Entre os ácidos: a) HClO e
; b)
e
; c)
e
, diga quais os mais fortes e explique sua resposta.
Passo 1
O exercício pede que, para cada um dos pares abaixo, eu diga qual ácido é o mais forte e explique por quê:
(a) e
(b) e
(c) e
(a)
(b)
(c)
Informações fornecidas: os nomes químicos (fórmulas) dos ácidos nos pares acima. Não há dados numéricos (pKs, pKa etc.), então a comparação deve ser feita por argumentos de estrutura molecular, estabilidade da base conjugada, efeitos indutivos e ressonância.
Passo 2
O que significa “um ácido mais forte”?
Quando dizemos que um ácido é mais forte, queremos dizer que ele tende a doar prótons com maior facilidade. Em termos de equilíbrio químico, representamos a ionização geral por
Quando dizemos que um ácido é mais forte, queremos dizer que ele tende a doar prótons com maior facilidade. Em termos de equilíbrio químico, representamos a ionização geral por
Um ácido é mais forte quando esse equilíbrio favorece mais a direita. Uma regra prática muito usada: quanto mais estável for o íon conjugado
, mais fácil é a perda do próton e, portanto, mais forte é o ácido. Vou explicar como avaliar a estabilidade de
.
Passo 3
Fatores que estabilizam
(e, portanto, aumentam a acidez de
):
- Ressonância: se a carga negativa em
pode ser delocalizada em várias estruturas de ressonância, a carga fica menos concentrada e é mais estável. Ex.: tem três estruturas de ressonância equivalentes; tem duas menos eficazes de delocalização. - Efeito indutivo / retirada eletrônica por oxigênios: átomos eletronegativos ligados ao centro (especialmente oxigênios) puxam densidade eletrônica, ajudando a espalhar/estabilizar a carga negativa. Mais oxigênios (ou mais capacidade de retirar elétrons) normalmente significa maior acidez.
- Estado de oxidação do átomo central: para ácidos oxigenados (oxoácidos), um maior estado de oxidação do átomo central normalmente corresponde a maior capacidade de estabilizar a carga após perda de próton — porque o átomo central já “puxa” mais elétrons.
- Força da ligação O–H: ligações O–H mais polares (com maior caráter iônico) tornam a perda de H+ mais fácil. Isso está correlacionado com os itens acima.
Vou aplicar esses princípios aos pares dados.
Passo 4
Calcular rápida e explicitamente os estados de oxidação dos átomos centrais (útil para entender a tendência):
- Para
: supondo e , temos ⇒ . Logo, está em estado de oxidação . - Para
: ⇒ . Então está em . - Para
: ⇒ . - Para
: ⇒ . - Para
: ⇒ . - Para
: ⇒ .
Conclusão imediata: em cada par, o ácido com maior número de oxigênios tem o átomo central em estado de oxidação mais alto.
Passo 5
Aplicação ao par (a):
vs
.
- Estrutura e base conjugada: ao perder
, obtemos (hipoclorito) e (clorato). tem mais átomos de oxigênio que podem participar na retirada de densidade eletrônica e, além disso, permite mais formas de delocalização da carga negativa (ressonância entre os oxigênios ligados ao Cl). - Estado de oxidação:
em está em , muito mais eletronegativo em comportamento que em . Isso favorece a estabilização da carga negativa após perda do próton. - Efeito indutivo e polarização: mais oxigênios → maior retirada eletrônica → ligação O–H mais polar → H+ sai com mais facilidade.
Portanto
é significativamente mais forte que
.
Passo 6
Aplicação ao par (b):
vs
.
- Ao perder um próton,
forma ; forma . O íon (bissulfato) é muito bem estabilizado por ressonância entre vários oxigênios e pelo alto estado de oxidação do enxofre . -
é conhecida como um ácido forte na primeira dissociação (a primeira é praticamente totalmente dissociada em água), enquanto é um ácido fraco/moderado. Isso decorre da maior estabilização do íon conjugado de por ressonância e do maior efeito indutivo dos quatro oxigênios. - Em termos de estados de oxidação, enxofre em
está em (mais capaz de estabilizar carga negativa) vs em .
Portanto
é mais forte que
.
Passo 7
Aplicação ao par (c):
vs
.
- Ao perder
, dá (nitrito) e dá (nitrato). possui três estruturas de ressonância equivalentes que delocalizam totalmente a carga negativa sobre três oxigênios; tem só duas formas de ressonância e menos delocalização. - Estado de oxidação do nitrogênio é maior em
( ) do que em ( ), o que ajuda a estabilizar . - Logo,
é mais estável que , e por isso é mais ácido que .
Passo 8
Resumo da lógica pedagógica (para usar na prova): quando comparar ácidos oxigenados com o mesmo átomo central, sempre lembre de:
- Contar o número de oxigênios e calcular o estado de oxidação do átomo central.
- Perguntar: o ânion conjugado tem mais possibilidades de ressonância? Mais oxigênios = maior efeito indutivo = maior estabilização do íon negativo.
- Concluir: ácido com mais oxigênios / maior estado de oxidação do átomo central → geralmente o mais forte. Use esse raciocínio rápido em questões semelhantes e, se souber pKa, confirme numericamente.
Resposta
(a)
é mais forte que
.
(b) é mais forte que
.
(c) é mais forte que
.
(b)
(c)