Escreva a equação global, a equação iônica completa e a iônica simplificada das seguintes reações de ácido-base. Se uma substância for um ácido ou base fraca, deixe-a na forma molecular ao escrever as equações.
\left(\mathrm{CH}_{3}\right)_{3} \mathrm{~N}_{(\mathrm{aq})}+\mathrm{HNO}_{3(\mathrm{aq})}

Passo 1

O enunciado dá a reação entre trimetilamina e ácido nítrico:
\left(\mathrm{CH}_{3}\right)_{3}\mathrm{N}_{(\mathrm{aq})}+\mathrm{HNO}_{3(\mathrm{aq})}.
O que pedem:
  • Escrever a equação global (molecular).
  • Escrever a equação iônica completa.
  • Escrever a equação iônica simplificada (net ionic).
Informações relevantes dadas/implícitas:
  • A espécie \left(\mathrm{CH}_{3}\right)_{3}\mathrm{N} é uma amina (base de Lewis/Brønsted), normalmente uma base fraca em água — portanto deve ser deixada na forma molecular nas equações iônicas.
  • \mathrm{HNO}_3 é um ácido forte (dissocia completamente em água), sendo portanto um eletrólito forte que aparece dissociado na equação iônica completa.
  • O produto esperado é a forma protonada da base, a espécie trimetilamônio \left(\mathrm{CH}_{3}\right)_{3}\mathrm{NH}^+, que forma um sal com o ânion nitrato \mathrm{NO}_3^-; esse sal é solúvel em água e, na iônica completa, aparece como íons.

Passo 2

Conceitos rápidos que vou usar (explicando como se fosse na prova):
  • Ácido forte: substância que se ioniza completamente em água. Ex.: \mathrm{HNO}_3 \rightarrow \mathrm{H}^+ + \mathrm{NO}_3^-. Isso significa que, na equação iônica completa, representam-se seus íons livremente.
  • Base fraca: substância que não se ioniza completamente; aceita próton, mas na solução existe predominantemente na forma molecular. Por isso deixamos \left(\mathrm{CH}_{3}\right)_{3}\mathrm{N} como molécula na equação iônica completa.
  • Reação ácido-base (Brønsted): o ácido doa um próton \mathrm{H}^+ e a base o aceita. A reação típica é \text{base} + \mathrm{H}^+ \rightarrow \text{base protonada}.
  • Iões espectadores: íons que aparecem inalterados nos dois lados da equação iônica completa; eles podem ser cancelados para obter a equação iônica líquida (net ionic).

Passo 3

Escrever a equação molecular (global). Aqui escrevemos as espécies conforme foram dadas, e o produto será o sal formado pela base protonada e pelo ânion nitrato:
\left(\mathrm{CH}_{3}\right)_{3}\mathrm{N}_{(\mathrm{aq})} + \mathrm{HNO}_3_{(\mathrm{aq})} \longrightarrow \left(\mathrm{CH}_{3}\right)_{3}\mathrm{NH}^+_{(\mathrm{aq})} + \mathrm{NO}_3^-_{(\mathrm{aq})}
Explicação: o ácido forte doa \mathrm{H}^+ ao \left(\mathrm{CH}_{3}\right)_{3}\mathrm{N}, formando \left(\mathrm{CH}_{3}\right)_{3}\mathrm{NH}^+; o ânion \mathrm{NO}_3^- fica associado formando o sal solúvel (nitrato de trimetilamônio).

Passo 4

Escrever a equação iônica completa. Regras: dissociar eletrólitos fortes (ácidos fortes e sais solúveis); manter substâncias fracas na forma molecular. Aqui \mathrm{HNO}_3 dissocia, \left(\mathrm{CH}_{3}\right)_{3}\mathrm{N} fica molecular; o produto salino é solúvel e aparece como íons:
\left(\mathrm{CH}_{3}\right)_{3}\mathrm{N}_{(\mathrm{aq})} + \mathrm{H}^+_{(\mathrm{aq})} + \mathrm{NO}_3^-_{(\mathrm{aq})} \longrightarrow \left(\mathrm{CH}_{3}\right)_{3}\mathrm{NH}^+_{(\mathrm{aq})} + \mathrm{NO}_3^-_{(\mathrm{aq})}
Comentário didático: escrevi \mathrm{HNO}_3 como \mathrm{H}^+ + \mathrm{NO}_3^- porque é um ácido forte. A base fraca permaneceu molecular, conforme pedido.

Passo 5

Identificar e cancelar os íons espectadores para obter a equação iônica líquida (simplificada). Na equação completa o \mathrm{NO}_3^- aparece dos dois lados sem alteração — é espectador. Ao cancelar \mathrm{NO}_3^-, sobra:
\left(\mathrm{CH}_{3}\right)_{3}\mathrm{N}_{(\mathrm{aq})} + \mathrm{H}^+_{(\mathrm{aq})} \longrightarrow \left(\mathrm{CH}_{3}\right)_{3}\mathrm{NH}^+_{(\mathrm{aq})}
Explicação: essa é a essência da reação ácido-base — a base captura um próton. Na prova, quando pedirem a iônica simplificada, sempre procure e cancele os espectadores.

Passo 6

Checagem final (massa e carga):
  • Lados esquerdo e direito: massa atômica corresponde (átomos de C, H, N, O estão conservados no balanço das fórmulas) e a carga total também: LHS carga 0 + (+1) = +1 (porque \left(\mathrm{CH}_{3}\right)_{3}\mathrm{N} é neutra e \mathrm{H}^+ é +1); RHS \left(\mathrm{CH}_{3}\right)_{3}\mathrm{NH}^+ tem +1. Está equilibrado eletricamente.

Resposta

\left(\mathrm{CH}_{3}\right)_{3}\mathrm{N}_{(\mathrm{aq})} + \mathrm{HNO}_3_{(\mathrm{aq})} \longrightarrow \left(\mathrm{CH}_{3}\right)_{3}\mathrm{NH}^+_{(\mathrm{aq})} + \mathrm{NO}_3^-_{(\mathrm{aq})}
\left(\mathrm{CH}_{3}\right)_{3}\mathrm{N}_{(\mathrm{aq})} + \mathrm{H}^+_{(\mathrm{aq})} + \mathrm{NO}_3^-_{(\mathrm{aq})} \longrightarrow \left(\mathrm{CH}_{3}\right)_{3}\mathrm{NH}^+_{(\mathrm{aq})} + \mathrm{NO}_3^-_{(\mathrm{aq})}
\left(\mathrm{CH}_{3}\right)_{3}\mathrm{N}_{(\mathrm{aq})} + \mathrm{H}^+_{(\mathrm{aq})} \longrightarrow \left(\mathrm{CH}_{3}\right)_{3}\mathrm{NH}^+_{(\mathrm{aq})}

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