Explique a força ácida dos seguintes par de ácidos:
(a)
(a)
Passo 1
O enunciado pede: explique a força ácida do par
—
.
Informações dadas (diretas do enunciado): as fórmulas das duas espécies são e
.
O que devemos responder: qual dos dois é mais ácido e por quê (explicar os fatores que determinam a força ácida).
Informações dadas (diretas do enunciado): as fórmulas das duas espécies são
O que devemos responder: qual dos dois é mais ácido e por quê (explicar os fatores que determinam a força ácida).
Passo 2
O que significa “ser mais ácido”? Vou explicar de forma simples e passo a passo.
Um ácido é uma substância que pode perder um próton segundo a reação
Um ácido
A força ácida é medida pela constante de acidez
ou mais convenientemente pelo
. Quanto maior
(ou menor
), mais o ácido doa prótons.
Importante: tudo gira em torno da estabilidade do íon conjugado . Se
for bem estabilizado (ou seja, o excesso de carga negativa é “espalhado” ou removido por efeitos eletronegativos), o ácido
é mais forte.
Importante: tudo gira em torno da estabilidade do íon conjugado
Passo 3
Escrevendo as dissociações relevantes dos dois ácidos (primeira dissociação):
Nosso foco é comparar a estabilidade de
com a de
: quem é mais estável → seu ácido corresponde a um
maior.
Passo 4
Ressonância: quanto mais a carga negativa puder ser delocalizada (ressonância), mais estável fica o ânion.
- Em
(conjugado de ) a carga negativa pode ser espalhada por vários átomos de oxigênio através de estruturas ressonantes. Há vários oxigênios ao redor do enxofre que permitem uma boa delocalização da carga. - Em
(conjugado de ) existe menos possibilidade de espalhar a carga porque há menos oxigênios ligados ao enxofre (ou seja, menos locais eletronegativos para acomodar a carga).
Conclusão parcial:é mais estabilizado por ressonância do que , logo favorece mais a dissociação de .
Passo 5
Efeito indutivo / número de oxigênios: oxigênios são muito eletronegativos e retiram densidade eletrônica por indução, estabilizando carga negativa adjacente.
tem mais átomos de oxigênio por átomo de enxofre que
, então o efeito retira mais densidade eletrônica do grupo
e estabiliza o ânion formado. Resultado: O
em
fica mais polar, tornando mais fácil a perda do próton.
Passo 6
Estado de oxidação do enxofre (mais uma maneira de ver a mesma ideia): calculei rapidamente os estados de oxidação para ver quem “puxa” mais elétrons. Para
:
Para
:
Enxofre em
está em um estado mais oxidado (
) do que em
(
). Um átomo central em maior estado de oxidação é mais atrativo para elétrons (efeito retirador), o que torna o ácido mais forte porque estabiliza melhor o ânion conjugado.
Passo 7
Dados experimentais e interpretação final: de fato, a primeira dissociação de
é muito forte (é considerada um ácido forte;
muito negativo ou muito pequeno), enquanto
tem uma
positiva (da ordem de
para a primeira dissociação), ou seja, é muito menos protodadora que o ácido sulfúrico. Isso confirma nossa conclusão teórica:
é muito mais ácido que
.
Passo 8
Resumo pedagógico curtinho (para decorar e usar na prova): quando dois oxoácidos têm o mesmo átomo central, o ácido com maior número de oxigênios (ou com o átomo central em maior estado de oxidação) é mais forte, porque (1) há maior delocalização (ressonância) do ânion conjugado e (2) maior efeito indutivo retirador de elétrons. Aplicando:
tem mais oxigênios e enxofre em maior estado de oxidação que
→
é o ácido mais forte.