Indique se um ácido carboxílico com
estará predominantemente em sua forma ácida ou básica em soluções com os seguintes valores de pH :
Passo 1
O enunciado dá as seguintes informações e pede uma conclusão:
- Temos um ácido carboxílico com
. - A solução tem
.
O que se pede: indicar se, nessas condições, o ácido estará predominantemente na sua forma ácida (protonada,) ou na sua forma básica (desprotonada, ).
Passo 2
Para decidir isso usamos a relação entre
,
e as concentrações das espécies
e
. Vou explicar passo a passo de onde vem a fórmula que vamos usar.
Começamos com a constante de dissociação ácida
definida pela reação de equilíbrio
A expressão de
é
onde
é a concentração de íons hidrogênio,
é a concentração da base conjugada e
é a concentração da forma protonada.
Tomando
em ambos os lados e lembrando que
e
, obtemos a equação de Henderson–Hasselbalch:
Aqui:
-
é o nível de acidez da solução; -
indica a força do ácido (menor = ácido mais forte); -
é a razão entre a forma desprotonada e a protonada do ácido.
Essa fórmula nos dá diretamente a razão
quando conhecemos
e
.
Passo 3
Aplicando a equação de Henderson–Hasselbalch com os valores fornecidos:
Agora passamos do logaritmo para a razão:
Interpretação direta: a concentração da forma desprotonada
é
vezes maior que a da forma protonada
.
Passo 4
Para transformar isso em porcentagem, calculamos a fração na forma desprotonada:
Calculando:
ou seja aproximadamente
na forma desprotonada e apenas cerca de
na forma protonada.
Uma forma prática de lembrar: para cada unidade que a
estiver acima da
, a razão
aumenta por um fator
. Aqui a diferença é
, logo
.
Passo 5
Conclusão interpretativa e motivação: como
é bem maior que a
, quase todo o ácido está desprotonado. Isso significa que, na prova, se te perguntarem “predominantemente em qual forma?”, responda com segurança que estará na forma básica (desprotonada). Boa! Essa regra é direta e muito útil em questões rápidas.
Resposta
Predominantemente na forma básica (desprotonada)
: aproximadamente
.