O ácido bórico, \mathrm{B}(\mathrm{OH})_{3(\mathrm{aq})}, age como um ácido em água. Entretanto, ele não o faz como um doador de íon hidrogênio; em vez disso, ele atua como um ácido de Lewis com relação ao hidróxido. Descreva esse processo em uma equação para a reação do ácido bórico com solução de hidróxido de sódio.

Passo 1

O enunciado pede: descrever, em uma equação, o processo pelo qual o ácido bórico reage com solução de hidróxido de sódio. Informações importantes fornecidas (ou implicadas):
  • O reagente é o ácido bórico \mathrm{B(OH)_3} em solução aquosa.
  • O outro reagente é hidróxido de sódio, ou seja, \mathrm{NaOH} em solução aquosa (que fornece \mathrm{OH^-} e \mathrm{Na^+}).
  • Foi dito que o ácido bórico age como ácido de Lewis em relação ao hidróxido — ou seja, aceita um par de elétrons do \mathrm{OH^-}, em vez de doar um próton.

Passo 2

Escrever a equação neta (iótica) mais direta que descreve o processo: quando \mathrm{OH^-} coordena-se ao boro de \mathrm{B(OH)_3} forma-se o íon tetracoordenado borato:
\mathrm{B(OH)_3 + OH^- \rightleftharpoons B(OH)_4^-}
Esta é a equação chave: mostra que \mathrm{OH^-} doa um par de elétrons e o boro passa de trigonal planar para tetraédrico no íon \mathrm{B(OH)_4^-}.

Passo 3

Expliquei agora, passo a passo, por que essa equação faz sentido (aula curta sobre Lewis):
  • Em teoria de Lewis, um ácido é qualquer espécie que aceita um par de elétrons; uma base de Lewis é quem doa o par.
  • No \mathrm{B(OH)_3} o átomo de boro tem apenas seis elétrons na sua camada de valência (estrutura trigonal planar), ficando com um orbital vazio — por isso é capaz de aceitar um par de elétrons.
  • O \mathrm{OH^-} tem um par de elétrons não ligados (lone pair) no oxigênio; esse par pode ser doado para o boro, formando uma ligação coordenada (também chamada de ligação dativa).
  • O resultado é o íon \mathrm{B(OH)_4^-}, em que o boro fica ligado a quatro grupos hidroxila e a espécie carrega carga negativa total.

Passo 4

Mostrando a mesma ideia com as espécies presentes quando se usa \mathrm{NaOH} (equação molecular e iônica completa):
  • Em solução, \mathrm{NaOH} se dissocia em \mathrm{Na^+} e \mathrm{OH^-}. Portanto a reação com \mathrm{NaOH} pode ser escrita como:
\mathrm{B(OH)_3 + NaOH \rightarrow NaB(OH)_4}
ou, explicitando iões em solução,
\mathrm{B(OH)_3 + OH^- \rightleftharpoons B(OH)_4^-}\quad\text{(e)}\quad \mathrm{Na^+ \text{(aq)}}
Em outras palavras, em meio aquoso forma-se o ânion borato \mathrm{B(OH)_4^-}, que estará acompanhado do cátion \mathrm{Na^+}.

Passo 5

Observações práticas e conceito de equilíbrio (para a prova):
  • A equação é, na prática, um equilíbrio ácido-base; a extensão depende do pH. Com excesso de base forte empurra-se o equilíbrio para a direita, formando \mathrm{B(OH)_4^-}.
  • Importante: isso não é uma desprotonação do grupo \mathrm{OH} do ácido bórico (não é um movimento clássico de H+ de \mathrm{B(OH)_3} para a base). É formação de uma ligação coordenada entre o \mathrm{OH^-} e o boro — caráter Lewis.
  • Em titulações o comportamento aparece como consumo de \mathrm{OH^-} até formar o borato; o ponto final corresponde à conversão apreciável em \mathrm{B(OH)_4^-}.

Passo 6

Dica rápida para a prova (como escrever para ganhar pontos):
  • Se pedirem a equação neta/iótica, escreva exatamente
\mathrm{B(OH)_3 + OH^- \rightleftharpoons B(OH)_4^-}.
  • Se pedirem reação com \mathrm{NaOH} como reagente molecular, escreva
\mathrm{B(OH)_3 + NaOH \rightarrow NaB(OH)_4}.
Ambas estão corretas; prefira a neta para enfatizar o papel do \mathrm{OH^-} como base de Lewis.

Resposta

\mathrm{B(OH)_3 + OH^- \rightleftharpoons B(OH)_4^-}
\mathrm{B(OH)_3 + NaOH \rightarrow NaB(OH)_4}

Exercícios relacionados