Em relação as três substâncias: ácido sulfúrico, ácido sulfuroso e ácido hipossunturoso, escreva a fórmula estrutural destes três ácidos e coloque em ordem crescente de acidez, justificando esta ordem baseado na fórmula estrutural.
Passo 1
O enunciado pede duas coisas: (1) escrever a fórmula estrutural dos três ácidos dados — ácido sulfúrico, ácido sulfuroso e ácido hipossunturoso — e (2) colocar esses três ácidos em ordem crescente de acidez, justificando a ordem com base na fórmula estrutural.
Informações fornecidas: os nomes dos três ácidos. Não há mais dados numéricos; a justificativa deve vir da estrutura (número de oxigênios, ressonância, efeito indutivo, estado de oxidação do enxofre etc.). A resolução começa agora.
Informações fornecidas: os nomes dos três ácidos. Não há mais dados numéricos; a justificativa deve vir da estrutura (número de oxigênios, ressonância, efeito indutivo, estado de oxidação do enxofre etc.). A resolução começa agora.
Passo 2
Vou escrever as fórmulas estruturais em forma condensada, no estilo usado em química inorgânica para ácidos oxigenados do enxofre. As três fórmulas apresentadas são as formas “ônmicas” (representações usuais):
Observação sobre a notação: em cada caso eu mostro o enxofre (
) ligado a grupos
e a oxigênios duplamente ligados
conforme a convenção mais comum: ácido sulfúrico com dois
e duas
, sulfuroso com um
e duas
, e o “hipo-” (aqui representado por
) sem oxigênio duplo, só com dois grupos
ligados ao enxofre.
Passo 3
Agora vamos ver o que faz um ácido oxigenado ser mais ou menos forte — aula rápida e prática:
-
Definição operacional: um ácido é mais forte se, ao perder um próton
, o seu monoânion conjugado fica mais estável. Portanto, comparar forças dos ácidos = comparar estabilidade dos correspondentes ânions formados por desprotonação. -
Dois efeitos estruturais importantes que estabilizam o ânion (e, portanto, aumentam a acidez):
- Ressonância (delocalização da carga negativa): quanto mais átomos eletronegativos/oxigênios capazes de participar de formas ressonantes, mais espalha-se a carga e mais estável é o ânion.
- Efeito indutivo / estado de oxidação do átomo central: átomos centrais em estados de oxidação mais altos (mais “positivos”) puxam densidade eletrônica para si, retirando densidade da base conjugada e estabilizando a carga negativa no oxigênio.
-
Regra prática para ácidos oxigenados do mesmo elemento (aqui, enxofre): quanto maior o número de oxigênios ligados ao enxofre (especialmente oxigênios duplos =O), maior a acidez. Intuição: mais =O → mais ressonância possível e maior efeito indutivo retirando elétrons.
Passo 4
Vamos aplicar isso às estruturas que escrevemos. Primeiro, calculemos rapidamente o estado de oxidação do enxofre em cada ácido (é um número que indica quão “positivo” está o S, e quanto mais positivo, maior a retirada de densidade eletrônica):
Para
:
Para
:
Para
:
Conclusão deste passo:
está em estados de oxidação
respectivamente. Maior estado de oxidação = maior capacidade de retirar elétrons = maior estabilização do ânion formado.
Passo 5
Agora veja a ressonância / distribuição da carga negativa após a primeira desprotonação (tirar um H^+ de um grupo –OH). Vou descrever qualitativamente quantas formas ressonantes relevantes o ânion pode ter:
-
Para
→ monoânion : a carga negativa pode ser muito bem delocalizada entre vários oxigênios através de estruturas de ressonância que envolvem conversão parcial entre e . Isso cria várias formas ressonantes e estabiliza fortemente o ânion. Além disso, como está em , o efeito indutivo é grande. -
Para
→ monoânion : existe ressonância que delocaliza a carga sobre os três oxigênios, mas menos que em (há menos oxigênios altamente eletronegativos e menor oxidação do S). A estabilização é boa, mas menor do que em sulfato/hidro-sulfato. -
Para
→ monoânion : há muito pouca possibilidade de delocalização (poucos oxigênios que possam participar), então a carga negativa fica mais localizada, o anião é menos estabilizado.
Resumo qualitativo: número de oxigênios que podem participar da ressonância e o estado de oxidação do S seguem a ordem
no que toca à capacidade de estabilizar o ânion — logo, mesma ordem (mas invertida) para a força ácida.
Passo 6
Interpretação prática para a prova (como recordar e aplicar rápido):
- Olhe para a fórmula estrutural e conte quantos oxigênios “não-H” (especialmente =O) existem ligados ao enxofre. Mais oxigênios (=O) → mais acidez.
- Verifique o estado de oxidação do enxofre se precisar confirmar: maior número positivo → ácido mais forte.
- Se precisar justificar com ressonância, diga que o ânion conjugado do ácido com mais oxigênios tem mais formas ressonantes e distribui melhor a carga negativa.
Exemplo mnemônico: acrescentar oxigênio a um ácido oxigenado geralmente aumenta sua acidez.
Passo 7
Aplicando tudo diretamente para ordenar em crescente de acidez (do mais fraco ao mais forte), usando as fórmulas dadas e as justificativas acima:
-
(ácido hipossunturoso): menos oxigênios duplos, estado de oxidação do S menor, ânion pouco estabilizado → ácido mais fraco dos três. -
(ácido sulfuroso): intermediário: um e duas , estado de oxidação do S = +4, ânion moderadamente estabilizado → acidez intermediária. -
(ácido sulfúrico): dois e duas , estado de oxidação do S = +6, ânion muito estabilizado por ressonância e efeito indutivo → ácido mais forte.
Resposta
Ordem crescente de acidez:
.