Em cada par a seguir, selecione o ácido mais forte:
Ácido carbônico \left(\mathrm{K}_{\mathrm{a}}=4,3 \times 10^{-7}\right) ou ácido bórico \left(\mathrm{Ka}=7,3 \times 10^{-10}\right). Justifique.

Passo 1

O que o enunciado pede: escolher, em cada par, o ácido mais forte entre ácido carbônico e ácido bórico e justificar a escolha.
Informações dadas:
\text{Ka do ácido carbônico} = 4,3\times 10^{-7}áô
\text{Ka do ácido bórico} = 7,3\times 10^{-10}áó

Passo 2

O que é \mathrm{K_a} e como ela indica força ácida.
Definição: para um ácido genérico \mathrm{HA} que se ioniza em água,
\mathrm{HA} \rightleftharpoons \mathrm{H^+} + \mathrm{A^-},
a constante de acidez é
\mathrm{K_a}=\frac{[\mathrm{H^+}][\mathrm{A^-}]}{[\mathrm{HA}]},
onde colchetes significam concentração em equilíbrio. Interpretação prática: quanto maior for \mathrm{K_a}, maior a fração do ácido que se dissociou em \mathrm{H^+} — ou seja, ácido mais forte. Portanto, regra direta: maior \mathrm{K_a} → ácido mais forte.

Passo 3

Outra forma muito usada para comparar forças ácidas é o \mathrm{p}K_a, definido por
\mathrm{p}K_a = -\log_{10}(\mathrm{K_a}).
Explicação: transformar em \mathrm{p}K_a troca potências de 10 em números fáceis de comparar; ácido mais forte tem \mathrm{p}K_a menor (porque -\log de um número maior dá um valor menor).

Passo 4

Calcular \mathrm{p}K_a do ácido carbônico passo a passo.
\mathrm{p}K_a(\text{ácido carbônico}) = -\log_{10}\!\left(4,3\times 10^{-7}\right).áô
Usando propriedades de logaritmo:
-\log_{10}\!\left(4,3\right) - \log_{10}\!\left(10^{-7}\right) = -\log_{10}(4,3) + 7.
Aproximando \log_{10}(4,3)\approx 0,633, obtemos
\mathrm{p}K_a(\text{ácido carbônico}) \approx 7 - 0,633 = 6,367 \approx 6,37.áô

Passo 5

Calcular \mathrm{p}K_a do ácido bórico passo a passo.
\mathrm{p}K_a(\text{ácido bórico}) = -\log_{10}\!\left(7,3\times 10^{-10}\right).áó
Novamente,
-\log_{10}(7,3) - \log_{10}\!\left(10^{-10}\right) = -\log_{10}(7,3) + 10.
Aproximando \log_{10}(7,3)\approx 0,863, obtemos
\mathrm{p}K_a(\text{ácido bórico}) \approx 10 - 0,863 = 9,137 \approx 9,14.áó

Passo 6

Comparação direta dos \mathrm{K_a} e dos \mathrm{p}K_a.
Pelo valor de \mathrm{K_a}:
4,3\times 10^{-7} > 7,3\times 10^{-10},
logo o ácido carbônico tem \mathrm{K_a} maior — portanto é o mais forte.
Pelo \mathrm{p}K_a: \mathrm{p}K_a(\text{ácido carbônico})\approx 6,37áô e \mathrm{p}K_a(\text{ácido bórico})\approx 9,14áó. Como valor menor de \mathrm{p}K_a indica ácido mais forte, novamente o ácido carbônico é mais forte.

Passo 7

Quantidade relativa da diferença (pra você ter noção): calculemos a razão das constantes
\frac{4,3\times 10^{-7}}{7,3\times 10^{-10}} = \frac{4,3}{7,3}\times 10^{3} \approx 0,589\times 1000 \approx 589.
Isto significa que, nas mesmas condições, o ácido carbônico é da ordem de centenas de vezes mais dissociado (mais “forte”) que o ácido bórico.

Passo 8

Explicação química intuitiva (por que isso acontece) — sem muitos jargões.
  • O ácido carbônico \mathrm{H_2CO_3} é um ácido Brønsted típico: doa prótons relativamente com mais facilidade comparado ao bórico.
  • O ácido bórico \mathrm{B(OH)_3} não doa próton do mesmo modo simples; sua acidez em água envolve comportamento de Lewis — ele aceita um par de elétrons de uma molécula de água para formar \mathrm{B(OH)_4^-} e isso leva à liberação de \mathrm{H^+}. Esse mecanismo torna o efeito de acidificação muito mais fraco (menor \mathrm{K_a}).
    Em resumo: mecanismos e estrutura molecular explicam por que o \mathrm{K_a} do bórico é muito menor que o do carbônico.

Resposta

Ácido carbônico.

Exercícios relacionados