Identifique os pares ácido-base conjugados nas seguintes reações:
\mathrm{H}_{3} \stackrel{+}{\mathrm{N}} \mathrm{CH}_{2} \mathrm{CH}_{2} \stackrel{+}{\mathrm{N}} \mathrm{H}_{3}+\mathrm{H}_{2} \mathrm{O} \rightleftharpoons \mathrm{H}_{3} \stackrel{+}{\mathrm{N}} \mathrm{CH}_{2} \mathrm{CH}_{2} \mathrm{NH}_{2}+\mathrm{H}_{3} \mathrm{O}^{+}

Passo 1

O que o enunciado pede:
  • Identificar os pares ácido–base conjugados em cada uma das reações fornecidas.
Informações dadas (peguei a segunda reação da imagem):
  • Reação 1: \mathrm{H_3N^{+}CH_2CH_2NH_3^{+}} + \mathrm{H_2O} \rightleftharpoons \mathrm{H_3N^{+}CH_2CH_2NH_2} + \mathrm{H_3O^{+}}.
  • Reação 2 (da imagem): \mathrm{C_6H_5CO_2H} + \mathrm{C_5H_5N} \rightleftharpoons \mathrm{C_6H_5CO_2^{-}} + \mathrm{C_5H_5NH^{+}} (ácido benzóico + piridina ⇌ benzoato + piridínio).

Passo 2

Conceito que vamos usar (explicadinho):
  • Definição de Brønsted–Lowry: um ácido é uma espécie que doa um próton ( \mathrm{H^{+}}) e uma base é a espécie que aceita um próton.
  • Quando um ácido doa \mathrm{H^{+}} ele vira sua base conjugada; quando uma base aceita \mathrm{H^{+}} ela vira sua ácido conjugado.
  • Regra prática: dois membros de um par ácido–base conjugado diferem por exatamente um próton ( \mathrm{H^{+}}) e suas cargas se diferenciam por um unidade (um ganha +1 ao receber \mathrm{H^{+}}, um perde +1 ao doar).
Exemplos simples para fixar:
  • \mathrm{HCl} e \mathrm{Cl^{-}}: \mathrm{HCl} doa \mathrm{H^{+}} → ácido, \mathrm{Cl^{-}} é a base conjugada.
  • \mathrm{NH_4^{+}} e \mathrm{NH_3}: \mathrm{NH_4^{+}} doa \mathrm{H^{+}} → ácido, \mathrm{NH_3} é a base conjugada.
  • \mathrm{H_2O} e \mathrm{H_3O^{+}}: \mathrm{H_2O} aceita \mathrm{H^{+}} → base, \mathrm{H_3O^{+}} é o ácido conjugado.

Passo 3

Aplicando a ideia à Reação 1:
  • Escrevendo novamente a reação para visualizar o fluxo de prótons:
    \mathrm{H_3N^{+}CH_2CH_2NH_3^{+}} + \mathrm{H_2O} \rightleftharpoons \mathrm{H_3N^{+}CH_2CH_2NH_2} + \mathrm{H_3O^{+}}.
  • Observação: comparando os termos antes e depois, note que o primeiro composto (à esquerda) perde um próton e, após a reação, aparece como \mathrm{H_3N^{+}CH_2CH_2NH_2} — ou seja, perdeu um \mathrm{H^{+}}.
  • Quem ganhou esse próton? A água \mathrm{H_2O} ganhou um \mathrm{H^{+}} e virou \mathrm{H_3O^{+}}.
  • Conclusão por definição:
    • O ácido (doador de próton) é \mathrm{H_3N^{+}CH_2CH_2NH_3^{+}}.
    • A sua base conjugada (o que resta após perder \mathrm{H^{+}}) é \mathrm{H_3N^{+}CH_2CH_2NH_2}.
    • A base (aceitora) é \mathrm{H_2O}.
    • O seu ácido conjugado (após aceitar \mathrm{H^{+}}) é \mathrm{H_3O^{+}}.
Dica rápida para a prova: olhe pares de espécies que diferem por um único \mathrm{H} e verifique quem está doando/aceitando no sentido indicado pela seta.

Passo 4

Aplicando a ideia à Reação 2 (da imagem):
  • Reescrevendo a reação:
    \mathrm{C_6H_5CO_2H} + \mathrm{C_5H_5N} \rightleftharpoons \mathrm{C_6H_5CO_2^{-}} + \mathrm{C_5H_5NH^{+}}.
  • Observação: \mathrm{C_6H_5CO_2H} (ácido benzóico) perde um próton e transforma-se em \mathrm{C_6H_5CO_2^{-}} (benzoato).
  • \mathrm{C_5H_5N} (piridina) ganha esse próton e vira \mathrm{C_5H_5NH^{+}} (piridínio).
  • Pelo mesmo raciocínio de Brønsted–Lowry:
    • Par ácido–base conjugado 1: \mathrm{C_6H_5CO_2H} (ácido) e \mathrm{C_6H_5CO_2^{-}} (base conjugada).
    • Par ácido–base conjugado 2: \mathrm{C_5H_5N} (base) e \mathrm{C_5H_5NH^{+}} (ácido conjugado).

Passo 5

Resumo da técnica que usei — para você aplicar rápido na prova:
  • Identifique o fluxo de próton indicado pela equação.
  • Compare espécies antes/depois e encontre pares que diferem por um \mathrm{H^{+}}.
  • Classifique: o que doa é ácido; o que recebe é base; seus conjugados são as formas após doar/receber.
  • Verifique a diferença de carga: a espécie que recebeu \mathrm{H^{+}} tem carga aumentada em +1; a que perdeu tem carga diminuída em 1.

Resposta

Reação 1: \mathrm{H_3N^{+}CH_2CH_2NH_3^{+}}/\mathrm{H_3N^{+}CH_2CH_2NH_2} e \mathrm{H_2O}/\mathrm{H_3O^{+}}
Reação 2: \mathrm{C_6H_5CO_2H}/\mathrm{C_6H_5CO_2^{-}} e \mathrm{C_5H_5N}/\mathrm{C_5H_5NH^{+}}

Exercícios relacionados