4- ( 1,5 pontos) Superácidos são conhecidos como muito mais fortes que o ácido sulfúrico 100 \% e são obtidos a partir da junção do ácido de Bronsted-Lowry com um ácido de Lewis. Supondo que o ácido fluorídrico (HF) fosse utilizado como ácido de Bronsted-Lowry, qual das 3 substâncias a seguir optaria para utilizar como ácido de Lewis: o ácido trifluoroacético ( \mathrm{CF}_{3}-\mathrm{COOH} ), o trifluoreto de boro ( \mathrm{BF}_{3} ) ou trifluoreto de fósforo \left(\mathrm{PF}_{3}\right) ? Para variar justifique sua escolha.

Passo 1

O enunciado fala de superácidos, que são combinações de um ácido de Bronsted-Lowry com um ácido de Lewis e têm acidez muito maior que o ácido sulfúrico 100 %. Aqui vamos usar o ácido de Bronsted-Lowry HF e escolher entre três candidatos o melhor ácido de Lewis: \mathrm{CF_3COOH}, \mathrm{BF_3} ou \mathrm{PF_3}.

Passo 2

Para ser um bom ácido de Lewis, a substância precisa aceitar um par de elétrons.
\mathrm{CF_3COOH} é um ácido de Bronsted (doa prótons) e não tem orbital vazio para receber elétrons, logo não é ácido de Lewis forte.
\mathrm{PF_3} embora tenha átomos de fósforo com orbitais disponíveis, na prática o fósforo doa seu par de elétrons (age como base de Lewis) e não aceita pares.
\mathrm{BF_3} tem o boro com apenas seis elétrons na camada de valência, ficando com um orbital vazio; por isso é um clássico ácido de Lewis muito forte, pois aceita um par de qualquer doador.

Passo 3

Quando misturamos HF com \mathrm{BF_3}, o \mathrm{BF_3} captura o íon fluoreto, formando o ânion \mathrm{BF_4^-} e liberando um próton livre muito “puro” (H ^+), o que resulta num superácido (fluorobórico). Esse equilíbrio maximiza a concentração de H ^+ livre, aumentando fortemente a acidez.

Resposta

O ácido de Lewis escolhido é o trifluoreto de boro, \mathrm{BF_3}.

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