ACIDI e BASI: evoluzione del concetto

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1 ACIDI E BASI

2 ACIDI e BASI: evoluzione del concetto Acidi e basi di Arrhenius Gli acidi sono composti che, in soluzione acquosa, si dissociano liberando ioni H +. Esempi: HCl, H 2 SO 4, HI, H 3 PO 4 Le basi sono composti che, in soluzione acquosa, si dissociano liberando ioni HO. Esempi: NaOH, KOH, Ca(OH) 2 2

3 ACIDI e BASI: evoluzione del concetto Acidi e basi di Brönsted Lowry Gli acidi sono molecole o ioni che cedono protoni. Esempi: HI, HBr, CH 3 CH 2 OH, CH 3 COOH, CH 4 Le basi sono molecole o ioni che acquistano protoni. Esempi: NH 3, CH 3 CH 2 OH, CH 3 COOH 3

4 ACIDI e BASI: Brönsted Lowry Acidi e Basi coniugati base acido coniugato acido base coniugata base acido coniugato acido base coniugata 4

5 ACIDI e BASI: Brönsted Lowry 5

6 Forza degli acidi ACIDI e BASI: Brönsted Lowry La forza acida (acidità) è espressa quantitativamente per mezzo della costante di dissociazione acida K a che è correlata alla K eq 6

7 Forza degli acidi ACIDI e BASI: Brönsted Lowry La forza acida (acidità) è espressa quantitativamente per mezzo della costante di dissociazione acida K a. pk a = log K a 7

8 ACIDI e BASI: Brönsted Lowry pk a e variazione di energia libera ΔG = RT logk a = RT pk a pk 1 a pk a 2 esempio se pk a1 < pk a2, ΔG 1 < ΔG 2 : HA 1 è un acido più forte di HA 2 se pk a > pk a, ΔG > ΔG : HA è un acido più debole di HA pk a = 419 4,19 pk a = 476 4,76 8

9 ACIDI e BASI: Brönsted Lowry 9

10 ACIDI e BASI: evoluzione del concetto Acidi e basi di Lewis Gli acidi sono le molecole o gli ioni in grado di accettare un doppietto elettronico. Esempi Acidi neutri: BF 3, AlCl 3, FeBr 3, SO 3, CO 2 Acidi di natura cationica: Li +, Mg 2+, Al 3+, Cu +, Ag +, R 3 C +, g,,, g, 3 Le basi sono le molecole o gli ioni in grado di cedere un doppietto elettronico. Esempi NH 3, CH 3 CH 2 OH, CH 2 O 10

11 ACIDI e BASI: Lewis 11

12 ACIDI e BASI: effetti della struttura sull acidità 1. ELETTRONEGATIVITÀ 2. DIMENSIONI 3. IBRIDAZIONE 4. EFFETTO INDUTTIVO 5. RISONANZA 6. LEGAME IDROGENO 12

13 ACIDI e BASI: effetti della struttura sull acidità ELETTRONEGATIVITÀ Aumento della forza acida 13

14 ACIDI e BASI: effetti della struttura sull acidità DIMENSIONI Aumento della forza acida 14

15 IL CARBONIO, GLI ORBITALI E L IBRIDAZIONE IBRIDAZIONE CONFIGURAZIONE ELETTRONICA FONDAMENTALE DEL CARBONIO orbitale 2s orbitali 2p 2. Acidi e Basi 15

16 IL CARBONIO, GLI ORBITALI E L IBRIDAZIONE STATI DI IBRIDAZIONE DELL ATOMO DI CARBONIO ORBITALE IBRIDO sp 3 ORBITALE IBRIDO sp 2 ORBITALE IBRIDO sp 16

17 IL CARBONIO, GLI ORBITALI E L IBRIDAZIONE ORBITALE IBRIDO sp 3 ORBITALE IBRIDO sp 2 ORBITALE IBRIDO sp 17

18 IL CARBONIO, GLI ORBITALI E L IBRIDAZIONE METANO ETILENE ACETILENE 18

19 ACIDI e BASI: effetti della struttura sull acidità IBRIDAZIONE Aumento della forza acida Maggiore è il carattere s dell orbitale ibrido, più gli elettroni sono vicini al nucleo: l atomo risulta più elettronegativo e il legame con l idrogeno più polarizzato 19

20 ACIDI e BASI: effetti della struttura sull acidità IBRIDAZIONE acido ibridazione O % s orbitali base coniugata pka R OH R RCH 2 OH 2 R sp 2 33 O 7 R sp 3 25 RCH 2 OH 2 Aumento della forza acida 20

21 ACIDI e BASI: effetti della struttura sull acidità EFFETTO INDUTTIVO L effetto induttivo è la polarizzazione della nuvola elettronica di un legame causata dalla differenza di elettronegatività esistente tra gli atomi che partecipano alla formazione del legame stesso. Questo effetto dipende dall intrinseca capacità di un sostituente di attirare o spingere elettroni, cioè dalla sua elettronegatività. H H H O O 21

22 ACIDI e BASI: effetti della struttura sull acidità EFFETTO INDUTTIVO: dipendenza dal numero dei sostituenti CH 3 COOH ClCH 2 COOH Cl 2 CHCOOH Cl 3 CCOOH Acido Acido Acido Acido acetico cloroacetico dicloroacetico tricloroacetico pka Aidità Acidità crescente 22

23 ACIDI e BASI: effetti della struttura sull acidità EFFETTO INDUTTIVO: dipendenza dall elettronegatività Acidità crescente 23

24 ACIDI e BASI: effetti della struttura sull acidità EFFETTO INDUTTIVO: dipendenza dalla distanza L effetto induttivo si trasmette lungo i legami σ e diminuisce all aumentare della distanza tra il sostituente e il centro di reazione. Acidità crescente 24

25 ACIDI e BASI: effetti della struttura sull acidità RISONANZA pk a = 15,9 pk a = 476 4,76 i due legami C O hanno la stessalunghezza pk a = 19 25

26 ACIDI e BASI: effetti della struttura sull acidità LEGAME IDROGENO acido o idrossibenzoico legame idrogeno intramolecolare stabilizza l anione pk a = 2,98 nessuna possibilità di formare un legame idrogeno intramolecolare anione meno stabile acido p idrossibenzoico pk a = 4,58 26