(Nelson Santos - ITA) - Ácidos e Bases de Bronsted.

(Nelson Santos - ITA) Indique a opção que contém a equação química de uma reação ácido-base na qual a água se comporta como base.


Resp.: (D)


Boa noite, colegas!
Gostaria de uma explicação do pq do gabarito ser a letra D. Eu tentei fazer uma análise bem cuidadosa nessa questão, pra revisar os conceitos de Ácido-Base de Bronsted... consegui tirar as letras A, B e C... porém, estou bem encucado nas letras D e E.

Obrigado! 

Bom dia, colegas!

Cheguei a pensar numa possível solução pra esta questão! Não deu pra postar ontem a mensagem, pois fiquei sem net. Então, aproveito pra postar agr!

O P₂O₅ é um óxido forte, que, quando adicionado em meio aquoso, ele vai gerar o H₃PO₄ que é um oxiácido fraco... Portanto, se eu tinha um ÓXIDO FORTE que reage com a ÁGUA, gerando um ÁCIDO FRACO... a força presente no óxido foi neutralizada(não sei se é o termo correto, mas penso que seja!) pela água, gerando assim um ácido fraco.

Pensando nessa linha de raciocínio... a água só pode ser uma base forte!
Logo, gabarito confirmado letra D!


Não sei se essa minha análise está correta, colegas... mas penso que seja plausível para a questão, certo?!
Caso alguém queria postar algum outro comentário, pode ficar a vontade! Irei ver se consigo achar mais alguma explicação referente à essa questão!

Abraços!

Floral Fury escreveu:Bom dia, colegas!

Cheguei a pensar numa possível solução pra esta questão! Não deu pra postar ontem a mensagem, pois fiquei sem net. Então, aproveito pra postar agr!

O P₂O₅ é um óxido forte, que, quando adicionado em meio aquoso, ele vai gerar o H₃PO₄ que é um oxiácido fraco... Portanto, se eu tinha um ÓXIDO FORTE que reage com a ÁGUA, gerando um ÁCIDO FRACO... a força presente no óxido foi neutralizada(não sei se é o termo correto, mas penso que seja!) pela água, gerando assim um ácido fraco.

Pensando nessa linha de raciocínio... a água só pode ser uma base forte!
Logo, gabarito confirmado letra D!


Não sei se essa minha análise está correta, colegas... mas penso que seja plausível para a questão, certo?!
Caso alguém queria postar algum outro comentário, pode ficar a vontade! Irei ver se consigo achar mais alguma explicação referente à essa questão!

Abraços!

Oi Floral fury;

Essa linha de raciocínio está correta.
Uma vez que uma reação é identificada como do tipo acido-base, um reagente será ácido (P₂O₅) e o um segundo deverá ser a base(H₂O).
Só vou fazer algumas observações.

O H₃PO₄ é classificado como um ácido moderado;

O termo neutralização está relacionado às reações ácido-base com formação de composto salino(neutralização total) ou um sal ácido-base(neutralização parcial);

A água poderá ser uma base mais forte que H₃PO₄ se o equilíbrio for favorável para o lado "direito" em P₂O₅ + 3 H₂O ⇔ 2H₃PO₄, mas não necessariamente H₂O é uma base forte. De fato o equilíbrio é favorável pois P₂O₅ é um óxido ácido. Mesmo assim não seria garantia da água ser mais básica, porque a reação que está acontecendo é de nivelamento do solvente e, em tése, a principal força motriz da reação é diminuir a força do ácido(P₂O₅), portanto dizer algo sobre as forças relativas bases fundamentado no fluxo da reação seria inconclusivo. A melhor forma de especular sobre isso seria analisar as bases em termos dos efeito indutivos, das tendencias periódicas, de deslocalizações eletrônicas, de impedimento estérico, etc...

Quanto a alternativa (e), basta notar que a água se desprotonou até a forma de óxido e, portanto, atuou como ácido de brönsted. O cloreto recebeu próton o que cai na definição de base. Assim, por eliminação sobraria a (d).

Se você tiver interesse IME/ITA deixo aqui um aprofundamento do assunto, porém menos simples e perceptível para a resolução desta questão em específico:
O número de oxidação no reagente e produto fosforados é o mesmo (NOX = +5). Mas, inicialmente temos uma proporção de 5/2 átomos de O por átomos de P enquanto os produtos apresentam uma proporção 8/2, esse fato sugere que os átomos de oxigênio da água se ligaram aos átomos de fósforo. Então a grande conclusão é a seguinte: se a água se ligar ao átomo de P ela o fará por ligação dativa, pois o numero de oxidação precisa se manter constante. Assim a água apresenta comportamento de uma base de Lewis.

E por fim, a abordagem mais técnica que é saber como a reação está acontecendo. Mecanisticamente falando óxidos ácidos são atacados tanto por água e por íons hidroxila podendo sofrer mais de um ataque, no caso a reação sofre três por equivalente de P₂O₅. Essa iniciação é caracteristicamente uma reação ácido-base de lewis. Para chegar no produto final podem existir ainda uma sucessão de reações ácido-base. Quase sempre esse tipo de reação é acompanhada de reações prototônicas para a distribuição dos excessos de carga geradas pelos ataques iniciais.

Olá colega João!
Obrigado por responder!!

Sobre o H₃PO₄ , eu realmente me equivoquei... ele é moderado devido aquela diferença entre o nº de oxigênios e o nº de hidrogênios! Como dá igual a 1, logo, ele é moderado mesmo...
Para ser fraco, a diferença deveria ter dado <1

Sobre a água acabar fazendo papel de base forte, me equivoquei quanto ao fato dela ser forte mesmo, pois errei na classificação do H₃PO₄. Não sei te afirmar se ela é necessariamente mais forte que o nosso H₃PO₄ , mas ela faz o papel de neutralizar um pouco a força do P₂O₅ , nos trazendo um oxiácido até que moderado!

Sobre a Letra E... vou ser sincero para vc que eu descartei ela pois ela me parece uma reação "bem feita" na verdade... Não sei nem como explicar isso direito, mas me pareceu que não havia uma daquelas situações instáveis, entende?
Tínhamos o tetracloreto de titânio reagindo com a água, e aí tivemos a troca entre os cloros e os hidrogênios(não sei te precisar qual delas ocorreu primeiro)... Então me pareceu que essa alternativa, como vc bem explicou, a água se comporta como um ácido(levo a crer então que a troca dos hidrogênios ocorreu primeiro, certo?!)

Eu tentarei o IME/ITA ano que vem... então estou me preparando desde já pra passar!
Eu só não entendi bem a respeito dos NOX's que vc citou... Há então algum macete para eu ver quem é ácido/base de lewis/bronsted só pelo NOX dos elementos? Claro, respeitando as proporções fixas e mínimas das reações!

Obrigado pela sua ajuda!
Fico feliz que "quase" acertei a questão por completo!
Abraços!

Floral Fury escreveu: Sobre a Letra E... vou ser sincero para vc que eu descartei ela pois ela me parece uma reação "bem feita" na verdade... Não sei nem como explicar isso direito, mas me pareceu que não havia uma daquelas situações instáveis, entende?
Tínhamos o tetracloreto de titânio reagindo com a água, e aí tivemos a troca entre os cloros e os hidrogênios(não sei te precisar qual delas ocorreu primeiro)... Então me pareceu que essa alternativa, como vc bem explicou, a água se comporta como um ácido(levo a crer então que a troca dos hidrogênios ocorreu primeiro, certo?!)

O exercício apresentou as equações em forma de equilíbrio e é justo isso que quebra o contexto de tudo porque se você tem um reação onde a água atua como ácido, na reação inversa, que ocorre conjuntamente, ela atuará como base, então em todas as alternativas apresentadas existe um sentido no qual a água atua como base. Mas vamos considerar que a reação seja apenas a no sentido direto(esquerda para direita). Independentemente da reação ser vigorosa, lenta, favorecida, desfavorecida ou inerte, o enunciado pede para analisar ela. Ela representa uma transferência de prótons líquida (olhando fim e começo).

Floral Fury escreveu: Eu só não entendi bem a respeito dos NOX's que vc citou... Há então algum macete para eu ver quem é ácido/base de lewis/bronsted só pelo NOX dos elementos? Claro, respeitando as proporções fixas e mínimas das reações!

É visualmente possível concluir que a (d) não representa uma reação ácido-base de Arrhenius. (Não tem H⁺ e nem OH^-)
A água não é uma base de bronsted. (Se fosse deveria aparecer o seu ácido conjugado H₃O⁺ ou alguma outra coisa de gênero parecido, mas desenhando a estrutura plana de H₃PO₄você vê que cada oxigênio está ligado no máximo a 1 hidrogênio, mas nunca a três);

Limitando o ploblema a nível de ensino médio se não é Arrhenius e não é Brönsted vai ter que ser Lewis.

Então temos que pedir ajuda para o Sr. Lewis, a maneira que ele descreve a quimíca ácido-base é bem relacionada com a estrutura dos reagentes e produtos . A estrutura do P₂O₅ é bem complicadinha de explicar, por isso eu usei o NOX e proporção atômica de cada composto fosforado para mostrar que do reagente para o produto aumentou o teor de átomos de oxigênio.

O P₂O₅ apresenta uma proporção 5/2 átomos de O por átomos de P enquanto o H₃PO₄ apresentam uma proporção 4/1 = 8/2, ou seja para cada fósforo aumentou-se um valor médio de 1,5 átomo de oxigênio(que vieram da água). Esses átomos estavam fora do composto inicial (P₂O₅) pois vieram do H₂O. Assim para eles entrarem em P₂O₅ eles vão ter que estabelecer ao menos uma ligação simples cada um com o um átomo de fósforo.

Como o NOX permanece constante o fósforo não pode mas formar ligações covalentes a partir dos seus eletróns de valência com os oxigênios que vão entrar, se não ele por ser menos eletronegativo perde eles e aumenta o seu número de oxidação, assim quando o oxigênio entra ele forma ligação dativa. Não é bem um macete, é apenas um artífico para evidenciar a plausibilidade da reação ser do tipo acido-base de Lewis desconhecendo a estrutura do óxido, sabendo a princípio que a reação é ácido-base(óxido ácido + água) e que é uma das três definições de ácido-base citadas anteriormente. As únicas maneiras incontestáveis de saber se é de Lewis ou não são olhar os esquemas das transformações das estruturas, saber como funciona o mecanismo genérico ou ainda descobrir se a reação se encaixa em uma outra definição acido-base(existem VÁRIAS).

A parte em que eu falo" Se você tiver interesse IME/ITA deixo aqui um aprofundamento do assunto, porém menos simples e perceptível para a resolução desta questão em específico:" devia estar um parágrafo abaixo, creio que isso fez perder um pouco da coesão.

Ufa, creio que falei tudo que podia.
Bons estudos

Ah sim, entendi!

Realmente, essa questão é muito bem feita kkkkk. Assim como as do IME/ITA de uma forma geral! Irei me atentar mais na questão de analisar as reações por meio de Bronsted e por Lewis tbm; creio que se eu treinar bastante, consigo me acostumar!

Obrigado por essa grande ajuda, colega João!
Abraços! E bons estudos para vc tbm!