Determine o ácido e a base de Brønsted-Lowry no lado esquerdo de cada uma das equações abaixo, bem como o ácido e a base conjugada no lado direito:
\left(\mathrm{CH}_{3}\right)_{3} \mathrm{~N}+\mathrm{H}_{2} \mathrm{O} \rightleftarrows\left(\mathrm{CH}_{3}\right)_{3} \mathrm{NH}^{+}+\mathrm{OH}^{-}

Passo 1

O enunciado pede: determinar o ácido e a base segundo Brønsted–Lowry no lado esquerdo da reação, e também identificar o ácido conjugado e a base conjugada que aparecem no lado direito. A equação fornecida é
(\mathrm{CH}_{3})_{3}\mathrm{N} + \mathrm{H}_{2}\mathrm{O} \rightleftarrows (\mathrm{CH}_{3})_{3}\mathrm{NH}^{+} + \mathrm{OH}^{-}.
Informações relevantes dadas: as quatro espécies químicas presentes na equação (duas à esquerda, duas à direita) e a seta de equilíbrio indicando transferência de próton entre elas.

Passo 2

Vamos lembrar a definição de Brønsted–Lowry (explicando como se usa na prova): um ácido é uma espécie que doa um próton \mathrm{H}^{+} e uma base é uma espécie que aceita um próton \mathrm{H}^{+}. Ou seja, para identificar quem é ácido e quem é base, procure qual espécie perde um \mathrm{H}^{+} e qual espécie ganha um \mathrm{H}^{+} quando você compara os dois lados da reação.

Passo 3

Observando a reação, compare o número de hidrogênios e cargas das espécies que se transformam:
  • (\mathrm{CH}_{3})_{3}\mathrm{N} à esquerda transforma-se em (\mathrm{CH}_{3})_{3}\mathrm{NH}^{+} à direita. A diferença entre essas duas espécies é exatamente um próton a mais (um \mathrm{H}^{+}) e uma carga positiva adicional. Logo, (\mathrm{CH}_{3})_{3}\mathrm{N} ganhou um próton para virar (\mathrm{CH}_{3})_{3}\mathrm{NH}^{+}.
  • \mathrm{H}_{2}\mathrm{O} à esquerda transforma-se em \mathrm{OH}^{-} à direita. A diferença é que \mathrm{H}_{2}\mathrm{O} perdeu um próton para formar \mathrm{OH}^{-}.

Passo 4

Aplicando a definição: a espécie que aceita o próton é a base; a que doa o próton é o ácido.
  • Como (\mathrm{CH}_{3})_{3}\mathrm{N} aceitou um próton, ela é a base no lado esquerdo.
  • Como \mathrm{H}_{2}\mathrm{O} doou um próton, ela é o ácido no lado esquerdo.

Passo 5

Agora a ideia de ácido/base conjugada: um par conjugado difere por exatamente um próton. Assim:
  • A base (\mathrm{CH}_{3})_{3}\mathrm{N} tem como ácido conjugado (\mathrm{CH}_{3})_{3}\mathrm{NH}^{+} (a base + \mathrm{H}^{+} → ácido conjugado).
  • O ácido \mathrm{H}_{2}\mathrm{O} tem como base conjugada \mathrm{OH}^{-} (o ácido − \mathrm{H}^{+} → base conjugada).

Passo 6

Comentário didático rápido: isso é um caso típico de uma amina terciária (base) reagindo com água. Água é anfótera (pode agir como ácido ou base); aqui ela age como ácido, doando um próton para a amina. Se quiser um exemplo análogo, compare com
\mathrm{NH}_{3} + \mathrm{H}_{2}\mathrm{O} \rightleftarrows \mathrm{NH}_{4}^{+} + \mathrm{OH}^{-},
onde o raciocínio é idêntico.

Resposta

Ácido (lado esquerdo): \mathrm{H}_{2}\mathrm{O}
Base (lado esquerdo): (\mathrm{CH}_{3})_{3}\mathrm{N}
Ácido conjugado (lado direito): (\mathrm{CH}_{3})_{3}\mathrm{NH}^{+}
Base conjugada (lado direito): \mathrm{OH}^{-}

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