Classifique as seguintes substâncias como ácidos ou bases de Bronsted-Lowry: Escreva as equações de reação destas substâncias com a água para justificar sua classificação.
(a) \mathrm{NH}_{2}{ }^{-}

Passo 1

O enunciado pede para: classificar a substância \mathrm{NH}_2^- como ácido ou base segundo Brønsted–Lowry e escrever a equação de reação dessa substância com a água para justificar a classificação.
Informação dada: a espécie química é o ânion amida, representado por \mathrm{NH}_2^-.

Passo 2

O que significa ser ácido ou base segundo Brønsted–Lowry (explicando passo a passo, sem pressa):
  • Um ácido de Brønsted–Lowry é uma espécie que pode doar um próton \left(\mathrm{H}^+\right).
  • Uma base de Brønsted–Lowry é uma espécie que pode aceitar um próton \left(\mathrm{H}^+\right).
    Quando uma base aceita um próton forma seu ácido conjugado; quando um ácido doa um próton fica com sua base conjugada. Exemplo simples (didático): se uma base B aceita um próton de um ácido HA, a reação geral é
HA + B \rightleftharpoons A^- + HB.
Aqui HB é o ácido conjugado de B e A^- é a base conjugada de HA.

Passo 3

Identificando os papéis em \mathrm{NH}_2^-:
  • Se \mathrm{NH}_2^- aceitar um próton, ele se transforma em \mathrm{NH}_3. Portanto o ácido conjugado de \mathrm{NH}_2^- é \mathrm{NH}_3.
  • A água \left(\mathrm{H_2O}\right) pode agir como ácido (doando um próton) ou como base (aceitando um próton). Aqui vamos escrever a reação em que a água serve de doadora de próton para \mathrm{NH}_2^-. A equação de transferência de próton é
\mathrm{NH}_2^- + \mathrm{H_2O} \longrightarrow \mathrm{NH}_3 + \mathrm{OH}^-.
Nessa reação \mathrm{NH}_2^- aceita um próton de \mathrm{H_2O}, então atua como base de Brønsted–Lowry; a água doa o próton e atua como ácido. O produto \mathrm{OH}^- é a base conjugada da água.

Passo 4

Justificação quantitativa (para você ver o porquê a reação favorece a formação de \mathrm{NH}_3 e \mathrm{OH}^-):
Usamos os valores de \mathrm{p}K_a para comparar forças ácidas. O princípio prático é: numa transferência de próton entre dois pares conjugados, o equilíbrio favorece o lado com o ácido de maior \mathrm{p}K_a (isto é, o ácido mais fraco). Para a reação
\mathrm{NH}_2^- + \mathrm{H_2O} \rightleftharpoons \mathrm{NH}_3 + \mathrm{OH}^-,
comparamos \mathrm{p}K_a do ácido conjugado de \mathrm{NH}_2^- (que é \mathrm{NH}_3) com a \mathrm{p}K_a da água. Valores aproximados em água:
\mathrm{p}K_a(\mathrm{NH}_3) \approx 38,\qquad \mathrm{p}K_a(\mathrm{H_2O}) \approx 15{,}7.
A constante de equilíbrio para a transferência de próton pode ser estimada por
K \approx 10^{\mathrm{p}K_a(\text{ácido formado}) - \mathrm{p}K_a(\text{ácido reagente})} =10^{\mathrm{p}K_a(\mathrm{NH}_3)-\mathrm{p}K_a(\mathrm{H_2O})}.áá
Substituindo:
K \approx 10^{38 - 15{,}7} = 10^{22{,}3}\approx 2\times 10^{22},
um número enorme. Isso significa que o equilíbrio está extremamente deslocado para a direita: \mathrm{NH}_2^- praticamente consome água formando \mathrm{NH}_3 e \mathrm{OH}^-. Logo \mathrm{NH}_2^- é uma base muito forte em água.

Passo 5

Interpretação prática e conclusão amigável: \mathrm{NH}_2^- (amida) aceita prótons com facilidade; em presença de água ele gera \mathrm{OH}^-, deixando a solução fortemente básica. Em química experimental isso diz que \mathrm{NH}_2^- não é estável em solventes protônicos (como água): ele imediatamente reage. Então, para a prova, a maneira rápida de reconhecer e justificar a classificação é escrever a reação de protonação por água e, se quiser aprofundar a justificativa, citar a diferença de \mathrm{p}K_a que mostra o equilíbrio fortemente para a direita.

Resposta

Base de Brønsted–Lowry.
\mathrm{NH}_2^- + \mathrm{H_2O} \longrightarrow \mathrm{NH}_3 + \mathrm{OH}^-

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