1- Qual é a base conjugada de cada um dos seguintes ácidos: \mathrm{HClO}_{4} ; \mathrm{H}_{2} \mathrm{~S}; \mathrm{HCO}_{3}^{-}?. Qual é o ácido conjugado de cada uma das seguintes bases: \mathrm{CN}^{-}; \mathrm{SO}_{4}{ }^{2-} ; \mathrm{H}_{2} \mathrm{O} ; \mathrm{HCO}_{3}{ }^{-}?.
11- Determine se o sal \mathrm{Na}_{2} \mathrm{HPO}_{4} formará uma solução ácida ou básica ao se dissolver na água.

Passo 1

O enunciado pede duas coisas:
  1. Identificar as bases conjugadas de cada ácido em \mathrm{HClO}_{4}, \mathrm{H}_{2}\mathrm{S} e \mathrm{HCO}_{3}^{-}.
  2. Identificar os ácidos conjugados de cada base em \mathrm{CN}^{-}, \mathrm{SO}_{4}^{2-}, \mathrm{H}_{2}\mathrm{O} e \mathrm{HCO}_{3}^{-}.
    Além disso, pede que a gente determine se uma solução de \mathrm{Na}_{2}\mathrm{HPO}_{4} em água será ácida ou básica. Vamos usar a definição de pares conjugados (retenção ou remoção de um próton) e, para o sal, o conceito de espécie anfiprótica e a fórmula aproximada de pH.

Passo 2

Para cada ácido, a base conjugada é obtida removendo-se um próton \mathrm{H}^{+}: \bullet Ácido \mathrm{HClO}_{4} → base conjugada \mathrm{ClO}_{4}^{-}. \bullet Ácido \mathrm{H}_{2}\mathrm{S} → base conjugada \mathrm{HS}^{-}. \bullet Ácido \mathrm{HCO}_{3}^{-} → base conjugada \mathrm{CO}_{3}^{2-}.

Passo 3

Para cada base, o ácido conjugado aparece ao adicionar-se um próton \mathrm{H}^{+}: \bullet Base \mathrm{CN}^{-} → ácido conjugado \mathrm{HCN}. \bullet Base \mathrm{SO}_{4}^{2-} → ácido conjugado \mathrm{HSO}_{4}^{-}. \bullet Base \mathrm{H}_{2}\mathrm{O} → ácido conjugado \mathrm{H}_{3}\mathrm{O}^{+}. \bullet Base \mathrm{HCO}_{3}^{-} → ácido conjugado \mathrm{H}_{2}\mathrm{CO}_{3}.

Passo 4

O sal \mathrm{Na}_{2}\mathrm{HPO}_{4} em água libera o ânion \mathrm{HPO}_{4}^{2-}, que é uma espécie anfiprótica. Ele pode agir como base (aceitando um próton) ou como ácido (doando um próton):
\mathrm{HPO}_{4}^{2-} + \mathrm{H}_{2}\mathrm{O} \rightleftharpoons \mathrm{H}_{2}\mathrm{PO}_{4}^{-} + \mathrm{OH}^{-} \quad\text{(reação básica)}çãá
\mathrm{HPO}_{4}^{2-} + \mathrm{H}_{2}\mathrm{O} \rightleftharpoons \mathrm{PO}_{4}^{3-} + \mathrm{H}_{3}\mathrm{O}^{+} \quad\text{(reação ácida)}çãá

Passo 5

Para uma espécie anfiprótica \mathrm{HPO}_{4}^{2-}, uma boa aproximação do pH é
\mathrm{pH} \approx \frac{\mathrm{p}K_{a2} + \mathrm{p}K_{a3}}{2}
onde \mathrm{p}K_{a2} é do equilíbrio \mathrm{H}_{2}\mathrm{PO}_{4}^{-}\rightleftharpoons \mathrm{HPO}_{4}^{2-} + \mathrm{H}^{+},
e \mathrm{p}K_{a3} do equilíbrio \mathrm{HPO}_{4}^{2-}\rightleftharpoons \mathrm{PO}_{4}^{3-} + \mathrm{H}^{+}.

Passo 6

Usando valores tabelados aproximados: \mathrm{p}K_{a2}\approx 7{,}2 e \mathrm{p}K_{a3}\approx 12{,}3, temos
\mathrm{pH} \approx \frac{7{,}2 + 12{,}3}{2} = 9{,}75
Como o pH fica acima de 7, a solução é básica.

Resposta

Bases conjugadas: \mathrm{HClO}_{4}\to \mathrm{ClO}_{4}^{-}, \mathrm{H}_{2}\mathrm{S}\to \mathrm{HS}^{-}, \mathrm{HCO}_{3}^{-}\to \mathrm{CO}_{3}^{2-}.
Ácidos conjugados: \mathrm{CN}^{-}\to \mathrm{HCN}, \mathrm{SO}_{4}^{2-}\to \mathrm{HSO}_{4}^{-}, \mathrm{H}_{2}\mathrm{O}\to \mathrm{H}_{3}\mathrm{O}^{+}, \mathrm{HCO}_{3}^{-}\to \mathrm{H}_{2}\mathrm{CO}_{3}.
A solução de \mathrm{Na}_{2}\mathrm{HPO}_{4} em água será básica (pH \approx 9,8).

Exercícios relacionados