No artigo “Sobre a força de ácidos e bases: algumas considerações” (Vichi e Chagas, 2008) os autores descrevem a definição ionotrópica de ácidos e bases. Faça uma breve explicação desta definição.
No item, “Um pouco de termodinâmica” os autores do artigo supracitado, comentam que: se as afinidades de
e
pela partícula
são próximas, o valor de
é aproximadamente igual a zero ( 0 ). Indique, o possível sinal (+ ou -) se a afinidade de
o caso contrario.
No item, “Um pouco de termodinâmica” os autores do artigo supracitado, comentam que: se as afinidades de
Passo 1
O que o enunciado pede:
- Fazer uma breve explicação da definição ionotrópica de ácidos e bases (conforme descrito por Vichi e Chagas).
- Indicar o possível sinal de
nos dois casos: quando a afinidade de por é maior que a de , e o caso contrário.
Informações dadas pelo enunciado:
- Os autores usam uma partícula genérica
para representar . - Eles observam que, se as afinidades de
e por são próximas, então . - Precisamos decidir o sinal de
quando as afinidades não são próximas (isto é, quando tem maior afinidade que e vice-versa).
Passo 2
O que é a definição ionotrópica (explicação passo a passo e didática)
- Idéia central: a definição ionotrópica classifica ácidos e bases pela partícula iônica que eles aumentam ou diminuem na solução. No caso mais clássico, a partícula-chave é
(ou na prática aquosa). - Como dizer isso de forma prática:
- Um ácido, segundo a definição ionotrópica, é uma espécie que, ao se dissolver em água, aumenta a concentração de uma certa partícula iônica
. Para o caso comum de ácidos em água, é . Exemplo simples: a dissociação do ácido clorídrico Aqui a solução tem mais : por isso é ácido. - Uma base, segundo a mesma ideia, é uma espécie que aumenta a concentração do íon que é o “complemento” de
(por exemplo, em água), ou que reduz a concentração de capturando-o. Exemplo clássico: ou, no caso de uma base que aceita prótons, Na segunda forma a base remove livre da solução, diminuindo a concentração de .
- Um ácido, segundo a definição ionotrópica, é uma espécie que, ao se dissolver em água, aumenta a concentração de uma certa partícula iônica
- Observação prática: a partícula
pode ser tomada como (definição usual) ou outro íon se o contexto pedir; a essência é que ácidos geram (ou aumentam) a concentração desse íon e bases diminuem (ou geram o íon complementar). - Pequeno resumo mental: “ácido → mais
(ex.: ); base → menos (aceita ) ou mais íon complementar ( )”.
Passo 3
Conceitos termodinâmicos úteis (didático, sem pular etapas)
- Entalpia de reação
: é a variação de energia térmica do sistema a pressão constante. Sinal: -
significa reação exotérmica (o sistema libera calor para o ambiente). -
significa reação endotérmica (o sistema absorve calor do ambiente).
-
- Afinidade química no sentido qualitativo usado pelos autores: é a “tendência” ou força com que uma espécie
liga a partícula (aqui, ). Uma afinidade maior normalmente corresponde a uma ligação mais energética e, ao formar essa ligação, maior liberação de energia (isto é, formação mais exotérmica, entalpia de formação mais negativa). - Vamos formalizar com entalpias de formação de complexos:
- Defina
como a entalpia (variação) associada à formação de a partir de e : - Defina
como a entalpia associada à formação de a partir de e : - Observação de convenção: se a formação é exotérmica, então
; se for pouco exotérmica ou endotérmica, é próximo de zero ou positivo.
- Defina
- Reação de interesse (transferência de
entre ligantes): a reação que compara afinidades é Essa reação corresponde a "tirar de e colocá-la em ".
Passo 4
Cálculo do
da reação de transferência (passo a passo)
- Entalpia total da reação é soma da entalpia de formação do produto
mais a entalpia associada à dissociação de . Se é a entalpia de formação de , a dissociação tem entalpia . - Logo, a variação de entalpia da reação de transferência é
- Interpretação desta fórmula:
- Se
for mais negativo do que (isto é, ), então será negativo → reação exotérmica. - Se
for menos negativo (ou mais positivo) do que (isto é, ), então será positivo → reação endotérmica.
- Se
- Relacionando afinidade com
: “maior afinidade” significa formação mais favorável e, em geral, de formação mais negativo. Portanto: - Se afinidade
afinidade então é mais negativa que e assim . - Se afinidade
afinidade então é menos negativa (ou mais positiva) que e assim .
- Se afinidade
- Exemplos numéricos (para fixar a intuição):
- Caso A:
, . Então Aqui tem maior afinidade que . - Caso B:
, . Então Aqui tem maior afinidade que .
- Caso A:
- Conexão com a observação dos autores: quando as afinidades são próximas,
e portanto , como afirmaram.
Passo 5
Resumo final curto (para a prova)
- Mais afinidade → formação mais exotérmica (mais negativa
de formação). - A entalpia da transferência é
. Assim o sinal de acompanha quem tem maior afinidade.
Resposta
Se afinidade de
:
.
Se afinidade de :
.
Se afinidade de