- Explique por que
é considerado um ácido de Lewis universal e exemplifique com uma reação.
Passo 1
O enunciado pede duas coisas: (1) explicar por que
é considerado um ácido de Lewis universal; (2) dar um exemplo de reação. Não há outros dados numéricos — só a noção de proton
e a definição pedida. Vou detalhar passo a passo o porquê e depois mostrar reações exemplares.
Passo 2
Primeiro vamos lembrar a definição de Lewis (a parte teórica que precisamos dominar para a prova).
A definição de Lewis diz:
Explicando com calma: um “par de elétrons” é um par de elétrons não ligantes (um par isolado, chamado de lone pair) ou elétrons π (de ligações duplas/triplas) que podem ser compartilhados para formar uma nova ligação. Quando a base doa esse par e o ácido o aceita, forma-se uma ligação coordenada (também chamada ligação dativa) em que ambos os elétrons da ligação vieram do mesmo átomo (o doador).
Passo 3
Agora olhamos para
do ponto de vista eletrônico. O próton
é um átomo de hidrogênio sem elétrons: ele tem apenas o núcleo (um próton) e, portanto, uma órbita
vazia que pode receber elétrons. Em termos simples:
- não há elétrons no
para doar; - há um espaço vazio (uma “caixinha” 1s) que pode receber um par de elétrons.
Isso faz deum aceitador natural de pares eletrônicos — exatamente o que um ácido de Lewis é.
Passo 4
Por que se diz que
é “universal”? Vou enumerar os pontos e explicar:
- Quase toda molécula com um par isolado (oxigênio, nitrogênio, enxofre, fósforo, haletos deslocados, etc.) pode ceder esse par para o próton.
- Além de pares isolados, elétrons π (como em alenos e alcenos) também podem doar densidade eletrônica para o próton (isto é a base de muitas reações de protonação em orgânica).
- O próton é muito pequeno e tem alta densidade de carga positiva — isso aumenta sua capacidade de atrair densidade eletrônica.
Esses três motivos fazem com que praticamente qualquer “base” (no sentido de Lewis) reaja com. Em forma geral podemos escrever:
onde
indica a base com um par livre (os dois pontos representam o lone pair). Isso é um modelo geral que serve para muitas reações.
Passo 5
Exemplo prático e muito importante: protonação da água (que o seu professor adora usar). A reação é
Explicando passo a passo o mecanismo (o que você precisa entender para reproduzir isso numa prova):
- a água,
, tem dois pares isolados no oxigênio; representamos um lone pair como ; - esse lone pair “aponta” para o próton e doa o par para formar uma nova ligação O–H coordenada;
- o produto
(íon hidrônio) tem três ligações O–H e uma carga positiva localizada formalmente no oxigênio.
Em palavras: o oxigênio doa um par — é a base de Lewis; o próton aceita o par — é o ácido de Lewis. Essa protonação é talvez o exemplo mais simples e mais usado, e mostra claramente por quese encaixa na definição de Lewis.
Passo 6
Outro exemplo simples que costuma cair em exercício: protonação da amônia:
Aqui a amônia doa seu lone pair do nitrogênio para o próton, formando o íon amônio. Mesma ideia: doador de par (base), aceitador de par (
).
Passo 7
Para reforçar a noção de “universal”, veja que não são só moléculas com lone pairs: a protonação de ligações π é comum em química orgânica. Por exemplo, a protonação de um alceno (eteno) gera um carbocátion:
Aqui os elétrons π da dupla ligação do eteno doam densidade para o próton, formando uma nova ligação C–H e deixando um carbocátion — processo fundamental em muitas reações ácido-catalisadas.
Passo 8
Uma observação prática importante para a prova (mas que não muda o conceito): o “próton livre”
praticamente não existe isolado em solução — ele está sempre ligado/solvatado (por exemplo como
em água ou complexos solváticos em outros solventes). Ainda assim, a espécie solvatada age como ácido de Lewis porque a unidade aceita densidade eletrônica exatamente do mesmo modo descrito: alguém doa pares eletrônicos para o centro positivo.
Passo 9
Resumo pedagógico (a ideia que tem que ficar na cabeça):
é um ácido de Lewis porque aceita pares de elétrons (sua 1s está vazia); é chamado “universal” porque quase todas as espécies que possuem pares disponíveis (ou elétrons π) conseguem doar esses pares ao próton, resultando na protonação (forma geral
). Então, quando vir
numa questão, pense “aceitador de par” e procure o par doador — é assim que você resolve muitos exercícios rápido.
Resposta
Exemplo: