Explique o princípio da força relativa inversa entre um ácido e sua base conjugada.
Passo 1
O enunciado pede para entender por que, num par ácido–base conjugada, quanto mais forte for o ácido, mais fraca será sua base conjugada (e vice-versa). O conteúdo aqui é equilíbrio ácido-base segundo Brønsted–Lowry e constantes de dissociação
e
. Vamos usar a definição de
, a relação com
e a constante de ionização da água
.
Passo 2
Definindo força de um ácido: um ácido
reage com água assim:
A constante de acidez é
Quanto maior
, mais o equilíbrio favorece a formação de íons
e
, ou seja, mais forte é o ácido.
Passo 3
Agora, o íon
é a base conjugada de
. Sua reação com água é
com constante de basicidade
Passo 4
Na água pura vale
Multiplicando
por
e substituindo
por
, obtemos
Logo,
Isso mostra algebraicamente que, se
é grande (ácido forte), então
é pequeno (base conjugada fraca), e o contrário também vale.
Passo 5
Em termos de p-constantes, como
temos
Assim, quando
é baixo (ácido forte),
é alto (base fraca).
Passo 6
Alguns exemplos ajudam a fixar:
— Para o par ,
é superforte (
enorme), então
mal aceita próton (
quase zero).
— Para o par ,
, logo
: ácido moderado, base conjugada bem fraca.
— Para o par ,
e
: ácido fraco, base conjugada moderada.
— Para o par
— Para o par
— Para o par
Resposta
Quanto mais forte for o ácido (
grande,
baixo), mais fraca será sua base conjugada (
pequeno,
alto), pois vale a relação