Serie ácido-base revisado V-01

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Problema 1
Los compuestos que presentan un comportamiento ácido en química orgánica en su mayor medida son dos: 
1- los ácidos carboxílicos, pKa cercano a 5, 
2- los fenoles con pKa cercano a 9 -10. 
La fuerza de un ácido puede definirse por su tendencia a ceder un protón. Cuanto más pequeño es el pKa más ácido 
es el compuesto, es decir, un ácido fuerte (de mayor Ka), tiene un pKa menor, y un ácido débil (de menor Ka), tiene un 
pKa mayor.
Observar que hablamos de equilibrios. No hay ácidos orgánicos fuertes como por ejemplo el ácido sulfúrico. La fuerza 
de un ácido, el que un compuesto sea más ácido o menos ácido, se debe a cualquier factor que desplace su equilibrio 
hacia la derecha. Lo que es equivalente a decir que el anión está estabilizado. Para cualquier compuesto ácido, el 
anión debe ser estable. Los ácidos carboxílicos tienen comportamiento ácido, porque el carboxilato es el anión, que se 
forma cuando el ácido carboxílico pierde el protón y se estabiliza por resonancia. La carga negativa se estabiliza por 
resonancia, es decir, la carga está repartida entre los dos oxígenos presentes en la molécula. Estás estructuras son 
especialmente estables porque las cargas negativas están sobre átomos electronegativos. 
En el caso de los fenoles. El anión fenóxido también se estabiliza por resonancia, pero lo que tiene es un anillo 
aromático y la carga negativa se deslocaliza dentro del anillo carbonado. Tener presente que el átomo de carbono no 
es tan electronegativo como el oxígeno, por lo cual esas estructuras no son tan estables. Por lo tanto. El fenol es 
menos ácido que le ácido carboxílico y su constante también es más pequeña. 
Siempre que comparamos acidez, vamos a comparar la estabilidad de los aniones. 
La otra forma de estabilizar un anión, es tener un ácido con la presencia de grupos electronegativos. Por efecto 
inductivo, la presencia de grupos electronegativos que atraen la carga del anión depende de la presencia de 
halógenos, oxígenos, es decir de grupos electronegativos. 
Las bases reaccionan con el agua, toman un protón del agua y generan un catión. Ahora tenemos que considerar la 
estabilidad de un catión y los factores que ayudan a estabilizar un catión son los mismos que en el caso de los ácidos, 
es decir, resonancias y efecto inductivo, pero en este caso, para estabilizar a un catión se debe estabilizar la carga 
positiva, para ellos se debe deslocalizar la carga positiva con grupos que puedan ceder electrones. 
Las aminas son los tipos los típicos compuestos básicos, podemos tener aminas primarias, secundarias, terciarias y 
aromáticas. Todas van a ceder un protón y generan un catión. 
Problema 3
Problema 2
Tenemos un hidrocarburo que pierde un hidrógeno del grupo metilo terminal y nos da un carbanión. El pKa=62, lo que 
significa que su constante de acidez es muy pequeña. Concluimos que el alcano no es ácido, podríamos decir que su 
acidez no existe. Para poder sacarle un protón a un alcano, necesitamos condiciones extremas. Se requieren otros 
métodos como el uso de metales alcalinos y no es una reacción ácido-base.
Sin embargo un alquino puede ceder un protón debido a que los orbitales dónde están los electrones son distintos que 
en un alcano con orbitales sp3, distinto de los alquenos con sp2 y alquino sp. De hecho, los alquinos, sí son 
compuestos que pueden llegar a actuar como ácidos en condiciones, no tan extremas. Debido a que los alquinos 
tienen orbitales sp con un 50% de carácter s, está más cerca del núcleo, son más estables y tienen menos energía que 
los otros electrones que están más lejos. Es decir que cuando los electrones están más cerca del núcleo, tienen menos 
energía y eso los hace más estables. 
Inicia con una sal de amonio, es decir, una amina protonada, luego pasa a amina desprotonada y finalmente a amiduro. 
La sal de amonio tiene un pKa = 9. 
El segundo pKa que corresponde a la pérdida de un protón de la amina es 36, eso quiere decir que la constante de 
acidez de la amina, es muy baja y no es un ácido. 
En ésta reacción tenemos un alcohol protonado del cual partimos, pasamos a un alcohol y finalmente a un alcoxido. 
Los valores de las constantes son más bajos. El primer pKa=3, representa la pérdida del protón del alcohol 
protonado. Quiere decir que la constante es muy grande y que el protón se pierde muy fácilmente. 
El alcóxido tiene un pKa=16, entonces algunos alcoholes en condiciones fuertemente básicas pueden formar una 
pequeña fracción de alcóxidos, así como algunos alcoholes en condiciones fuertemente ácidas pueden formar una 
pequeñísima fracción de alcohol protonado.
Podemos ver que aumenta la acidez cuando pasamos de los compuesto carbonados a los nitrogenados y a los 
oxigenados. observar que disminuyen los pKa y aumentan las constantes de acidez, también ver que en los alcanos 
la carga negativa queda sobre el carbono, en las aminas en el nitrógeno y en los alcoholes en el oxígeno. El elemento 
más electronegativo es el oxígeno, entonces acomoda mejor esa carga negativa. Entonces de ahí, que los pKa sean 
cada vez más chicos. 
Cuando tenemos un ácido y lo hacemos reaccionar con una base para formar un anión o una base que reacciona con 
un ácido para formar un catión, con esto generamos una especie que es más soluble en agua que el compuesto de 
partida. El catión de una amina es más soluble en agua que una amina y el anión de un ácido carboxílico es más 
soluble en agua que su ácido, es decir, que estamos generando un compuesto más soluble en agua que su 
compuesto de partida. El ácido benzoico es poco soluble en agua a temperatura ambiente pero se incrementaría 
notablemente su solubilidad si la disolvemos en una solución de hidróxido de sodio, porque el ácido benzoico se 
transforma en benzoato que la forma que adopta su anión, por lo tanto, éste anión se disuelve mucho mejor en agua.
Entonces la acidez y la basicidad de compuestos orgánicos se usa mucho para lograr una solubilidad diferencial y 
también sirve para aislar, purificar. Por ejemplo en una mezcla de componentes, incrementamos la solubilidad del 
ácido o una base formando su respectivo anión-catión, quedaran disueltos en agua y el resto no, de esa forma 
podemos aislar, purificar y finalmente los recuperamos como ácido o base respectivamente. Así, logramos separarlos 
de la mezcla. Por ejemplo, una base, si tenemos una amina mezclada con muchas cosas, agregamos ácido 
clorhídrico, protonamos la amina y pasa a disolverse en el agua y los otros compuestos orgánicos no.
De esta forma en la acidez y basicidad de los compuestos orgánicos se aprovechan en técnicas analíticas 
purificación o aislamiento. 
Problema 4
. 
Eugenol, tiene una función alcohol aquí fenol, éter y un doble enlace. 
Los fenoles son ácidos débiles, tienen pKa de 9 o 10, son ácidos 
débiles. Por consiguiente, el eugenol es un ácido. 
 
a. No se va a responder en detalle a esta pregunta, pero todos son poco solubles en agua.
El ibuprofeno tiene un grupo funcional ácido, el ácido carboxílico, solo eso, por lo cual 
es ácido.
La efedrina tiene dos grupos funcionales, un alcohol y una amina. El alcohol no tiene 
características básicas, pero la amina sí. La efedrina protonada tiene estructura de 
hidrato, por lo tanto, puede disolverse como una sal. La efedrina es una base.
La fenacetina, tiene una función amida y una función éter. Si pensamos 
en el grupo funcional Éster, no tienen propiedades ácido-base porque 
los hidrógenos no están enlazados a átomos electronegativos. Por otro 
lado, el éter no es ni ácido ni básico. Las amida es neutra, tienen un 
nitrógeno con un par de electrones que está deslocalizado por 
resonancia involucrando al carbonilo, entonces no están disponibles 
para reacciones ácido-base. Además, tenemos un grupo aromático y 
ese para de electrones también entra en resonancia con el anillo. Por lo 
tanto, la fenacetina es un compuesto neutro.
- En medio básico, van a ser solubles los compuestos que reaccionan con las bases y son los ácidos,por tanto, los 
que se van a disolver en medio básico van a ser el eugenol y el ibuprofeno.
- En medio ácido, van a ser solubles los compuestos que reaccionan con los ácidos y son las bases, de ahí que, la 
efedrina se va a disolver en medio ácido.
CH3
O
OH
O
F
F
F
OH
O
Cl
Cl
Cl
OH
pKa: 4,82 pKa: 0,64pKa: 0,23
A mayor constante ácida, menor pKa. Los ácidos carboxílicos tenían pKa cercano a 5, los tres compuestos son 
ácidos carboxílicos, solo que uno no tiene sustituyentes y los otros tienen halógenos. Entonces el compuesto menos 
ácido de los tres, es el ácido butanoico es el que tiene pKa 4,82, cuyo anión carboxilato solo está estabilizado por 
resonancia.
En los otros, los halógenos contribuyen a la estabilización del anión, porque cuando el anión se forma, los halógenos 
al ser tan electronegativos , atraen a los electrones hacia su lado, la distribución electrónica se vuelca también hacia 
los halógenos y no solo en el oxígeno, por consiguiente, cualquier factor que distribuye la carga en una superficie 
mayor va a lograr un anión sea más estable.
Cuanto más electronegativo sea el halógeno, más fuerte va a ser ese efecto. El flúor es más electronegativo que el 
cloro.
O
OH
Cl CH3
O
OH
Cl
CH3
O
OH
Cl
CH3
O
OH
pKa: 2,84 pKa: 4,06
pKa: 4,52
pKa: 4,82
4
El ácido butanoico no tiene sustituyentes, pKa 4,82. Los demás están sustituidos, entonces los otros compuestos van 
a ser más ácidos. Los valores de pKa, van decayendo gradualmente, tenemos cloro en posición 2,3 y 4, es así que el 
efecto atractor del cloro va a ser más importante cuanto más cerca esté del grupo ácido.
Entonces, tener presente:
● la electronegatividad del grupo, cuanto más electronegativo más se siente el efecto, 
● la posición,cuanto más lejos está de la carga negativa, más débil es el efecto
● la cantidad, a mayor número de ese átomos electronegativos en el mismo lugar, más fuerte es el efecto
2 3
Problema 5 O OHO OH
O
CH3
O OH
N
+
O
– O
>>
Si tenemos grupos que atraen electrones, eso va a favorecer la estabilidad del anión. Como es el caso del grupo NO2 
que tiene un nitrógeno con carga positiva va a atraer hacía sí los electrones del anillo de manera muy intensa, logra 
hacer que el anión sea más estable y lo hace más ácido.
Por el contrario, el grupo metoxi, si bien el oxígeno es electronegativo, tiene pares de electrones libres que se van a 
localizar en el anillo, es dador de electrones. Intensifica la carga negativa, la localiza. El grupo metoxi aporta electrones 
al anillo. Lo hace menos ácido.
OH OH
N
+
O
– O
OH
O
CH3
OH
>>>
A diferencia de los casos anteriores, el oxígeno en el fenol, está directamente enlazado al anillo, entonces la carga 
negativa entra en resonancia con el anillo.
Los alcoholes alifáticos no son ácidos, tienen un pKa que ronda los 16-20.
Los tres fenoles se van a estabilizar por resonancia. NO son movimientos de electrones reales, son para pasar de una 
estructura a otra, la molécula es una mezcla de todas las estructuras resonantes.
Observar que la carga negativa de oxígeno pasa al carbono, se está deslocalizando y se distribuye sobre una 
superficie mayor y se traduce en una estabilización mayor. Notar que los carbonos no son electronegativos, entonces 
la estabilización que se logra no es la misma que en el caso de los carboxilatos, por eso los fenoles no son tan ácidos 
como los ácidos carboxílicos. 
Las cargas negativas pasan por las posiciones orto y para, es así que si tenemos sustituyentes en esas posiciones 
que atraen o ceden electrones, van a influir en la estabilidad de ese anión. 
Los fenoles con un sustituyente atractor de electrones son más ácidos debido a que estos sustituyentes deslocalizan 
la carga negativa; los fenoles con un sustituyente donador de electrones son menos ácidos debido a que estos 
sustituyentes concentran la carga negativa.
Cuando llega al grupo nitro, el par de electrones va a pasar a los dos oxígenos, esta estructura es muy estable, 
porque la carga negativa está en los oxígenos y ésta estructura nos sirve para justificar que el nitro fenol sea más 
ácido que el fenol. Se puede decir que cuanto más estructuras resonantes tenga ese ión, más estable va a ser porque 
las cargas se distribuyen en más posiciones. 
En el caso del metoxi, tiene oxígeno con pares de electrones libres y una carga negativa, esto es inestable, por lo 
tanto es menos ácido que el fenol.
Problema 6
NH2NH2
N
+
O
–
O
NH2
O
CH3
NH2
<< <
La anilina es una amina aromática, 
Las aminas aromáticas son menos básicas que las aminas alifáticas porque tienen un par de electrones que se 
pueden deslocalizar en el anillo.
La basicidad de las aminas aromáticas depende de los sustituyentes unidos al anillo.
El producto ácido-base de una amina es un catión al que debemos estabilizar y se logra con grupos que ceden 
electrones. Entonces, podemos decir que la p-metoxianilina es más básica que la anilina.
Si la amina aromática está sustituida por un grupo atractor de electrones como el grupo nitro, disminuirá aún más su 
basicidad, siendo el caso de p-nitroanilina
NH NH
N
<<
El pirrol no es básico, tiene seis electrones π y es aromático. Cada uno de los cuatro 
carbonos contribuye con un electrón, y el nitrógeno con hibridación sp2 contribuye con 
dos más de su par no enlazado. Debido a que el par no enlazado de electrones del 
nitrógeno es una parte del sexteto aromático, la protonación del nitrógeno destruiría la 
aromaticidad del anillo; por lo tanto, el átomo de nitrógeno en el pirrol es menos rico en 
electrones, menos básico que el nitrógeno en una amina alifática.
La piridina es una molécula aromática. Los cinco átomos de carbono y el átomo de 
nitrógeno con hibridación sp2 contribuyen cada uno con un electrón π al sexteto 
aromático, y el par de electrones no enlazado ocupa un orbital sp2 en el plano del 
anillo.
La piridina, es una base más fuerte que el pirrol, pero una base más débil que las 
alquilaminas. La basicidad disminuida de la piridina comparada con una 
alquilamina se debe al hecho de que los electrones del par no enlazado en el 
nitrógeno de la piridina están en un orbital sp2(más electronegativo) , mientras que 
aquéllos en un nitrógeno de alquilamina están en un orbital sp3.
Problema 7
O OHOHOH
ii ii
i y ii
● El ácido benzoico, es el ácido más fuerte de las tres especies, por lo 
cual va a reacción con la base débil (NaHCO
3
) y la base fuerte (NaOH)
● Los fenoles son más ácidos que los alcoholes, por tanto, son solubles 
en NaOH acuoso diluido y con frecuencia pueden separarse de una 
mezcla por la extracción básica en disolución acuosa, seguida por la 
reacidificación.
● Debido a que los alcoholes son ácidos débiles, no reaccionan con bases 
débiles y únicamente reaccionan en grado limitado con hidróxidos 
metálicos como el NaOH, reaccionan con metales alcalinos y con bases 
fuertes como el hidruro de sodio.
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