10- Qual dos ácidos seguintes é o mais forte e qual é o mais fraco?
a)-Ácido nitroso, \mathrm{HNO}_{2}
\mathrm{K}_{\mathrm{a}}=5,1 \times 10^{-4}
b)-Ácido sulfuroso, \mathrm{H}_{2} \mathrm{SO}_{3}
\mathrm{K}_{\mathrm{a}}=1,7 \times 10^{-2}
c)-Ácido fosfórico, \mathrm{H}_{3} \mathrm{PO}_{4}
\mathrm{K}_{\mathrm{a}}=7,1 \times 10^{-3}

Passo 1

O enunciado pergunta: “Qual dos ácidos seguintes é o mais forte e qual é o mais fraco?”
As informações fornecidas são os valores de constante de acidez ( K_a) de três ácidos:
  • (a) Ácido nitroso, \mathrm{HNO_2}: \;K_a=5{,}1\times10^{-4}.
  • (b) Ácido sulfuroso, \mathrm{H_2SO_3}: \;K_a=1{,}7\times10^{-2}.
  • (c) Ácido fosfórico, \mathrm{H_3PO_4}: \;K_a=7{,}1\times10^{-3}.
O pedido é identificar, entre esses três, qual é o ácido mais forte e qual é o mais fraco, usando os dados acima.

Passo 2

O que significa um ácido “mais forte”?
  • A força de um ácido em solução aquosa é medida pela sua constante de ionização (constante de acidez) \;K_a.
  • Quanto maior for \;K_a, mais o ácido se ioniza em água e, portanto, mais forte ele é. Logo, comparar forças de ácidos é comparar os valores de \;K_a: maior \;K_a = ácido mais forte; menor \;K_a = ácido mais fraco.
Uma escala alternativa muito usada é o \mathrm{p}K_a, definida por
\mathrm{p}K_a = -\log_{10}(K_a).
  • Quanto menor \mathrm{p}K_a, mais forte o ácido (porque isso corresponde a K_a maior).
  • A vantagem de \mathrm{p}K_a é tornar mais fácil comparar valores que variam por ordens de grandeza.
Vou comparar diretamente os K_a e também calcular rapidamente os \mathrm{p}K_a para confirmar a ordem.

Passo 3

Calcular \mathrm{p}K_a de cada ácido (mostrando os passos de logaritmo de forma simples).
Para (a) \mathrm{HNO_2}: \;K_a=5{,}1\times10^{-4}.
\log_{10}(K_a)=\log_{10}(5{,}1\times10^{-4})=\log_{10}(5{,}1)+\log_{10}(10^{-4}).
Sabendo \log_{10}(5{,}1)\approx0{,}7076 e \log_{10}(10^{-4})=-4, temos
\log_{10}(K_a)\approx 0{,}7076-4=-3{,}2924,
portanto
\mathrm{p}K_a=-\log_{10}(K_a)\approx 3{,}2924\approx 3{,}29.
Para (b) \mathrm{H_2SO_3}: \;K_a=1{,}7\times10^{-2}.
\log_{10}(K_a)=\log_{10}(1{,}7)+\log_{10}(10^{-2})\approx 0{,}2304-2=-1{,}7696,
logo
\mathrm{p}K_a\approx 1{,}7696\approx 1{,}77.
Para (c) \mathrm{H_3PO_4}: \;K_a=7{,}1\times10^{-3}.
\log_{10}(K_a)=\log_{10}(7{,}1)+\log_{10}(10^{-3})\approx 0{,}8513-3=-2{,}1487,
portanto
\mathrm{p}K_a\approx 2{,}1487\approx 2{,}15.
Resumo dos valores calculados:
  • (a) \;K_a=5{,}1\times10^{-4}, \;\mathrm{p}K_a\approx 3{,}29.
  • (b) \;K_a=1{,}7\times10^{-2}, \;\mathrm{p}K_a\approx 1{,}77.
  • (c) \;K_a=7{,}1\times10^{-3}, \;\mathrm{p}K_a\approx 2{,}15.

Passo 4

Interpretando os números: maior K_a e menor \mathrm{p}K_a indicam ácido mais forte. Comparando os K_a dados:
1{,}7\times10^{-2}\;>\;7{,}1\times10^{-3}\;>\;5{,}1\times10^{-4}.
Portanto a ordem de força (do mais forte para o mais fraco) é:
\mathrm{H_2SO_3}\;>\;\mathrm{H_3PO_4}\;>\;\mathrm{HNO_2}.
Logo:
  • O ácido mais forte é o \mathrm{H_2SO_3} (ácido sulfuroso).
  • O ácido mais fraco é o \mathrm{HNO_2} (ácido nitroso).

Resposta

Mais forte: \mathrm{H_2SO_3} (ácido sulfuroso).\n
Mais fraco: \mathrm{HNO_2} (ácido nitroso).

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