Para cada um dos seguintes processos, identifique os ácidos e as bases envolvidos e caracterize os processos como formação de complexos ou deslocamento ácido base. Identifique as espécies que apresentam acidez de Bronsted Lowry assim como acidez de Lewis:
(a)
(a)
Passo 1
O enunciado pede, para o processo
que eu:
- identifique os ácidos e as bases envolvidos;
- caracterize o(s) processo(s) como formação de complexos (reação ácido–base de Lewis, aduto) ou deslocamento ácido–base (transferência de próton, Bronsted–Lowry);
- identifique as espécies que apresentam acidez segundo Bronsted–Lowry e também acidez segundo Lewis.
Informações dadas: as espécies químicas na reação são, , e . A equação escrita já mostra como produto a base conjugada e um próton livre (em solução aquosa este próton estaria como , mas o enunciado simplificou para ).
Passo 2
Breve revisão didática (o básico que precisa lembrar na prova):
- Bronsted–Lowry: ácido é doador de próton (
); base é aceitadora de próton. Ex.: doa -> ácido; aceita -> base. - Lewis: ácido é aceitador de par de elétrons; base é doador de par de elétrons. Ex.:
é Lewis-ácido (aceita par), é Lewis-base (doa par).
Observação prática: muitas reações começam por uma interação Lewis (formação de ligação por doação de par de elétrons) seguida por transferência de próton (Bronsted). Em solução aquosa o próton livre normalmente existe como.
Passo 3
Identificação do passo mecanístico implícito na equação:
- Primeiro passo (aduto / formação de ácido sulfúrico):
reage com formando :
Aqui
doa um par de elétrons ao enxofre/oxigênio de
, formando o ácido sulfúrico (
) — isto é uma reação ácido–base de Lewis (formação de aduto/complexo):
aceita o par (Lewis-ácido) e
doa o par (Lewis-base).
Explicação passo a passo: é eletrófilo (faltam pares ao redor do enxofre/estrutura com caráter positivo parcial), então aceita o par não ligado do oxigénio de
. Essa doação de par é exatamente o que chamamos de reação de Lewis (formação de ligação coordenada / aduto).
Explicação passo a passo:
Passo 4
Segundo passo (dissociação ácido–base / deslocamento de próton):
- O
formado é um ácido forte que se ioniza parcialmente em solução:
Esta etapa é uma típica transferência de próton (Bronsted–Lowry):
doa um próton (
) e gera a sua base conjugada
. Em água o próton liberado é imediatamente ligado a uma molécula de água formando
, mas a escrita simplificada mostra
.
Passo 5
Agora, identificando explicitamente ácidos e bases em cada etapa:
- Na etapa de formação do aduto (Lewis):
- Lewis-ácido:
(aceita par de elétrons). - Lewis-base:
(doa par de elétrons). - Classificação dessa etapa: formação de complexo / aduto (reação ácido–base de Lewis).
- Lewis-ácido:
- Na etapa de dissociação (Bronsted–Lowry):
- Bronsted-ácido:
(doa ). - Bronsted-base (aceitadora do próton, no meio aquoso):
(formaria ); na escrita simplificada a base conjugada é que é a base conjugada do ácido . - Classificação dessa etapa: deslocamento ácido–base (transferência de próton, Bronsted–Lowry).
- Bronsted-ácido:
Passo 6
Espécies que apresentam acidez segundo Bronsted–Lowry e também acidez segundo Lewis (ou seja, são ácidas nas duas definições):
-
: é o exemplo canônico — é um Bronsted-ácido (é um próton) e também um Lewis-ácido (aceita pares de elétrons). Em solução é , que igualmente é Bronsted-ácido e pode atuar como aceitador de pares (Lewis). -
: primariamente é um Bronsted-ácido forte (doa prótons). Além disso, em muitas reações pode atuar como Lewis-ácido (o centro de enxofre/átomos de oxigênio podem aceitar densidade eletrônica em certas reações), portanto pode exibir caráter Lewis-ácido dependendo do contexto. Justificativa: moléculas de ácidos fortes frequentemente têm centros eletrófilos que podem aceitar pares, então além de doar próton também podem funcionar como aceitadores de elétrons em reações apropriadas.
Observação sobre outras espécies: -
é Lewis-ácido, mas não é Bronsted-ácido (não doa próton). -
é anfiprótico do ponto de vista Bronsted (pode doar o segundo próton, portanto é um Bronsted-ácido fraco; também pode agir como base), porém é tipicamente um Lewis-base (tem pares livres de elétrons no oxigénio) e raramente é classificado como Lewis-ácido.
Resposta
(a) Lewis-ácido:
. Lewis-base:
.
(a) Formação de complexo / aduto (Lewis): .
(a) Bronsted–Lowry (deslocamento de próton): (ácido)
(base conjugada) +
.
(a) Espécies com acidez Bronsted e também Lewis: (principal exemplo) e, dependendo do contexto,
(ácido forte que também pode aceitar pares em certas reações).
(a) Formação de complexo / aduto (Lewis):
(a) Bronsted–Lowry (deslocamento de próton):
(a) Espécies com acidez Bronsted e também Lewis: