Compreender o comportamento ácido-básico das espécies químicas em solução aquosa é de fundamental importância não somente para o entendimento do que ocorre em laboratórios, mas também diariamente ao nosso redor. Apenas como um dos exemplos tem-se o que ocorre no interior da boca e aparelho digestivo, onde essas espécies afetam o sabor, a qualidade e a digestão de nossa comida.
Abaixo são apresentados valores de constantes de ionização ácida (Ka) de espécies químicas em água, a
.
Espécie química
Ácido fluorídrico
Ácido etanoico
Fenol
Ácido carbônico
Metilamina
Ion amônio
Considerando os valores de constantes de ionização ácida das referidas espécies químicas, avalie as afirmativas como verdadeiras (V) ou falsas (F).
( ) O ácido etanoico apresenta o menor caráter ácido entre as espécies químicas listadas na tabela.
( ) O fenol apresenta caráter básico mais acentuado dentre as espécies químicas listadas na tabela.
( ) Uma solução de fenol em água apresenta maior caráter ácido do que uma solução de metilamina em água.
( ) O ácido fluorídrico é a espécie que apresenta maior caráter ácido entre as espécies listadas na tabela.
( ) Em relação ao comportamento básico, podemos afirmar que o íon amônio apresenta maior caráter que o ácido fluorídrico e menor do que a metilamina.
Assinale a alternativa que apresenta a ordem correta de cima para baixo.
a) F, V, F, V, V
b) F, V, F, V, F
c) F, F, V, F, V
d) V, F, V, F, V
e) F, F, V, V, V
Abaixo são apresentados valores de constantes de ionização ácida (Ka) de espécies químicas em água, a
| Espécie química |
|
| Ácido fluorídrico |
|
| Ácido etanoico |
|
| Fenol |
|
| Ácido carbônico |
|
| Metilamina |
|
| Ion amônio |
|
( ) O ácido etanoico apresenta o menor caráter ácido entre as espécies químicas listadas na tabela.
( ) O fenol apresenta caráter básico mais acentuado dentre as espécies químicas listadas na tabela.
( ) Uma solução de fenol em água apresenta maior caráter ácido do que uma solução de metilamina em água.
( ) O ácido fluorídrico é a espécie que apresenta maior caráter ácido entre as espécies listadas na tabela.
( ) Em relação ao comportamento básico, podemos afirmar que o íon amônio apresenta maior caráter que o ácido fluorídrico e menor do que a metilamina.
a) F, V, F, V, V
b) F, V, F, V, F
c) F, F, V, F, V
d) V, F, V, F, V
e) F, F, V, V, V
Passo 1
O enunciado dá as constantes de ionização ácida (
) das espécies, todas a
. Vou listar os dados (exatos como fornecidos):
- Ácido fluorídrico:
. - Ácido etanoico:
. - Fenol:
. - Ácido carbônico:
. - Metilamina:
. - Íon amônio:
.
O que é pedido: avaliar cada uma das cinco afirmativas como verdadeira (V) ou falsa (F), na ordem apresentada:
- O ácido etanoico apresenta o menor caráter ácido entre as espécies listadas.
- O fenol apresenta caráter básico mais acentuado dentre as espécies listadas.
- Uma solução de fenol em água apresenta maior caráter ácido do que uma solução de metilamina em água.
- O ácido fluorídrico é a espécie que apresenta maior caráter ácido entre as espécies listadas.
- Em relação ao comportamento básico, o íon amônio apresenta maior caráter que o ácido fluorídrico e menor do que a metilamina.
Passo 2
Noções essenciais (explicação didática e fórmulas que vamos usar).
- Definição de constante de ionização ácida: para um ácido genérico
em água, a ionização é e a constante é
Aqui,
quantifica a tendência do composto em doar um próton: quanto maior
, mais forte o ácido (mais se ioniza).
- Relação entre força ácida e força básica: se duas espécies são conjugadas, a força da base conjugada está inversamente relacionada à força do ácido conjugado. Em termos de constantes,
onde
é o produto iônico da água. A
,
.
- Consequência prática: entre espécies listadas, para avaliar “força ácida” comparo diretamente os valores de
. Para avaliar “caráter básico” de uma espécie (ou de sua forma que age como base), posso comparar das bases conjugadas; mas é suficiente observar que quanto menor for de uma espécie, menos ela age como ácido e, portanto, mais básico (ou mais propensa a atuar como base) ela é em relação às outras. Em resumo: - Maior
mais ácido. - Menor
menos ácido, portanto relativamente mais básico (quando comparável).
- Maior
Vou usar essas ideias passo a passo para comparar as espécies.
Passo 3
Ordenando as espécies por força ácida (comparando diretamente os
; maior
= mais ácido).
Listo os com notação uniforme:
Listo os
-
. -
. -
. -
. - Fenol:
. - Metilamina:
.
Agora comparo numericamente (do maior para o menor):
-
( ) — o maior . -
( ). -
( ). -
( ). - Fenol (
). - Metilamina (
) — o menor .
Conclusões diretas dessa ordenação:
- O maior caráter ácido é de
. - O menor caráter ácido (mais fraco como ácido) é a metilamina, porque tem o menor
. - Para caráter básico: espécies com
menores são menos ácidas e, portanto, mais básicas (ou têm base conjugada mais forte). Assim, metilamina (menor ) é a mais básica entre as listadas; fenol é bem menos básico que metilamina porque seu é maior.
Passo 4
Se for útil, uma verificação numérica rápida usando
para comparar forças básicas (explico as contas de cabeça para prova sem calculadora):
- Para a metilamina (a espécie listada com
), a constante básica correspondente seria
um valor tipicamente grande para uma base fraca (ou seja, metilamina é uma base relativamente forte entre as fracas).
- Para o íon amônio (
):
bem menor que o
da metilamina, o que confirma que metilamina é mais básica que o íon amônio.
- Para o fluoreto (base conjugada de HF),
, muito pequeno — ou seja, HF é um ácido relativamente forte entre estes, e sua base conjugada é muito fraca.
Essas contas reforçam a ordem de basicidade deduzida antes: metilamina > íon amônio > fenol (considerando suas formas que atuam como bases / comparando a partir dos
).
Passo 5
Avaliação das afirmativas uma a uma, com justificativa curta e direta.
-
“O ácido etanoico apresenta o menor caráter ácido entre as espécies químicas listadas na tabela.”
Justificativa:, porém existem espécies com menores (por exemplo metilamina , fenol etc.). Portanto a afirmação é falsa. (Resposta: F) -
“O fenol apresenta caráter básico mais acentuado dentre as espécies químicas listadas na tabela.”
Justificativa: fenol tem, mas metilamina tem (menor), o que indica que a metilamina é mais básica que o fenol. Logo a afirmação é falsa. (Resposta: F) -
“Uma solução de fenol em água apresenta maior caráter ácido do que uma solução de metilamina em água.”
Justificativa: comparar: fenol é maior que metilamina , logo fenol é mais ácido que metilamina. Afirmativa verdadeira. (Resposta: V) -
“O ácido fluorídrico é a espécie que apresenta maior caráter ácido entre as espécies listadas na tabela.”
Justificativa: o maiorda lista é (HF). Logo é verdadeiro. (Resposta: V) -
“Em relação ao comportamento básico, podemos afirmar que o íon amônio apresenta maior caráter que o ácido fluorídrico e menor do que a metilamina.”
Justificativa: em termos de basicidade, quanto menormais básico. Temos , e . Assim, é muito menos ácido que HF (portanto mais básico que HF) e é mais ácido (menos básico) que a metilamina. Logo a afirmação é verdadeira. (Resposta: V)
Passo 6
Colocando as respostas na ordem de cima para baixo das afirmativas:
1 → F
2 → F
3 → V
4 → V
5 → V
1 → F
2 → F
3 → V
4 → V
5 → V
Isso corresponde à alternativa correta.
Resposta
e) F, F, V, V, V