Definições de ácido-base

RKA2G Neste vídeo, a gente vai falar sobre as definições de ácido e base de Brönsted-Lowry e também de Lewis, começando por Brönsted-Lowry. Um ácido de Brönsted-Lowry é um doador de próton e uma base seria um aceptor de próton. Vamos começar relembrando o que "próton" significa. Olhando para este diagrama, vamos desenhar um átomo de hidrogênio, que é o isótopo mais comum. Aqui no núcleo, ele tem um próton (uma carga positiva) e aqui, orbitando ao redor dele, ele tem um elétron (uma carga negativa). Esse seria o hidrogênio, com um elétron de valência orbitando ao redor. Se a gente retira esse elétron, a gente fica com a carga positiva no núcleo. Então, o próton seria o núcleo de um hidrogênio, que é igual a H⁺. Vamos ver como isso se aplica a uma reação ácido-base. Aqui nesta reação, a gente tem a água e o ácido clorídrico. Nessa ligação entre o hidrogênio e o cloro, um elétron vem de hidrogênio e o outro vem do cloro. Eu vou fazer o elétron que vem do hidrogênio em azul, que seria este elétron aqui, e o elétron que vem do cloro, em verde. Nesta reação, o que acontece é que um par de elétrons do oxigênio pega este próton, o núcleo do hidrogênio, deixando este elétron para trás. Então, este elétron vai ficar aqui no cloro. Aqui a gente tem a água e ela vai fazer mais uma ligação com o hidrogênio. Vamos marcar estes elétrons aqui, porque estes elétrons agora fazem essa ligação do oxigênio com o hidrogênio. E os dois elétrons que sobram aqui no oxigênio (vamos pintá-los de laranja) continuam sobrando aqui. Essa nova ligação deixa o oxigênio com uma carga formal positiva. Este é o íon hidrônio, H₃O⁺. Para o outro produto, a gente tem o cloro, com três pares de elétrons, o elétron em verde, que já era dele e o elétron em azul, que ele pegou do hidrogênio, ficando, então, com uma carga formal negativa. Este é o íon cloreto, Cl⁻. Agora, vamos identificar o ácido e a base de Brönsted-Lowry dessa reação. Aqui, a água atuou como um aceptor de próton, então, a água vai ser a base de Brönsted-Lowry. E o ácido clorídrico atuou como doador de próton, então, o ácido clorídrico, nesta reação, é o ácido de Brönsted-Lowry. Seguindo em frente, vamos identificar os pares conjugados ácido-base. O ácido clorídrico é o ácido de Brönsted-Lowry nesta reação, então, a gente pode pensar na base conjugada como o íon cloreto. O íon cloreto vai ser a base conjugada. A água foi a base de Brönsted-Lowry, então, o ácido conjugado vai ser o H₃O⁺. O H₃O⁺ é o ácido conjugado. Quando a gente procura pelos pares ácido-base conjugados, estamos procurando por uma diferença de um próton. Então, H₂O e H₃O⁺ é um par e HCl e Cl⁻ é o outro par. E agora, a gente pode pensar no H₃O⁺ como um ácido e no Cl⁻ como uma base. A gente por pensar no H₃O⁺ doando um próton para o Cl⁻. Então, essa reação ocorre para o outro lado, também. Eu vou desenhar a seta menor porque o equilíbrio dessa reação é muito deslocado para a direita, então, a gente vai ter muito mais produtos da direita. Essa é a ideia de Brönsted-Lowry. Agora a gente vai dar uma olhada em uma definição um pouco mais ampla, que seria o ácido e base de Lewis. O ácido de Lewis seria um aceptor de par de elétrons e a base de Lewis seria um doador de par de elétrons. Vamos olhar para essa reação. Aqui a gente tem um éter cíclico e aqui a gente tem um borano. A gente pode notar que o borano não tem um octeto de elétrons. Ele é cercado por seis elétrons. Isso faz dele muito reativo. O borano é um híbrido sp², o que significa que ele tem um orbital "p" livre. Então, a gente pode indicar esse orbital livre aqui, que está apto a receber um par de elétrons. O éter, por sua vez, vai doar um par de elétrons, então, o oxigênio aqui vai doar um par de elétrons para este orbital vazio, formando assim uma ligação com o boro. Como o éter está doando um par de elétrons, ele vai ser a base de Lewis. E o borano, que está sendo um aceptor de elétrons, vai ser o ácido de Lewis. Vamos desenhar, então, o produto. Temos aqui o oxigênio, agora ligado ao boro, e o boro continua ligado aos três hidrogênios. Agora, então, estes elétrons em lilás estão fazendo essa ligação entre o oxigênio e o boro. E estes outros elétrons do oxigênio, que eu vou pintar de laranja, continuam no oxigênio. Eles continuam aqui. Assim, o oxigênio fica com uma carga formal positiva e o boro fica com uma carga formal negativa. Essas definições de Lewis são mais inclusivas, então, a gente pode classificar também a primeira reação de acordo com essa definição. A água, nesta reação, está atuando como um doador de elétrons, então, a água vai ser uma base de Lewis. E o ácido clorídrico está agindo como um aceptor de elétrons, então, ele vai ser um ácido de Lewis. E a gente pode notar que, independente da definição usada, o ácido continua sendo um ácido e a base continua sendo a base. Então, o ácido na definição de Brönsted-Lowry continua sendo um ácido na definição de Lewis. O mesmo vale para a base: a base na definição de Brönsted-Lowry continua sendo a base na definição de Lewis. Além disso, as definições de Lewis são muito importantes na química orgânica, porque um ácido de Lewis pode ser considerado sinônimo de um eletrófilo e uma base de Lewis pode ser considerado sinônimo de um neutrófilo. E esses termos são muito importantes quando a gente está lidando com química orgânica.