Acidos e bases de Pearson

Biografia

Ralph G. Pearson

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- Químico estadunidense que nasceu em Chicago em 1919.

- E sua maior contribuição para a ciência resultou no desenvolvimento dos conceitos de eletronegatividade e dureza absoluta, que são mais conhecidos como Teoria de Pearson para ácidos e bases duros e moles, sendo este uma extensão do conceito de Ácido-Base de Lewis.

 - Obteve seu doutorado em 1943 pela Universidade de Northwestern onde se tornou professor e trabalhou até 1976, transferindo-se então para Universidade da Califórnia, em Santa Bárbara.

- Recebeu o prêmio de Química Inorgânica da Sociedade Americana de Química(American Chemistry Society)e se tornou membro da Academia Americana de Ciências!

- Dr. Pearson recebeu seu Ph.D. em 1943 pela Universidade de Northwestern. 

-  Embora Professor Pearson  ter se aposentado em 1989, ele continua a ser um pesquisador ativo na área  da química inorgânica teórica.

Current Research

Mechanisms of chemical reactions; theory of chemical bonding; applications of density functional theory to chemistry.

My main field of research is in the application of the new concepts of absolute electronegativity and absolute hardness. These are the first and second derivatives, respectively, of a plot of electronic energy vs the number of electrons in a atom or molecule. These determine the direction of electron flow and the amount of charge transferred in a reaction between two molecules. They may be used to predict the rate of reaction, or in some cases, the coordinate bond energy. At equilibrium, chemical systems are in a state of maximum hardness.

HIDROLISE

 Reações de hidratação e hidrólise. A razão de uma elevada carga por tamanho de um cátion, resulta num aumento da energia de hidratação, intimamente relacionado com a hidratação, e de fato, inseparável dela, exceto no grau, está o fenômeno da hidrólise. Em geral, falamos de hidratação se não ocorre reação além da coordenação de moléculas de água com o cátion:

             Na+   +   nH2O   ->   [Na(H2O)n] +

Neste caso de reações de hidrólise, a acidez (razão carga/tamanho) do cátion é tão grande que causa a ruptura das ligações H-O com a ionização do hidrato para produzir íons hidrônio:

Al3+ + 6H2O →[Al(H2O)6] 3+  H3O+ + [Al(H2O)5OH]2+[pic 2]

Cátions que hidrolizam são os menores (por ex., Be2+), ou os mais carregados (por ex., Fe3+, Sn4+), ou ambos, e têm alta densidade carga/tamanho.

A correlação é boa para elementos do grupo principal e La3+, mas não tão boa para elementos de transição, especialmente para os mais pesados. A razão para o comportamento aparentemente anômalo de íons metálicos, como Hg2+, Sn2+ e Pb2+, não está completamente clara, mas pode estar relacionada com as suas "molezas". O conceito de hidrólise pode ser estendido ao fenômeno bastante próximo da reação de haletos não metálicos com água:

PCl3 + 6 H2O H3PO3 + 3 H3O+ + 3 Cl- [pic 3]

 Neste caso, a água ataca e hidrolisa não um cátion, mas um centro altamente carregado e pequeno, (o átomo de fósforo trivalente) devido ao efeito indutivo dos átomos de cloro.

Conceito de Ácidos/ Bases Duros e Moles Este conceito foi desenvolvido para poder comparar, de uma maneira qualitativa a força de ácidos e bases de Lewis. Especificamente, para poder prever a "força" de um certo ácido frente a uma certa base. Para este fim, ácidos e bases de Lewis foram classificados como duros e moles, dependendo das características dos seus átomos centrais: Classificação de Ácidos e Bases Duros e moles:

Base mole   EN( baixo )    P (alto )      facilmente oxidável       PE não ligado

Base dura    EN ( alto)          P ( baixo)      não oxidável              PE muito ligado

Ácido mole    EN ( baixo)     P (alto )      densidade de carga + (baixo )            PE orbitais p ou d (átomo central grande)

Ácido duro    EN (alto )         P (baixo )       densidade de carga + ( alta)    não tem PE (átomo central pequeno)

EN: Eletronegatividade; P: Polarizabilidade;  PE: Par de Elétron

A utilidade desta classificação é baseada no princípio de que um ácido duro interage melhor com uma base dura, e um ácido mole interage melhor com uma base.

Teoria ácido-base de Pearson (conceito de dureza para ácidos e bases) 

A definição que será vista nesta seção envolve maior complexidade teórica, e divide os íons metálicos em dois grupos, de acordo com a estabilidade de seus complexos com certos ligantes:

∙ Metais do tipo “a”: incluem os íons pequenos dos grupos 1 e 2 e os elementos de transição que se encontram à esquerda na tabela periódica, particularmente em estados de oxidação elevados. São pequenos e não muito polarizáveis, e combinam-se, preferencialmente, com ligantes também pequenos e não muito polarizáveis. Esses metais e ligantes foram denominados por Pearson, respectivamente, ácidos duros e bases duras.