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.
b. \mathrm{XeO}_{3}+\mathrm{OH}^{-} \rightarrow\left[\mathrm{HXeO}_{4}\right]^{-}
e pede: identificar o ácido e a base e indicar qual definição de ácido-base se aplica (pode aplicar mais de uma). Informação relevante dada: reagentes \mathrm{XeO}_{3} e \mathrm{OH}^{-}; produto [\mathrm{HXeO}_{4}]^{-}. A reação ocorre em meio aquoso (implícito pelo uso de \mathrm{OH}^{-}).
Passo 2
Vamos lembrar as três definições principais de ácido-base (aula rápida, nada assustador):
Arrhenius: ácido é espécie que aumenta a concentração de \mathrm{H}^{+} em água; base aumenta a concentração de \mathrm{OH}^{-} em água. Aqui a variável chave é a concentração de íons em solução aquosa.
Brønsted–Lowry: ácido é doador de próton (\mathrm{H}^{+}); base é receptor (aceptor) de próton. A variável chave é a transferência de prótons entre espécies.
Lewis: ácido é aceitador de par de elétrons; base é doador de par de elétrons. A variável chave é a aceitação/doação de um par de elétrons (pense em ligação coordenada).
Vou aplicar cada definição ao caso concreto — isso ajuda a ver qual(s) se aplicam.
Passo 3
Aplicação da definição de Arrhenius:
Em Arrhenius o que importa é \mathrm{OH}^{-} e \mathrm{H}^{+}. Aqui já temos \mathrm{OH}^{-} como reagente, então \mathrm{OH}^{-} é claramente uma base de Arrhenius (é um ânion hidróxido).
\mathrm{XeO}_{3} é um óxido ácido (ânidro do ácido xenico). Em água, \mathrm{XeO}_{3} forma o ácido correspondente; escrevemos a hidratação (essa etapa é importante para enxergar a química ácido-base em termos de prótons):\mathrm{XeO}_{3}+\mathrm{H}_{2}\mathrm{O}\rightarrow\mathrm{H}_{2}\mathrm{XeO}_{4}então \mathrm{H}_{2}\mathrm{XeO}_{4} é o ácido que surge do óxido.
Assim, sob a visão de Arrhenius, \mathrm{OH}^{-} é a base e \mathrm{XeO}_{3} (como óxido ácido que gera \mathrm{H}_{2}\mathrm{XeO}_{4}) atua como espécie ácida que é neutralizada pela base.
Passo 4
Aplicação da definição de Brønsted–Lowry (transferência de próton):
Para enxergar a reação como transferência de próton, é útil escrever a sequência com a hidratação seguida da desprotonação:\mathrm{XeO}_{3}+\mathrm{H}_{2}\mathrm{O}\rightarrow\mathrm{H}_{2}\mathrm{XeO}_{4}
Na segunda equação fica claro: \mathrm{H}_{2}\mathrm{XeO}_{4} doa um próton para \mathrm{OH}^{-}, formando [\mathrm{HXeO}_{4}]^{-} e \mathrm{H}_{2}\mathrm{O}.
Portanto, na perspectiva Brønsted–Lowry: ácido = \mathrm{H}_{2}\mathrm{XeO}_{4} (espécie que doa o próton); base = \mathrm{OH}^{-} (espécie que aceita o próton). Como \mathrm{H}_{2}\mathrm{XeO}_{4} resulta de \mathrm{XeO}_{3} em água, é comum dizer que \mathrm{XeO}_{3} age como o precursor do ácido; na prática, em solução aquosa \mathrm{XeO}_{3} apresenta comportamento ácido porque gera \mathrm{H}_{2}\mathrm{XeO}_{4}.
Passo 5
Aplicação da definição de Lewis (doação/aceitação de par eletrônico):
A reação também pode ser vista como nucleófilo atacando o centro eletrofílico do xenônio: o íon \mathrm{OH}^{-} doa um par de elétrons ao átomo de xenônio em \mathrm{XeO}_{3}, formando uma ligação coordenada. Assim \mathrm{OH}^{-} é o doador de par (base de Lewis) e \mathrm{XeO}_{3} é o aceitador de par (ácido de Lewis).
Escrevendo de modo simplificado:\mathrm{XeO}_{3} + \mathrm{OH}^{-}\xrightarrow{\text{doação de par}}[\mathrm{XeO}_{3}(\mathrm{OH})]^{-}\equiv[\mathrm{HXeO}_{4}]^{-}.
Conclusão: a descrição como ácido/base de Lewis é direta e limpa — \mathrm{XeO}_{3} aceita par eletrônico; \mathrm{OH}^{-} doa.
Passo 6
Resumo didático e intuitivo (para você usar na prova):
Se te derem a equação direta \mathrm{XeO}_{3}+\mathrm{OH}^{-}\rightarrow[\mathrm{HXeO}_{4}]^{-}, identifique imediatamente \mathrm{OH}^{-} como base (é o hidróxido).
Pense que \mathrm{XeO}_{3} é um óxido ácido que, em água, gera o ácido \mathrm{H}_{2}\mathrm{XeO}_{4}; esse ácido é desprotonado por \mathrm{OH}^{-} para dar [\mathrm{HXeO}_{4}]^{-}. Assim, numa descrição Brønsted–Lowry a base é \mathrm{OH}^{-} e o ácido doador de próton é a forma hidratada \mathrm{H}_{2}\mathrm{XeO}_{4} (formada a partir de \mathrm{XeO}_{3}).
Numa descrição Lewis, mais direta para óxidos, \mathrm{XeO}_{3} é ácido de Lewis (aceita par de elétrons) e \mathrm{OH}^{-} é base de Lewis (doa par).
Resposta
Ácido: \mathrm{XeO}_{3} (como óxido ácido; na prática em água forma \mathrm{H}_{2}\mathrm{XeO}_{4}, que é o doador de próton).
Base: \mathrm{OH}^{-}.
Definições aplicáveis: Lewis (claramente: \mathrm{XeO}_{3} ácido de Lewis, \mathrm{OH}^{-} base de Lewis); Brønsted–Lowry (considerando a hidratação \mathrm{XeO}_{3}\to\mathrm{H}_{2}\mathrm{XeO}_{4}, a espécie \mathrm{H}_{2}\mathrm{XeO}_{4} doa próton para \mathrm{OH}^{-}); Arrhenius (no sentido prático: \mathrm{OH}^{-} é base de Arrhenius e \mathrm{XeO}_{3} é óxido ácido que reage com base).