Questão 4. Espécies químicas de caráter ácido ou básico são atuantes em diversos meios químicos, participando de reações em meio aquoso, alcoólico ou amoniacal, por exemplo.
Escreva as espécies químicas \mathrm{OH}^{-}, \mathrm{F}^{-}e \mathrm{NH}_{2}- em ordem crescente da basicidade de Brönsted.

Passo 1

O enunciado pede que eu coloque, em ordem crescente da basicidade de Brönsted, as espécies \mathrm{OH}^{-}, \mathrm{F}^{-} e \mathrm{NH}_{2}^{-}.
As informações dadas são apenas essas três espécies; não há números adicionais no enunciado. A tarefa é comparar a tendência de cada uma delas em aceitar um próton.

Passo 2

O que significa “basicidade de Brönsted”? Vou explicar de forma direta e prática. Uma base de Brönsted é uma espécie que aceita um próton \mathrm{H}^{+}. Para comparar bases, é muito útil olhar para o ácido conjugado de cada base: se a base é B, o ácido conjugado é BH, formado ao aceitar um próton:
B + \mathrm{H}^{+} \rightleftharpoons BH.
A força da base está relacionada a quão fraco é seu ácido conjugado: quanto mais fraco for BH (isto é, quanto menos ele doa próton), mais forte é a base B. Esse “quão fraco” costuma ser medido pelo valor de \mathrm{p}K_a do ácido conjugado.

Passo 3

Vou listar os ácidos conjugados de cada base do enunciado:
  • O ácido conjugado de \mathrm{F}^{-} é \mathrm{HF}.
  • O ácido conjugado de \mathrm{OH}^{-} é \mathrm{H_2O}.
  • O ácido conjugado de \mathrm{NH_{2}}^{-} é \mathrm{NH_3}.
Não resolvo nada ainda, só deixei explícito quais ácidos comparar.

Passo 4

Agora preciso comparar a força desses ácidos conjugados. Um truque prático (muito usado em provas) é lembrar ou consultar as \mathrm{p}K_a aproximadas em água para esses ácidos comuns:
\mathrm{p}K_a(\mathrm{HF}) \approx 3,17,
\mathrm{p}K_a(\mathrm{H_2O}) \approx 15,7,
\mathrm{p}K_a(\mathrm{NH_3}) \approx 38.
Explicando o que isso significa: um valor de \mathrm{p}K_a pequeno indica que o ácido é relativamente forte (doa próton fácil); um \mathrm{p}K_a grande indica que o ácido é muito fraco (não doa próton). Em termos de bases conjugadas: se \mathrm{p}K_a(BH) é maior, então B é uma base mais forte.

Passo 5

Aplicando a regra do passo anterior:
  • Como \mathrm{p}K_a(\mathrm{HF})\approx 3,17 é o menor dos três, \mathrm{HF} é o ácido mais forte entre os conjugados, logo \mathrm{F}^{-} é a base mais fraca do grupo.
  • \mathrm{H_2O} tem \mathrm{p}K_a\approx 15,7, intermédio — portanto \mathrm{OH}^{-} é uma base mais forte que \mathrm{F}^{-}.
  • \mathrm{NH_3} tem \mathrm{p}K_a\approx 38, muito alto, ou seja \mathrm{NH_3} é um ácido extremamente fraco; por consequência \mathrm{NH_{2}}^{-} é a base mais forte entre os três.
Então, pela comparação das \mathrm{p}K_a dos ácidos conjugados, a ordem crescente de basicidade é:
\mathrm{F}^{-} \;<\; \mathrm{OH}^{-} \;<\; \mathrm{NH_{2}}^{-}.

Passo 6

Complemento didático (o que lembrar para a prova):
  • Sempre comece identificando o ácido conjugado de cada base.
  • Compare \mathrm{p}K_a dos ácidos conjugados: maior \mathrm{p}K_a \Rightarrow ácido mais fraco \Rightarrow base conjugada mais forte.
  • Se não tiver tabela de \mathrm{p}K_a, use argumentos qualitativos: eletronegatividade e solvatacão importam — por exemplo, \mathrm{F}^{-} é muito eletronegativo e bem solvatado em água, o que reduz sua basicidade; \mathrm{NH_{2}}^{-} tem pares de elétrons muito disponíveis e seu ácido conjugado é extremamente não-acídico, levando a grande basicidade.
  • Atenção prática: em água pura \mathrm{NH_{2}}^{-} é tão básico que reage com água formando \mathrm{NH_3} e \mathrm{OH}^{-}; isso significa que \mathrm{NH_{2}}^{-} não é estável em solução aquosa, mas a classificação de força relativa das bases dada acima permanece válida em termos de tendência a aceitar próton.

Resposta

\mathrm{F}^{-} < \mathrm{OH}^{-} < \mathrm{NH}_{2}^{-}

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