Indique a ordem crescente de força ácida ácido os seguintes oxiácidos:
Passo 1
O enunciado pede para ordenar, em ordem crescente de força ácida, os oxiácidos dados:
.
Informação importante: a fórmula está ambígua (não é a forma usual de um oxiácido). Vou interpretar
como o oxiácido sulforoso mais comumente citado, isto é,
(ácido sulfuroso). Mantendo essa interpretação, os três ácidos a comparar são
.
Informação importante: a fórmula
Passo 2
O que significa “força ácida”?
- Um ácido é mais forte quanto mais facilmente doa um próton (
). - Quantitativamente usamos a constante de acidez
e seu logaritmo :
- Quanto menor
(ou quanto maior ), mais forte é o ácido. Ex.: tem muito negativo (ácido forte), ácido acético tem (ácido fraco).
Passo 3
Regras gerais para oxiácidos (explicação didática, o que usar na prova):
- Para oxiácidos com o mesmo elemento central, quanto maior o número de oxigênios ligados ao elemento central, mais forte tende a ser o ácido. Isso ocorre porque mais oxigênios retiram densidade eletrônica (efeito indutivo) e estabilizam a carga negativa do ânion conjugado por ressonância. Ex.:
. - Em geral, quanto maior o estado de oxidação do átomo central, mais forte o ácido (porque o átomo central mais positivo puxa elétrons, facilitando a perda do próton).
- A estabilidade da base conjugada (ressonância e dispersão de carga) é decisiva: quanto mais ressonâncias e mais átomos eletronegativos para distribuir a carga negativa, mais estável e, portanto, mais forte o ácido.
Passo 4
Calculemos estados de oxidação (para aplicar a regra 2) e comparemos número de oxigênios (regra 1). Vou mostrar como calcular o estado de oxidação de um átomo central com exemplos concretos:
- Para
: cada vale , cada vale . Somando para molécula neutra:
- Para
:
- Para
:
Portanto os estados de oxidação são:
em
,
em
, e
em
.
Passo 5
Aplicando as regras e a intuição química:
-
: átomo central com maior estado de oxidação ( ) e mais oxigênios ( ). Além disso, a base conjugada e têm alta estabilização por ressonância — por isso o primeiro próton é muito forte (ácido forte). -
: nitrogênio em e três oxigênios; a base conjugada é bem estabilizada por ressonância, então é um ácido forte, mas menos forte que o primeiro próton de . -
: enxofre em e só três oxigênios; sua base conjugada é menos estabilizada por ressonância do que as bases de e . Portanto é bem mais fraco (ácido fraco comparado aos outros dois).
Passo 6
Para consolidar com números (apenas para verificação rápida; na prova bastam as regras acima): valores aproximados de
da primeira dissociação são:
Menor
= ácido mais forte. Isso confirma a ordem que já deduzimos qualitativamente.
Passo 7
Conclusão explicada: o ácido mais fraco é
(menos oxigênios e menor estado de oxidação do enxofre), em seguida vem
(boa ressonância em
), e o mais forte é
(estado de oxidação mais alto do enxofre, mais oxigênios e muita estabilização da base conjugada).