núcleo, tienen menos energía
-1.74
-7
:
:
:pKa
pKa
Hibridación
sp3
sp2
sp
> 45
35
25
Conforme los electrones de los orbitales híbridos se acercan más al núcleo, tienen menos energía
-1.74
-7
:
:
:pKa
pKa
Hibridación
Efectos inductivos
Los efectos de rechazo electrónico debido a las diferencias en la electronegatividad alejan la densidad electrónica del extremo cargado negativamente de la base conjugada, lo que baja la energía y estabiliza la base conjugada, haciendo que el ácido sea más fuerte.
Efectos inductivos
Los efectos de rechazo electrónico debido a las diferencias en la electronegatividad alejan la densidad electrónica del extremo cargado negativamente de la base conjugada, lo que baja la energía y estabiliza la base conjugada, haciendo que el ácido sea más fuerte.
Efectos inductivos
Los efectos de rechazo electrónico debido a las diferencias en la electronegatividad alejan la densidad electrónica del extremo cargado negativamente de la base conjugada, lo que baja la energía y estabiliza la base conjugada, haciendo que el ácido sea más fuerte.
Los efectos de electrón-dador debidos a las diferencias en la electronegatividad empujan la densidad electrónica hacia el extremo cargado negativamente de la base conjugada, lo que aumenta la energía y desestabiliza la base conjugada, haciendo que el ácido sea más débil.
Efectos inductivos
Los efectos de electrón-dador debidos a las diferencias en la electronegatividad empujan la densidad electrónica hacia el extremo cargado negativamente de la base conjugada, lo que aumenta la energía y desestabiliza la base conjugada, haciendo que el ácido sea más débil.
Efectos inductivos
Los efectos de electrón-dador debidos a las diferencias en la electronegatividad empujan la densidad electrónica hacia el extremo cargado negativamente de la base conjugada, lo que aumenta la energía y desestabiliza la base conjugada, haciendo que el ácido sea más débil.
Efectos inductivos
Grupos electrón-atrayente
F, Cl, Br, O, N
Efectos inductivos
Grupos electrón-atrayente
F, Cl, Br, O, Nlos elementos electronegativos alejan la densidad electrónica del carbono
Efectos inductivos
Grupos electrón-atrayente
F, Cl, Br, O, N R, CH3, B, Silos elementos electronegativos alejan la densidad electrónica del carbono
Grupos electrón-dador
Efectos inductivos
Grupos electrón-atrayente
F, Cl, Br, O, N R, CH3, B, Silos elementos electronegativos alejan la densidad electrónica del carbono
los grupos alquilo y los elementos con electronegatividad menor que el carbono empujan la densidad electrónica hacia el carbono
Grupos electrón-dador
Efectos inductivos
Grupos electrón-atrayente
F, Cl, Br, O, N R, CH3, B, Silos elementos electronegativos alejan la densidad electrónica del carbono
los grupos alquilo y los elementos con electronegatividad menor que el carbono empujan la densidad electrónica hacia el carbono
Recuerde, los grupos electrón-dador y electrón-atrayente trabajan juntos mediante el sistema de enlace σ, mientras que los grupos de resonancia trabajan mediante el sistema π.
Grupos electrón-dador
Efectos inductivos
El cloro ayuda a estabilizar el -CO2
_ al rechazar los electrones
Efectos inductivos
El cloro ayuda a estabilizar el -CO2
_ al rechazar los electrones
Este efecto disminuye con la distancia—éste se extiende a unos tres enlaces
Efectos inductivos
El cloro ayuda a estabilizar el -CO2
_ al rechazar los electrones
Este efecto disminuye con la distancia—éste se extiende a unos tres enlaces
Efectos inductivos
Efectos inductivos
Aumento de la electronegatividad
Efectos inductivos
Aumento de la electronegatividad
Aumento de la sustitución
Efectos inductivos
3.13
2.87
2.81
2.66
4.75
2.81
1.29
0.65
Valores pKa
Aumento de la electronegatividad
Aumento de la sustitución
Efectos inductivos
2.814.75pKa:
Aumento de la sustitución
0.65
Efectos inductivos
top related