Muita informação sobre reacções ácido/base encontramos no módulo 9, mas aqui falamos em particular das reacções ácido-base da química orgânica.
Observações gerais:
De modo geral, os ácidos e bases orgânicos são fracos e muitos deles não só participam nas reacções ácido-base.
Podem também reagir em outros tipos de reacções.
p.ex.: O grupo carboxílico e o grupo amino, participam em reacções do tipo condensação na formação de ésteres ou peptidas.
Outra observação geral: átomos H ligados aos carbonos nunca são cedidos de forma H+ directamente.
Podemos na química do carbono aplicar a regra já conhecida: um ácido sempre forma uma base conjugada e uma base sempre forma o seu ácido conjugado. Podemos aplicar as semi-reacções.
O grupo carboxílico e o grupo amino
Porque é que o grupo carboxílico comporta-se de ácido?
A razão é o facto de existir no grupo uma polaridade forte. Isto cria uma repulsão entre o átomo C e o átomo H, os quais ambos ficam com uma carga positiva.
(A repulsão causa de vez em quando a saída do H, de forma H+).
ácido + base base conjugado + ácido conjugado
Um grupo NH2, ligado a uma cadeia de carbono, é constituído de tal maneira que o átomo N (mais ou menos δ-) ainda contém um par de electrões livre que pode se disponibilizar para captar partículas sem electões, por exemplo, o ião H+.
Depois de captar um tal ião, o grupo torna-se positivo: - NH3+.
Exercício 39
Dá a reacção dum grupo amino, em estruturas, da captação de H+ vindo do ácido acético.
Exercício 40
Ácido oxálico (dois grupos carboxílico juntados = H2C2O4) não só é um ácido mais forte, mas também pode facilmente quebrar em duas partes
( 2 moléculas CO2).
Explique.
Fenol
Existe um tipo de grupo OH que funciona de ácido fraco, doutra maneira do que no grupo hidroxílico alifático: no caso de estar ligado ao anel de benzeno, o grupo OH aromático, sendo o mais conhecido o fenol:
C6H5OH + OH-
C6H5O- + H2O
ácido + base base conjugado + ácido conjugado
Em estruturas, o fenol perde assim:
fenolato
Um facto especial é de que no fenolato, todos os electrões de valência do oxigénio, junto com os electrões do tipo π do anel, entram num estado de ressonância (veja o livro de referência), assim estabilizando este ião negativo.
Isto tem a consequência de que o fenol fica com uma tendência de ceder H+, muito mais forte do que os álcoois alifáticos.
Exercício 41
Explique porque é que a força das substâncias tem a ver com a eventual reversibilidade.
O grupo hidroxílico alifático
Já sabemos que o grupo OH (alifático) pode somente perder o H+ (reagir como ácido) quando o C também está ligado a um O (i.é, num grupo carboxílico).
O grupo hidroxílico alifático puro, i.é um grupo álcool, normalmente não pode servir de ácido nem de base, ou seja, não pode ceder nem captar iões H+.
Somente no caso de aplicar uma substância muito agressiva, reactiva, como o metal Sódio, podemos realizar uma substituição de H por Na:
CH3 - CH2 - OH + Na·
CH3 - CH2 - O- + Na+ + H·
Logo que existem 2 radicais H· forma-se uma molécula H2(g).
O outro produto chamamos 'etanolato de sódio, uma substância com carácter bastante básico.
Em estruturas:
Exercício 42
Note bem o que acontece com os electrões de valência.
Explique porque é que CH3 - CH2 - O- (+ Na+ ) tem um carácter básico muito forte.
(enquanto que o álcool quase não tem um carácter ácido).
A reacção não é considerada um equilíbrio.
Será que esta reacção é tipo ácido/base ou redox?
Amfolitos
Existem moléculas orgânicas onde a cadeia de carbono contém tanto um grupo carboxílico (ácido) como também um grupo amino (base). Aqui falamos de AMINO-ÁCIDO.
Estes moléculas têm as duas possibilidades: ceder e captar. Consequentemente, pertencem ao grupo de substâncias amfotéricas.
Vamos tratar estas moléculas no módulo 12, Bioquímica.
Exercício 43
Um aminoácido muito simples é alaninia (2-amino-ácido propanóico).
Dá a estrutura e explique onde e como se realizam as reacções amfolíticas.
base conjugado + ácido conjugado
2 moléculas CO2).
Explique.
