12.13 (a) Dê as fórmulas e as acidez relativas prováveis do ácido perbrômico e do ácido periódico. (b) Qual é o mais estável?
Passo 1
Vou listar claramente o que o enunciado pede e quais informações precisamos fornecer.
-
O enunciado pede duas coisas:
(a) Dar as fórmulas dos dois ácidos (ácido perbrômico e ácido periódico) e dizer qual deles é mais ácido (acidez relativa provável).
(b) Dizer qual deles é mais estável. -
Informações dadas (implícitas pelo enunciado):
- Trata-se de dois oxiácidos de halogênios no seu máximo estado de oxidação (Br e I com muitos oxigênios).
- Precisamos comparar força ácida e estabilidade entre eles.
Passo 2
Escrever as fórmulas e lembrar as formas possíveis (isto é informação essencial para a comparação).
- A fórmula do ácido perbrômico é
(o ânion conjugado é , perbromato). - O “ácido periódico” pode aparecer em duas formas comumente mencionadas:
- metaperiodic:
(ânion , periodato metaperiodato), - ortoperiodic:
(forma hidratada/ortoperiodato); para comparar acidez costuma-se usar a unidade básica .
Vou trabalhar comcomo representante do “ácido periódico”.
- metaperiodic:
Passo 3
Princípios gerais que vou usar para comparar acidez — explicação didática do conceito.
-
Definição útil: um ácido
é mais forte quanto mais favorecida for a dissociação Ou seja: quanto mais estável for o ânion conjugado, mais forte será o ácido. -
Dois fatores-chave para estabilidade do ânion conjugado em oxiácidos
: - Deslocalização/ressonância sobre os oxigênios: quando o negativo pode ser espalhado por vários oxigênios, isso estabiliza
. - Efeito indutivo do átomo central
: quanto mais eletronegativo for , mais ele puxa densidade eletrônica para si, ajudando a estabilizar a carga negativa no anião por efeito indutivo; isso torna o ácido mais forte.
- Deslocalização/ressonância sobre os oxigênios: quando o negativo pode ser espalhado por vários oxigênios, isso estabiliza
-
Outro ponto: o número de oxigênios ligados ao X aumenta a acidez (mais O = maior retirada de densidade), mas aqui os dois ácidos têm o mesmo número de oxigênios formais (quatro oxigênios ao redor:
), então esse efeito é igual para ambos.
Passo 4
Aplicar os princípios aos dois casos concretos — comparar
e
.
- Ambos são ácidos do tipo
com X em alto estado de oxidação (+7): portanto ambos têm ressonância importante nos oxigênios e número de oxigênios igual — isso já nivela parte da comparação. - Resta comparar o efeito indutivo/electronegatividade do átomo central:
- Bromo é mais eletronegativo que iodo (em uma escala qualitativa:
). - Como
puxa mais densidade eletrônica para si do que , o ânion fica melhor estabilizado por efeito indutivo do que .
- Bromo é mais eletronegativo que iodo (em uma escala qualitativa:
- Conclusão ácida: portanto
tende a ser o ácido mais forte; em símbolos: - Observação adicional (didática): embora iodo seja maior e mais polarizável (o que às vezes ajuda a estabilizar cargas por dispersão), neste caso o efeito de maior eletronegatividade do bromo domina a comparação entre oxiácidos com o mesmo esqueleto
.
Passo 5
Discutir a estabilidade (o que “mais estável” pode significar) e decidir qual ácido é mais estável na prática.
- “Mais estável” pode significar várias coisas: estabilidade do ácido isolado (capacidade de existir sem decompor), estabilidade do ânion conjugado, ou resistência à redução/decomposição. Vou explicar cada um brevemente e então dar a conclusão prática:
- Estabilidade do ânion conjugado: já argumentamos que
é melhor estabilizado por efeito indutivo, então como ânion conjugado ele é relativamente mais estabilizado que . - Estabilidade do ácido isolado na prática: compostos de iodo em alto estado de oxidação (periodatos) costumam ser isoláveis como sais e o ácido periódico pode ser encontrado na forma hidratada
, que é relativamente estável em condições comuns. O ácido perbrômico é mais raro, é um forte agente oxidante e tende a ser menos estável isoladamente (mais propenso a decomposição ou a reagir). - Tendência química: perbromato (
) e perbromic são potentes oxidantes e, em solução, podem ser menos estáveis que os correspondentes periodatos em termos de vida útil experimental.
- Estabilidade do ânion conjugado: já argumentamos que
- Conclusão sobre “mais estável”: se a pergunta quer saber qual âmido/íon conjugado é mais estabilizado eletronicamente, então
é mais estabilizado (favorendo maior acidez de ). Se a pergunta quer saber qual ácido é mais fácil de isolar/manusear e mais resistente à decomposição, o ácido periódico (especialmente na forma ) é, na prática experimental, o mais estável.
— Vou dar a resposta prática que costuma ser esperada em química comparativa:é o mais ácido, mas (ou sua forma hidratada ) é mais estável como substância isolada.
Passo 6
Resumo final e dicas rápidas para uma prova (como reconhecer rapidamente o caso).
- Regra rápida para provar: quando dois oxiácidos têm o mesmo número de oxigênios e mesmo estado de oxidação do central, quem for mais eletronegativo no centro → ácido mais forte.
- Para estabilidade experimental, verificar se o composto é conhecido e isolável (periodatos são compostos frequentemente isoláveis; perbromic em forma livre é mais raro e agressivo).
Resposta
(a) Fórmulas: ácido perbrômico
; ácido periódico (representativo)
(também ocorre como
).
(a) Acidez relativa provável: é mais ácido que
.
(b) Mais estável (praticamente/como substância isolada): (ou
) é, em geral, mais estável;
é mais raro e mais propenso à decomposição.
(a) Acidez relativa provável:
(b) Mais estável (praticamente/como substância isolada):