Qual membro dos seguintes pares é o ácido mais forte? Justifique a sua escolha. ((1,0))
(b) \left[\mathrm{Al}\left(\mathrm{OH}_{2}\right)_{6}\right]^{3+} ou \left[\mathrm{Ga}\left(\mathrm{OH}_{2}\right)_{6}\right]^{3+}

Passo 1

O enunciado pergunta qual dos dois complexos
\bigl[\mathrm{Al}(\mathrm{OH}_2)_6\bigr]^{3+} \quad\text{ou}\quad \bigl[\mathrm{Ga}(\mathrm{OH}_2)_6\bigr]^{3+}
é o ácido aquo mais forte. O conteúdo aqui é acidez de complexos metálicos aquo, que depende da densidade de carga do cátion central e da polarização das moléculas de água ligadas.

Passo 2

Para ver quem é mais ácido, escrevemos a reação geral de desprotonação de um complexo hexaaqua M^{3}⁺:
\bigl[\mathrm{M}(\mathrm{H_2O})_6\bigr]^{3+} \longrightarrow \bigl[\mathrm{M}(\mathrm{H_2O})_5(\mathrm{OH})\bigr]^{2+} + \mathrm{H}^+
Quanto maior a constante de acidez K_a (ou menor o pK _a), mais fácil o cátion retira próton da água ligada, ou seja, mais forte é o ácido.

Passo 3

A força ácida de \mathrm{[M(H_2O)_6]^{3+}} cresce se o cátion \mathrm{M^{3+}} tiver
  1. Menor raio iônico,
  2. Maior densidade de carga \propto \frac{z}{r},
  3. Maior poder de polarização, que facilita a ruptura do O–H das moléculas de água.

Passo 4

Comparando \mathrm{Al^{3+}} e \mathrm{Ga^{3+}}:
  • O raio iônico de \mathrm{Al^{3+}} é cerca de 0,053,nm.
  • O raio iônico de \mathrm{Ga^{3+}} é cerca de 0,062,nm.
    Logo, \mathrm{Al^{3+}} tem maior densidade de carga e polariza mais fortemente a água, facilitando a liberação de \mathrm{H^+}.

Resposta

\bigl[\mathrm{Al}(\mathrm{OH}_2)_6\bigr]^{3+} é o ácido mais forte.

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