Identifique os ácidos e as bases de Lewis nas seguintes reações:
(b) \left[\mathrm{Cu}\left(\mathrm{OH}_{2}\right)_{6}\right]^{2+}+6 \mathrm{NH}_{3} \rightarrow\left[\mathrm{Cu}\left(\mathrm{NH}_{3}\right)_{6}\right]^{2+}+6 \mathrm{H}_{2} \mathrm{O}

Passo 1

O enunciado pede para identificar os ácidos e as bases de Lewis na reação
\left[\mathrm{Cu}\left(\mathrm{OH}_{2}\right)_{6}\right]^{2+} + 6\,\mathrm{NH}_3 \rightarrow \left[\mathrm{Cu}\left(\mathrm{NH}_3\right)_{6}\right]^{2+} + 6\,\mathrm{H}_2\mathrm{O}.
Informações relevantes fornecidas:
  • As espécies químicas presentes: \left[\mathrm{Cu}\left(\mathrm{OH}_{2}\right)_{6}\right]^{2+}, \mathrm{NH}_3, \left[\mathrm{Cu}\left(\mathrm{NH}_3\right)_{6}\right]^{2+} e \mathrm{H}_2\mathrm{O}.
  • A reação mostra substituição de ligantes: seis moléculas de \mathrm{NH}_3 entram e seis moléculas de \mathrm{H}_2\mathrm{O} saem do complexo de cobre.
  • A tarefa é classificar, segundo a definição de Lewis, quais espécies atuam como ácidos (aceitam pares de elétrons) e quais como bases (doam pares de elétrons) durante esse processo.

Passo 2

Relembrando a definição importante (conceito que vou usar):
  • Lewis base: espécie que possui um par de elétrons não-ligados e doa esse par para formar uma ligação coordenada. Em termos simples: “doa um par de elétrons”.
  • Lewis acid: espécie que aceita um par de elétrons para formar uma ligação coordenada. Em termos simples: “recebe um par de elétrons”.
Vou explicar devagar porque isso é o coração da questão: identificar Lewis ácidos/bases é olhar quem tem o par de elétrons disponível (base) e quem tem espaço/afinidade para receber esse par (ácido).

Passo 3

Olhemos para \mathrm{NH}_3:
  • A molécula de \mathrm{NH}_3 tem um átomo de nitrogênio com um par de elétrons não-ligados (par isolado).
  • Esse par pode ser doado para um centro metálico formando uma ligação coordenada.
    Logo, \mathrm{NH}_3 é uma Lewis base (doa par de elétrons).
Pequeno exemplo extra (didático): sodium amide não entra aqui, só para ilustrar — numa reação simples, \mathrm{NH}_3 frequentemente atua como ligante doador de elétrons a metais.

Passo 4

Olhemos para \mathrm{H}_2\mathrm{O}:
  • A molécula de \mathrm{H}_2\mathrm{O} tem pares de elétrons não-ligados no oxigênio e também pode doar esses pares para um íon metálico.
  • Em \left[\mathrm{Cu}\left(\mathrm{OH}_{2}\right)_{6}\right]^{2+} as seis moléculas de \mathrm{H}_2\mathrm{O} estão coordenadas ao \mathrm{Cu}^{2+} através desses pares: elas atuam como ligantes (doadoras).
    Portanto, \mathrm{H}_2\mathrm{O} também é, em geral, uma Lewis base (pode doar par de elétrons).

Passo 5

Olhemos para o cátion \mathrm{Cu}^{2+} central (presente em \left[\mathrm{Cu}\left(\mathrm{OH}_{2}\right)_{6}\right]^{2+} e em \left[\mathrm{Cu}\left(\mathrm{NH}_3\right)_{6}\right]^{2+}):
  • \mathrm{Cu}^{2+} tem carga positiva e orbitais vazios/semipreenchidos adequados para aceitar pares de elétrons de ligantes.
  • Quando recebe um par de elétrons de um ligante, forma uma ligação coordenada (ligação dativa).
    Logo, o centro metálico \mathrm{Cu}^{2+} funciona como Lewis acid (aceita pares de elétrons).

Passo 6

Interpretando a reação como uma substituição de ligantes:
  • Inicialmente, o \mathrm{Cu}^{2+} está coordenado a seis \mathrm{H}_2\mathrm{O}, ou seja, as moléculas de água doam pares ao metal.
  • Quando entram seis \mathrm{NH}_3, cada \mathrm{NH}_3 doa seu par isolado ao \mathrm{Cu}^{2+}, substituindo as moléculas de água ligadas.
  • Portanto, o papel ativo na troca é: \mathrm{NH}_3 doa pares (base de Lewis) e o centro \mathrm{Cu}^{2+} aceita pares (ácido de Lewis). As moléculas de \mathrm{H}_2\mathrm{O} ligadas também eram bases de Lewis (ligantes) antes de serem substituídas; após a liberação tornam-se \mathrm{H}_2\mathrm{O} livres.

Passo 7

Resumo claro e direto para a prova (como responder em poucas palavras):
  • Lewis base(s): \mathrm{NH}_3 (doa pares de elétrons ao \mathrm{Cu}^{2+}). Nota: as moléculas de \mathrm{H}_2\mathrm{O} coordenadas também atuavam como bases de Lewis antes de serem substituídas.
  • Lewis acid: o centro \mathrm{Cu}^{2+} no complexo \left[\mathrm{Cu}\left(\mathrm{OH}_{2}\right)_{6}\right]^{2+} (aceita pares de elétrons das \mathrm{NH}_3).

Resposta

Lewis base: \mathrm{NH}_3 (e também as moléculas de \mathrm{H}_2\mathrm{O} coordenadas, que são bases de Lewis antes de serem substituídas).
Lewis acid: o centro \mathrm{Cu}^{2+} em \left[\mathrm{Cu}\left(\mathrm{OH}_{2}\right)_{6}\right]^{2+} (i.e., o complexo atua como ácido de Lewis).

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