Escreva as equações químicas e as expressões de Kb para a ionização das bases fracas a seguir em meio aquoso:
metilamina,
(\mathrm{CH}{3} \mathrm{NH}{2});
metilamina,
(\mathrm{CH}{3} \mathrm{NH}{2});
Passo 1
O enunciado pede duas coisas sobre a ionização em meio aquoso da metilamina: escrever a equação química da reação de ionização (ou protonação, pois a base aceita próton de água) e escrever a expressão da constante de basicidade
. A base fornecida é
. Nada mais foi dado numericamente.
Passo 2
O que significa “ionização de uma base fraca em água”?
Uma base fraca é uma espécie que aceita próton do solvente (água) de forma parcial e reversível. Em termos gerais, se é uma base, a reação em água é
Uma base fraca é uma espécie que aceita próton do solvente (água) de forma parcial e reversível. Em termos gerais, se
Aqui:
-
é a base (aceita próton); -
doa o próton (age como ácido); -
é o ácido conjugado da base ; -
é o íon hidróxido que torna a solução básica.
A seta dupla indica que a reação atinge um equilíbrio (não vai completamente para a direita porque a base é fraca).
Passo 3
Agora, aplicando isso à metilamina: identificar o ácido conjugado e escrever a reação balanceada. A metilamina
aceita um próton no nitrogênio formando o cátion amônio metílico
. A equação é
Explicação rápida da forma: o nitrogênio em
tem um par de elétrons livres capaz de aceitar um próton
da água, gerando
(cátion) e deixando um
.
Passo 4
Definição da constante de basicidade
. Para a reação geral
a expressão da constante de equilíbrio que mede a força da base é
onde:
-
é a concentração molar do ácido conjugado no equilíbrio, -
é a concentração molar do íon hidróxido no equilíbrio, -
é a concentração molar da base não protonada no equilíbrio.
Nota importante: a concentração da água líquida pura não aparece na expressão porque é uma fase pura e sua atividade é considerada constante (incorporada em).
Passo 5
Aplicando a fórmula da etapa anterior especificamente para a metilamina, substituindo as espécies:
Aqui cada termo é a concentração em mol L
no equilíbrio.
Passo 6
Como se usa isso numa prova (passo a passo prático): montar uma tabela ICE (Initial, Change, Equilibrium) simbólica para transformar a expressão de
numa equação em
. Suponha concentração inicial da base
e que inicialmente não há produto:
- Inicial:
, , . - Variação: reagem
mol L de base, gerando de cada produto. - Equilíbrio:
, , .
Substituindo em
:
Para bases fracas normalmente
, então aproxima-se
, obtendo
Essa
é
no equilíbrio; daí pode-se calcular
e depois
. Na prova: sempre verificar depois a validade da aproximação
.
Passo 7
Relação com
do ácido conjugado e com
. É útil saber que para um par conjugado
vale
onde
é o produto iônico da água (a
C,
). Assim, se souber
do ácido conjugado
pode obter
e vice-versa. Também é comum trabalhar com escalas logarítmicas:
Passo 8
Observação prática e motivacional: na prova, escreva primeiro a reação química com atenção ao local do próton (no nitrogênio), depois escreva a expressão de
lembrando de não colocar a água na expressão. Se pedirem cálculos a partir de
, use a tabela ICE como mostrei. Vai dar certo — respira fundo, você consegue!