QUESTÃO (
ponto): Qual é a diferença entre as definições de ácidos e bases de Arrhenius, de BrØnsted-Lowry e de Lewis? Quando amônia é dissolvida na água ela comporta-se como uma base. Explique utilizando todas as teorias se possível.
Passo 1
O enunciado pede duas coisas:
- Comparar as definições de ácido e base nas teorias de Arrhenius, Brønsted–Lowry e Lewis — ou seja, explicar em que cada definição consiste e quais são as diferenças essenciais entre elas.
- Explicar por que a amônia, quando dissolvida em água, comporta-se como base, usando as teorias (Arrhenius, Brønsted–Lowry e Lewis) sempre que for possível.
Informações dadas: a amônia dissolvida em água comporta-se como uma base (isto precisa ser explicado pelas três teorias). Não há outros dados numéricos no enunciado.
Passo 2
Definição de Arrhenius — o que significa e limitações.
- Definição: segundo Arrhenius, um ácido é uma substância que, quando dissolvida em água, aumenta a concentração de íons
(ou, mais corretamente em solução aquosa, ); uma base é uma substância que, em água, aumenta a concentração de íons . - Forma curta:
- Limitações e observações didáticas:
- A definição é restrita a soluções aquosas: só faz sentido quando há água como solvente.
- Não explica substâncias que atuam como base sem conter
na fórmula (por exemplo, originalmente parecia fora do escopo até se ver que em água ela aumenta ). - Não cobre reações ácido-base sem íons livres
ou explícitos (por exemplo complexação com etc.).
Passo 3
Aplicação de Arrhenius ao caso da amônia em água.
- Reação que ocorre quando a amônia dissolve-se na água (peguei a reação que descreve o processo em solução aquosa):
- Interpretação: a presença de
formada pela reação significa que a solução torna-se básica ao aumentar a concentração de . Assim, dentro da definição de Arrhenius, atua como base porque, em água, leva ao aumento de . - Observação: nota-se aqui que
não contém na sua fórmula: ela age por reação com a água para gerar , portanto é aceitável chamá-la de base Arrhenius apenas no contexto de solução aquosa (não seria chamada de base Arrhenius em outro solvente sem geração de ).
Passo 4
Definição de Brønsted–Lowry — explicação, conceitos de ácido/base conjugados.
- Definição: segundo Brønsted–Lowry, um ácido é um doador de próton (doa
) e uma base é um aceitador de próton (recebe ). - Conceito importante: pares conjugados ácido–base. Se um ácido
doa um próton formando , então e são um par conjugado; analogamente para base e sua base conjugada. - Forma curta:
- Vantagem didática: esta definição funciona em solventes diferentes de água e explica reações em que não aparece explicitamente
— por exemplo, pode receber um próton de várias fontes.
Passo 5
Aplicação de Brønsted–Lowry ao caso da amônia em água.
- Reescrevendo a reação de forma a destacar a transferência de próton (peguei a reação da solução aquosa):
- Interpretação Brønsted–Lowry:
-
doa um próton para — portanto, está atuando como ácido. -
aceita o próton e torna-se — portanto, atua como base (aceitadora de próton). -
e são um par conjugado ácido–base; e também são par conjugado.
-
- Frase prática para prova: diga que
é base Brønsted–Lowry porque aceita de para formar .
Passo 6
Definição de Lewis — explicação e relação com as outras teorias.
- Definição: segundo Lewis, uma base é um doador de par de elétrons (uma espécie que fornece um par de elétrons não ligantes) e um ácido de Lewis é um aceitador de par de elétrons.
- Forma curta:
- Observação didática: a teoria de Lewis é a mais geral das três — ela inclui casos que não envolvem prótons (
) ou . Toda base Brønsted–Lowry é também base de Lewis (porque aceitar próton implica doar um par de elétrons para formar a ligação ao próton), mas nem toda base de Lewis é Brønsted–Lowry (por exemplo doando par de elétrons a forma um aduto sem transferência formal de próton).
Passo 7
Aplicação de Lewis ao caso da amônia em água (e explicação da ligação coordenada).
- Estrutura relevante: o átomo de nitrogênio em
possui um par de elétrons não ligantes (um lone pair). Em TeX, isso é frequentemente indicado por dois pontos antes/ao lado de , mas aqui a ideia é: tem um par de elétrons disponível. - Interpretação Lewis da reação com água:
-
doa seu par de elétrons para o próton (ou para o hidrogênio de ) formando uma nova ligação coordenada N–H no íon . - Esquematicamente:
onde representa o par de elétrons da doador. - Em termos de água como ácido de Lewis, pode-se ver a parte
ligada ao oxigênio como um centro que, indiretamente, aceita o par (por mediação do efetivo).
-
- Conclusão Lewis:
é uma base de Lewis porque doa um par de elétrons para formar a ligação com o próton; a reação com (ácido de Lewis) ilustra ainda mais claramente a definição sem necessidade de prótons.
Passo 8
Conectando as três teorias e destacando diferenças práticas para a prova (dicas de como responder rápido)
- Resumo curto (uma frase para cada teoria para memorização):
- Arrhenius: ácido gera
e base gera em água. - Brønsted–Lowry: ácido doa
; base aceita . - Lewis: ácido aceita par de elétrons; base doa par de elétrons.
- Arrhenius: ácido gera
- Relações entre elas:
- Lewis é a mais geral; Brønsted–Lowry está contido em Lewis (aceitar
implica aceitar um fragmento que precisa de um par de elétrons). - Arrhenius é a mais restrita (apenas soluções aquosas, foco em
e ).
- Lewis é a mais geral; Brønsted–Lowry está contido em Lewis (aceitar
- Como justificar em prova que
é base: - Pelo Arrhenius: porque em água aumenta
via . - Pelo Brønsted–Lowry: porque aceita um
de e forma . - Pelo Lewis: porque doa um par de elétrons do nitrogênio para formar a ligação com o próton (ou para complexar um ácido de Lewis), sendo portanto um doador de par de elétrons.
- Pelo Arrhenius: porque em água aumenta
- Dica prática: ao ver uma substância sem
(como ), pense primeiro em Brønsted–Lowry (aceitação de próton) e depois em Lewis (doação de par); se a questão obrigar “em água”, cite também Arrhenius mostrando a geração de .
Passo 9
Um pouco de quantitativo útil (equilíbrio e constante de basicidade) — como justificar força relativa na prova
- Equilíbrio em água (peguei a equação já escrita):
- Constante de basicidade (
) para : - Comentário: para
em água, é relativamente pequeno ( a ), o que indica que a reação é apenas parcialmente deslocada para a direita — solução básica, mas fraca. Não é preciso memorizar o número a menos que a prova peça, mas é útil saber que amônia é uma base fraca (não se ioniza totalmente).
Resposta
Arrhenius: ácido gera
em água; base gera
em água.
Brønsted–Lowry: ácido é doador de ; base é aceitador de
.
Lewis: ácido é aceitador de par de elétrons; base é doador de par de elétrons.
Por que é base (todas as teorias):
Arrhenius: em água , aumentando
.
Brønsted–Lowry: aceita
de
formando
.
Lewis: doa seu par de elétrons do nitrogênio para formar a ligação com o próton (ou complexar um ácido de Lewis), logo é doador de par de elétrons.
Brønsted–Lowry: ácido é doador de
Lewis: ácido é aceitador de par de elétrons; base é doador de par de elétrons.
Por que
Arrhenius: em água
Brønsted–Lowry:
Lewis: