1. Entre os pares \mathrm{SO}_{3} e \mathrm{H}_{2} \mathrm{O}, qual é o ácido e qual é a base de Lewis? Justifique e represente a interação com setas.

Passo 1

O enunciado pergunta, entre os pares \mathrm{SO_3} e \mathrm{H_2O}: qual é o ácido de Lewis e qual é a base de Lewis. O enunciado exige justificativa e que eu represente a interação com setas. As informações que temos explicitamente: as duas espécies químicas \mathrm{SO_3} e \mathrm{H_2O}. Preciso usar a definição de ácido/base de Lewis para justificar e mostrar a reação/interação com setas.

Passo 2

Definição de Lewis (explicada passo a passo, sem pressa):
  • Um ácido de Lewis é uma espécie que aceita um par de elétrons. Pense: “aceitador de par”.
  • Uma base de Lewis é uma espécie que doa um par de elétrons. Pense: “doador de par”.
    Essas definições são gerais: não falam de prótons ( \mathrm{H^+}), falam de pares de elétrons. Exemplos simples para fixar: \mathrm{BF_3} é ácido de Lewis (é deficiente em elétrons e aceita par); \mathrm{NH_3} é base de Lewis (tem um par isolado no N e doa).

Passo 3

Estrutura e características eletrônicas de \mathrm{H_2O} (o que me diz se é doador ou não):
  • O oxigênio em \mathrm{H_2O} tem dois pares de elétrons não ligantes (pares isolados, “lone pairs”). Esses pares são capazes de ser doados para formar uma ligação coordenada.
  • Representação simples do oxigênio com um par isolado (uma das representações): \mathrm{:O:} ligado aos dois hidrogênios em \mathrm{H_2O}.
  • Conclusão interina (sem responder ainda qual é o ácido/base): a presença de pares isolados faz com que \mathrm{H_2O} possa atuar como doadora de pares — isto é, como candidata a base de Lewis.

Passo 4

Estrutura e características eletrônicas de \mathrm{SO_3} (o que me diz se é aceitador ou não):
  • A estrutura-resonante de \mathrm{SO_3} é tipicamente representada com enxofre ligado a três oxigênios em arranjo trigonal plano. Globalmente, \mathrm{SO_3} é eletrófilo no átomo de enxofre: o enxofre pode aceitar um par de elétrons para formar uma ligação adicional (ou gerar um complexo) porque participa de ligações que permitem acomodar um par extra (expansão de octeto ou utilização de orbitais disponíveis).
  • Um fato experimental e prático importante (que serve como evidência): a reação conhecida
\mathrm{SO_3 + H_2O \longrightarrow H_2SO_4}
mostra que \mathrm{SO_3} recebe densidade eletrônica de \mathrm{H_2O} durante a formação do ácido sulfúrico — isto indica comportamento aceitador de par.

Passo 5

Como representar a doação/aceitação de par com setas (instrutivo sobre notação de mecanismo):
  • A notação de Lewis para doação de par usa uma seta que parte do par isolado (ou do átomo que doa) e vai para o átomo que aceita. Em textos simples usamos \rightarrow ou \xrightarrow{\text{doação de par}}çã.
  • Identificando o par doador em \mathrm{H_2O}: um dos pares isolados do oxigênio. Podemos simbolizar esse par como dois pontos \,:\, junto ao oxigênio.
  • A seta de doação, então, sai desses dois pontos e aponta para o enxofre em \mathrm{SO_3}. Em notação linear simples:
\mathrm{H_2O}\!:\; \longrightarrow\; \mathrm{SO_3}
onde os dois pontos anexos a \mathrm{H_2O} representam o par que está sendo doado.
  • Se eu quiser mostrar a reação completa com formação do produto, escrevo também:
\mathrm{SO_3 + H_2O \xrightarrow{\text{doação de par}} H_2SO_4}çã
Isto resume a ideia: o par eletrônico de \mathrm{H_2O} vai para \mathrm{SO_3}, formando a ligação coordenada que leva ao ácido sulfúrico após rearranjos/protonações.

Passo 6

Mecanismo esquemático (passo a passo qualitativo, bem mastigado):
  1. Começo com \mathrm{H_2O} tendo dois pares isolados no oxigênio: escrevo um desses pares como \,:.
  2. Esse par ataca o centro eletrófilo (enxofre) em \mathrm{SO_3}. Notação do ataque:
\,: \! \mathrm{O} \;\longrightarrow\; \mathrm{S}
(nessa escrita os dois pontos antes do \mathrm{O} significam o par isolado do oxigênio; a seta mostra a passagem do par para o enxofre).
3. Após a doação, forma-se um complexo coordenado (uma ligação O→S coordenada). Em seguida ocorrem rearranjos/protonações que resultam no produto estabilizado \mathrm{H_2SO_4}.
  • Observação didática: o importante para a prova é entender que “quem doa o par” é a base de Lewis; “quem recebe o par” é o ácido de Lewis. A seta de doação sempre parte do doador (par isolado) e aponta para o aceitador.

Passo 7

Como reconhecer isso em geral (regras práticas para a prova — receitas rápidas):
  • Procure pares isolados: se uma espécie tem pares isolados, é candidata a base de Lewis (pense em \mathrm{H_2O}, \mathrm{NH_3}, \mathrm{OH^-}, etc.).
  • Procure centros eletrófilos: átomos que têm carga positiva parcial, que estão em estados de oxidação alto ou que têm orbitais vazios/espécies deficiente em elétrons são candidatos a ácidos de Lewis (pense em \mathrm{BF_3}, \mathrm{AlCl_3}, \mathrm{SO_3}).
  • Na prova: desenhe os pares isolados, trace a seta saindo do par e apontando para o átomo que parece aceitar elétrons — isso já resolve a pergunta.

Resposta

Ácido de Lewis: \mathrm{SO_3}
Base de Lewis: \mathrm{H_2O}

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