Para cada uma das seguintes reações, identifique o ácido e a base. Também indique qual definição de ácido-base se aplica. Em alguns casos pode se aplicar mais de uma definição.
Passo 1
O enunciado dá a seguinte reação:
O que é pedido:
- Identificar qual espécie funciona como ácido e qual funciona como base nessa reação.
- Indicar qual definição de ácido–base se aplica (p. ex. Brønsted–Lowry, Lewis, etc.). Pode ser que mais de uma definição seja aplicável, ou que alguma não se aplique.
Informações relevantes fornecidas pelo enunciado:
- As espécies que aparecem são
elementar, , e . - Não há prótons explícitos (
) na equação. - Há mudança nas espécies químicas (formação de
e ), sugerindo transferência de átomos/ligantes e mudança de estados de oxidação.
Passo 2
Vou lembrar as definições de ácido e base que vamos usar — explicadinhas e com exemplos curtinhos.
Brønsted–Lowry:
- Ácido: doador de prótons (
). - Base: aceitador de prótons.
Exemplo rápido:. Aqui doa (ácido) e recebe (base).
Lewis:
- Ácido de Lewis: aceitador de par de elétrons (espécie eletrofílica).
- Base de Lewis: doador de par de elétrons (nucleófila).
Exemplo rápido:. aceita um par de elétrons (ácido de Lewis); doa (base de Lewis).
Importante: se não houver transferência de prótons, a definição de Brønsted–Lowry geralmente não se aplica. Já a definição de Lewis é muito mais geral e cobre reações envolvendo transferência de elétrons ou formação de ligações sem prótons.
Passo 3
Vamos calcular os estados de oxidação (EO) das espécies centrais para ver se há transferência de elétrons (isto nos ajuda a entender quem é doador/aceitador de elétrons).
Regra usada: para compostos binários com flúor, consideramos
com EO
.
Para
:
- Soma dos EO = 0 porque é uma molécula neutra.
- Cada
tem EO , total de flúor = . - Logo o EO do xenônio é tal que
. - Portanto
.
Para
elemento:
- Em estado elementar
tem EO .
Para
:
- Cada
é , total . A molécula é neutra, logo .
Para
produto:
- Xenônio em forma elementar tem EO
.
Resumo dos EO:
-
em : . -
em produto : . -
em reagente: . -
em produto : .
Passo 4
Interpretação da mudança de estados de oxidação (o que isso significa em termos de elétrons):
-
vai de EO para : perdeu 4 elétrons. Portanto é o doador de elétrons — é o agente redutor (reduz agente). -
vai de EO para : ganhou 4 elétrons. Portanto é o aceitador de elétrons — é o agente oxidante.
Conexão com a definição de Lewis:
- Doador de elétrons = base de Lewis (doa par/ elétrons).
- Aceitador de elétrons = ácido de Lewis (aceita par/ elétrons).
Logo, eletronicamente:
-
atua como base de Lewis (doador de elétrons). -
(ou mais precisamente o átomo de dentro de ) atua como ácido de Lewis (aceitador de elétrons).
Passo 5
Comentário sobre transferência de flúor e papel das espécies:
- Na prática, a reação envolve transferência dos ligantes flúor de
para , formando e liberando . - Os elétrons liberados por
são usados para reduzir a . Por isso é um agente fluorante e oxidante. - Mesmo que fluoros acabem como ligantes ligados a
, o papel ácido/base mais direto aqui é eletrônico: quem aceita elétrons (Xe em ) é o ácido de Lewis; quem doa elétrons (Pt) é a base de Lewis. - A definição de Brønsted–Lowry não é aplicável porque não ocorre transferência de prótons (
).
Passo 6
Conclusão final, explicitando as correspondências pedidas:
- Ácido (segundo Lewis):
(o xenônio em aceita elétrons; é o agente oxidante). - Base (segundo Lewis):
elementar (doa elétrons; é o agente redutor). - Definição aplicável: Lewis. Brønsted–Lowry não se aplica (ausência de prótons). Pode-se também comentar que, em termos de oxidação-redução,
é o redutor e é o oxidante — isso é coerente com a classificação Lewis.
Resposta
Ácido:
(ácido de Lewis; agente oxidante).
Base: (base de Lewis; agente redutor).
Definição aplicável: Lewis (Brønsted–Lowry não se aplica, pois não há transferência de prótons).
Base:
Definição aplicável: Lewis (Brønsted–Lowry não se aplica, pois não há transferência de prótons).