Química Sem Limites

Por que HF é um ácido fraco, quando o resto dos ácidos hidroálicos são fortes? Pode-se supor corretamente que o flúor é muito eletro-negativo, então a ligação H-F é altamente polar e podemos esperar que HF se dissocie prontamente em solução; este raciocínio não está errado, mas o argumento da eletronegatividade é enganado por considerações de tamanho iônico. Recordemos a tendência periódica de que o tamanho iônico aumenta à medida que descemos na tabela periódica. Como o flúor está no topo dos halógenos, o íon F é o menor halogeneto; portanto, seus elétrons estão concentrados em torno de seu núcleo e, como resultado, a ligação H-F é relativamente curta. Ligações mais curtas são mais estáveis, e assim a ligação H-F é mais difícil de quebrar.

Após descermos para o cloro, como, a tendência muda. O cloro é maior e tem mais elétrons, e portanto a ligação H-Cl é mais longa e mais fraca. Na presença de água, as atrações eletrostáticas entre o oxigênio parcialmente negativo da água e o hidrogênio parcialmente positivo no H-Cl é forte o suficiente para quebrar a ligação H-Cl, e os íons se dissociam em solução.

O mesmo raciocínio se aplica tanto para o HBr quanto para o HI. Estes ácidos são ainda mais fortes que o HCl porque os íons Br- e I- são ainda maiores. Como tal, as ligações H-Br e H-I são ainda mais fracas, e estes compostos também se dissociam facilmente em solução.

Nomeando Ácidos Binários

Os nomes dos ácidos binários começam com “hydro-” seguido pelo nome do outro elemento, modificado para terminar com “-ic”. Por exemplo, HCl é chamado ácido clorídrico.

Ácidos binários são uma das duas classes de ácidos, sendo a segunda classe de oxoácidos (ou oxiácidos), que consistem de hidrogênio, oxigênio e um terceiro elemento, que muitas vezes é um não-metal.

Oxoácidos

Um oxoácido é um ácido que contém oxigênio.

Um oxiácido (às vezes chamado oxiácido ) é um ácido que contém oxigênio. Para ser mais específico, um oxoácido é um ácido que:

1. contém oxigénio
2. contém pelo menos um outro elemento
3. tem pelo menos um átomo de hidrogénio ligado ao oxigénio
4. forma um ião pela perda de um ou mais protões em solução.

Exemplos de oxoácidos incluem:

• Ácidos carboxílicos
• Ácido sulfúrico
• Ácido nítrico
• Ácido fosfórico

Oxoácidos halogenados incluem ácido hipocloroso (HOCl); ácido cloroso (HOClO); ácido clorídrico (HOClO2); ácido erclórico (HOClO3); ácido oerbrómico (HOBrO3)

Todos os oxoácidos têm o hidrogênio ácido ligado a um átomo de oxigênio, portanto a força de ligação (comprimento) não é um fator, semelhante aos ácidos não metálicos binários; ao invés disso, o principal fator determinante da força relativa de um oxácido tem a ver com a eletronegatividade do átomo central (X), bem como o número de átomos O ao redor desse átomo central.

Electronegatividade do Átomo Central

Considerar os oxiácidos simples HOI (ácido hipoídromo), HOBr (ácido hipobrómico), e HOCl (ácido hipocloroso). Estes ácidos podem ser dispostos na ordem de seus pKavalues e, por extensão, suas resistências relativas:

HOCl pKa = 7.5 < HOBr pKa = 8.6 < HOI pKa = 10.6

Recorde que valores menores de pKa correspondem a maior resistência ácida. Portanto, HOCl é o ácido mais forte e HOI é o mais fraco, e a força ácida diminui à medida que o halogéneo central desce na tabela periódica.

A força do ácido é determinada pela electronegatividade do átomo central em relação aos átomos circundantes na molécula. Como Cl é o mais electronegativo, ele atrai a maior parte dos electrões da molécula HOCl para si mesmo; como H e Cl estão em extremos opostos da molécula, Cl puxa para os electrões da ligação H-O, enfraquecendo-a assim. Quanto mais fraca a ligação H-O, mais facilmente o H+ pode ionizar na água, e mais forte o ácido.

Número de átomos de oxigênio ao redor do átomo central

Considerar a família dos cloroxoácidos, que estão dispostos abaixo na ordem de valores pKa:

HOClO3 pKa = -8 < HOClO2 pKa = -1.0 < HOClO pKa = 1,92 < HOCl pKa = 7,53

O ácido mais forte é o ácido perclórico à esquerda, e o mais fraco é o ácido hipocloroso à extrema direita. Note que a única diferença entre estes ácidos é o número de oxigenados ligados ao cloro. À medida que o número de oxigenados aumenta, aumenta também a força do ácido; mais uma vez, isto tem a ver com a eletronegatividade. O oxigénio é um elemento altamente electronegativo, e quanto mais átomos de oxigénio estiverem presentes, mais a densidade de electrões da molécula será retirada da ligação O-H, enfraquecendo-a e criando um ácido mais forte.

Ácidos carboxílicos

Ácidos carboxílicos são uma subclasse importante dos oxoácidos orgânicos, caracterizados pela presença de pelo menos um grupo carboxílico. A fórmula geral de um ácido carboxílico é R-COOH, onde R é um grupo funcional monovalente. Um grupo carboxílico (ou carboxi) é um grupo funcional composto por um carbonilo (RR’C=O) e um hidroxila (R-O-H), que tem a fórmula -C(=O)OH, geralmente escrito como -COOH ou -CO2H.

Os ácidos carboxílicos são o tipo mais comum de ácido orgânico. Entre os exemplos mais simples estão o ácido fórmico H-COOOH, que ocorre nas formigas, e o ácido acético CH3-COOH, que dá ao vinagre o seu sabor acre. Os ácidos com dois ou mais grupos carboxílicos são chamados de dicarboxílico, tricarboxílico, etc. O exemplo mais simples de dicarboxílico é o ácido oxálico (COOH)2, que é apenas dois carboxílicos ligados. O ácido melítico é um exemplo de um ácido hexacarboxílico. Outros exemplos naturais importantes incluem ácido cítrico (em limões) e ácido tartárico (em tamarindos).

Saltos e ésteres de ácidos carboxílicos são chamados carboxilatos. Quando um grupo carboxílico é desprotonado, sua base conjugada, um ânion carboxilato, forma-se. Os íons carboxilatos são estabilizados por ressonância, e esta maior estabilidade torna os ácidos carboxílicos mais ácidos do que os álcoois. Os ácidos carboxílicos podem ser vistos como formas reduzidas ou alquiladas do dióxido de carbono ácido Lewis; em algumas circunstâncias podem ser descarboxilados para produzir dióxido de carbono.