9- ( 1,5 ponto) Responda as seguintes perguntas referentes ao alumínio:
Por que soluções de cloreto de alumínio são fortemente ácidas?

Passo 1

O enunciado pede para explicar por que soluções de cloreto de alumínio são fortemente ácidas. Informações implícitas que vamos usar:
  • O soluto é cloreto de alumínio, \mathrm{AlCl_3}.
  • A solução é aquosa (em água).
  • A pergunta é sobre a causa da acidez observada na solução.

Passo 2

Primeiro passo químico óbvio: o sal se dissocia em água. Ao dissolver \mathrm{AlCl_3} em água ocorre:
\mathrm{AlCl_3 \to Al^{3+} + 3Cl^-}.
Aqui o ânion \mathrm{Cl^-} é um ânion da base conjugada de um ácido forte ( \mathrm{HCl}), portanto atua basicamente como um espectador e não torna a solução básica. A atenção fica com o cátion \mathrm{Al^{3+}}.

Passo 3

O íon \mathrm{Al^{3+}} em água não fica “livre”: ele coordena moléculas de água formando um complexo hexaaqua:
\mathrm{Al^{3+} + 6 H_2O \rightleftharpoons [Al(H_2O)_6]^{3+}}.
Explicando devagar: o alumínio é pequeno e tem carga +3. Isso gera uma densidade de carga alta (muito carga positiva numa pequena região), por isso atrai fortemente as nuvens eletrônicas do oxigênio da água. O resultado é que as moléculas de água ligadas ao \mathrm{Al^{3+}} ficam bastante polarizadas.

Passo 4

Água polarizada ligada a \mathrm{Al^{3+}} perde facilidade o próton. Em linguagem prática: o ião metal complexado tira elétrons da ligação O–H, enfraquecendo essa ligação e facilitando a liberação de \mathrm{H^+}. O equilíbrio de hidrólise pode ser escrito como
\mathrm{[Al(H_2O)_6]^{3+} + H_2O \rightleftharpoons [Al(H_2O)_5(OH)]^{2+} + H_3O^+}.
Cada passo de hidrólise gera íons protonados ( \mathrm{H_3O^+}), ou seja, aumenta a concentração de prótons livres na solução e, portanto, baixa o pH (solução ácida). Podem ocorrer equilibria adicionais com formação de espécies como \mathrm{[Al(H_2O)_4(OH)_2]^+} e eventualmente \mathrm{Al(OH)_3} dependendo do pH, mas a etapa inicial já explica a acidificação.

Passo 5

Por que isso é “forte” comparado, por exemplo, a sais de cátions monovalentes? A força da hidrólise de um cátion depende muito da razão carga/raio do cátion:
  • Cátions pequenos e com alta carga (como \mathrm{Al^{3+}}, \mathrm{Fe^{3+}}) polarizam fortemente as moléculas de água ligadas e promovem hidrólise significativa.
  • Cátions grandes ou com baixa carga (como \mathrm{Na^+}, \mathrm{K^+}) praticamente não hidrolisam, então não acidificam a solução.
    Logo, a alta carga ( +3) e o pequeno raio do \mathrm{Al^{3+}} explicam sua capacidade de produzir \mathrm{H^+} pela hidrólise.

Passo 6

Resumo do mecanismo em linguagem de prova (curto e objetivo): ao dissolver \mathrm{AlCl_3} forma-se \mathrm{Al^{3+}} que se hidrata formando \mathrm{[Al(H_2O)_6]^{3+}}. Esse complexo é suficientemente polarizante para que moléculas de água ligadas liberem prótons segundo a reação de hidrólise, gerando \mathrm{H_3O^+} e tornando a solução ácida. O \mathrm{Cl^-} não neutraliza esse efeito porque é apenas um espectador (base conjugada de um ácido forte).

Resposta

Porque o cátion \mathrm{Al^{3+}} se hidrata formando \mathrm{[Al(H_2O)_6]^{3+}}, cujo alto caráter polarizante enfraquece as ligações O–H das águas coordenadas; essas águas se desprotonam (hidrólise), liberando \mathrm{H^+} ( \mathrm{H_3O^+}) e deixando a solução fortemente ácida.

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