Efeito de nivelamento - Leveling effect

Janelas de discriminação de ácido-base de solventes comuns

O efeito de nivelamento ou nivelamento do solvente se refere ao efeito do solvente nas propriedades de ácidos e bases. A força de um ácido forte é limitada ("nivelada") pela basicidade do solvente. Da mesma forma, a força de uma base forte é nivelada pela acidez do solvente. Quando um ácido forte é dissolvido em água, ele reage com ele para formar o íon hidrônio (H 3 O + ). Um exemplo disso seria a seguinte reação, onde "HA" é o ácido forte:

HA + H 2 O → A - + H 3 O +

Qualquer ácido que seja mais forte do que H 3 O + reage com H 2 O para formar H 3 O + . Portanto, nenhum ácido mais forte do que H 3 O + existe em H 2 O. Por exemplo, ácido perclórico aquoso (HClO 4 ), ácido clorídrico aquoso (HCl) e ácido nítrico aquoso (HNO 3 ) são todos completamente ionizados e são todos igualmente ácidos fortes.

Da mesma forma, quando a amônia é o solvente, o ácido mais forte é o amônio (NH 4 + ), portanto o HCl e um superácido exercem o mesmo efeito acidificante.

O mesmo argumento se aplica às bases. Na água, OH - é a base mais forte. Assim, embora a amida de sódio (NaNH 2 ) seja uma base excepcional (pK a de NH 3 ~ 33), na água ela é tão boa quanto o hidróxido de sódio. Por outro lado, o NaNH 2 é um reagente muito mais básico na amônia do que o NaOH.

A faixa de pH permitida por um determinado solvente é chamada de janela de discriminação ácido-base.

Solventes de nivelamento e diferenciação

As bases fortes são solventes de nivelamento para ácidos, as bases fracas são solventes de diferenciação para ácidos. Em um solvente de nivelamento , muitos ácidos são completamente dissociados e, portanto, têm a mesma força. Todos os ácidos tendem a se tornar indistinguíveis em força quando dissolvidos em solventes fortemente básicos, devido à maior afinidade das bases fortes pelos prótons. Isso é chamado de efeito de nivelamento.

Por outro lado, em um solvente diferenciador , vários ácidos se dissociam em diferentes graus e, portanto, têm diferentes intensidades. Por exemplo, o ácido acético anidro (CH 3 COOH) como solvente é um aceitador de prótons mais fraco do que a água. Ácidos aquosos fortes, como o ácido clorídrico e o ácido perclórico, são apenas parcialmente dissociados no ácido acético anidro e suas concentrações são desiguais; na verdade, o ácido perclórico é cerca de 5000 vezes mais forte do que o ácido clorídrico neste solvente. Um solvente fracamente básico, como o ácido acético, tem menos tendência do que um mais fortemente básico, como a água, para aceitar um próton . Da mesma forma, um solvente fracamente ácido tem menos tendência a doar prótons do que um ácido forte.

Por causa do efeito de nivelamento dos solventes comuns, os estudos sobre superácidos são conduzidos em mais solventes diferenciadores que são muito fracamente básicos, como o dióxido de enxofre (liquefeito) e o SO 2 ClF.

Tipos de solvente com base na interação de prótons

Com base na interação de prótons, os solventes são de quatro tipos,

(i) Solventes protofílicos: Solventes que têm maior tendência a aceitar prótons, ou seja, água, álcool, amônia líquida, etc.

(ii) Solventes protogênicos: Solventes que têm a tendência de produzir prótons, ou seja, água, cloreto de hidrogênio líquido, ácido acético glacial, etc.

(iii) Solventes anfipróticos: solventes que atuam tanto como protofílicos ou protogênicos, por exemplo, água, amônia, álcool etílico, etc.

(iv) Solventes apróticos : solventes que não doam nem aceitam prótons, por exemplo, benzeno, tetracloreto de carbono, dissulfeto de carbono, etc.

O HCl atua como um ácido em H 2 O, um ácido mais forte em NH 3 , um ácido fraco em CH 3 COOH, neutro em C 6 H 6 e uma base fraca em HF.

Referências

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