Questão 1 ( 6,0 pontos) (Atenção: deixe todos os cálculos e resoluções explícitas na questão)
Indique, nas reações abaixo, as espécies que estão atuando como ácidos ou como bases, inclusive os pares ácido/base conjugados quando for o caso, e dê a justificativa adequada:
c. 1) \mathrm{Pb}^{2+}+2 \mathrm{I}^{-} \rightarrow \mathrm{PbI}_{2(\mathrm{~s})}
Ácido: \_Justificativa: \(\_Base: \(\_Justificativa: \(\_c.2) \(\mathrm{NF}_{3}(\mathrm{~g})+\mathrm{SO}_{2}(\mathrm{~g}) \rightarrow \mathrm{F}_{3} \mathrm{~N}-\mathrm{SO}_{2}(\mathrm{~g})
Ácido: (_Justificativa: (_Base: (_Justificativa: (_Quais são os ácidos conjugados das seguintes bases?
c.1) \mathrm{HPO}_{4}{ }^{2-} \mathrm{H}_{2} \mathrm{PO}_{4}{ }^{-}
c.2) \mathrm{CH}_{3} \mathrm{COOH} \mathrm{CH}_{3} \mathrm{COOH}_{2}{ }^{+}
)

Passo 1

O enunciado pede o seguinte:
  • Para a reação c.1: \mathrm{Pb}^{2+} + 2\,\mathrm{I}^{-} \rightarrow \mathrm{PbI}_{2(\mathrm{s})}, indique quais espécies atuam como ácido e como base, e justifique.
  • Para a reação c.2: \mathrm{NF}_{3(\mathrm{g})} + \mathrm{SO}_{2(\mathrm{g})} \rightarrow \mathrm{F}_{3}\mathrm{N}-\mathrm{SO}_{2(\mathrm{g})}, indique quais espécies atuam como ácido e como base, e justifique.
  • Em seguida, para a tabela pedida, dê os ácidos conjugados das bases listadas:
    • c.1) bases: \mathrm{HPO}_{4}^{2-} e \mathrm{H}_{2}\mathrm{PO}_{4}^{-}
    • c.2) bases: \mathrm{CH}_{3}\mathrm{COOH} e \mathrm{CH}_{3}\mathrm{COOH}_{2}^{+}
Informações relevantes do enunciado: são reações sem transferência explícita de prótons na primeira e na segunda reação, e há pedido explícito de justificativa para a classificação ácido/base e de identificação dos ácidos conjugados das bases dadas.

Passo 2

Pequena “aula” sobre como decidir ácido/base aqui (sem pular etapas).
Existem três conceitos úteis. Vou explicar de forma direta e com exemplos, porque vamos escolher o adequado para cada reação.
  1. Conceito de Arrhenius (único para soluções aquosas): ácido produz \mathrm{H}^+ em água; base produz \mathrm{OH}^- em água. Ex.: \mathrm{HCl} é Arrhenius-ácido porque libera \mathrm{H}^+ em água. Este conceito não serve para reações sem água ou sem prótons envolvidos.
  2. Conceito de Brønsted–Lowry: ácido é doador de próton (\mathrm{H}^+); base é receptor de próton. Ex.: \mathrm{NH}_3 + \mathrm{H}_2\mathrm{O} \rightarrow \mathrm{NH}_4^+ + \mathrm{OH}^-. Aqui há transferência de \mathrm{H}^+. Quando há troca de prótons, identificamos pares ácido/conjugado-base e base/conjugado-ácido.
  3. Conceito de Lewis (o mais geral para nossos casos): ácido de Lewis é aceitador de par de elétrons; base de Lewis é doador de par de elétrons. Ex.: \mathrm{BF}_3 + \mathrm{NH}_3 \rightarrow \mathrm{F}_3\mathrm{B}\leftarrow\mathrm{NH}_3. Não precisa de prótons para aplicar este conceito. Quando não há transferência de \mathrm{H}^+ (como precipitação ou formação de adutos), usamos Lewis.
Regra prática para estas questões: se a reação não envolve \mathrm{H}^+ trocado, use Lewis. Se envolve protonação/desprotonação, use Brønsted–Lowry e então indique pares conjugados.

Passo 3

Análise detalhada da reação c.1: \mathrm{Pb}^{2+} + 2\,\mathrm{I}^{-} \rightarrow \mathrm{PbI}_{2(\mathrm{s})}.
  1. Observação inicial: não há transferência de prótons (\mathrm{H}^+) entre as espécies; temos um cátion \mathrm{Pb}^{2+} e ânions \mathrm{I}^{-} que se unem formando um sólido iônico/coordenação \mathrm{PbI}_2. Portanto o conceito apropriado é o de Lewis.
  2. Identificação dos papéis (explicando por quê):
  • Base de Lewis: uma base de Lewis é uma espécie que doa um par de elétrons. O íon \mathrm{I}^{-} tem pares de elétrons não ligantes (lone pairs) e carga negativa disponível para formar ligações com cátions. Assim \mathrm{I}^{-} doa densidade eletrônica para o átomo de chumbo.
  • Ácido de Lewis: uma espécie que aceita um par de elétrons. O cátion \mathrm{Pb}^{2+} é deficiente em elétrons e pode aceitar pares de elétrons dos iodetos, estabilizando-se através da formação de ligações iônicas/coordenação e, no macroscópico, precipitando como \mathrm{PbI}_2.
  1. Conclusão pra c.1:
  • Ácido (de Lewis): \mathrm{Pb}^{2+}.
  • Base (de Lewis): \mathrm{I}^{-}.
  • Pares ácido–base conjugados (Brønsted): não se aplicam aqui, pois não há transferência de prótons; portanto não há ácido/conjugado-base no sentido Brønsted–Lowry.

Passo 4

Mais detalhes didáticos sobre c.1 (para você usar na prova):
  • Pense em \mathrm{I}^{-} como “doando” um par de elétrons para o \mathrm{Pb}^{2+}. Se estiver confortável com orbitais: o iodeto tem orbitais ocupados com elétrons; o chumbo tem orbitais vazios (ou orbitais de baixa ocupação) que podem aceitar elétrons. O resultado prático é atração eletrostática forte e formação do sólido.
  • Exemplo análogo simples: \mathrm{Ag}^+ + \mathrm{Cl}^- \rightarrow \mathrm{AgCl(s)}. Aqui \mathrm{Ag}^+ é ácido de Lewis e \mathrm{Cl}^- é base de Lewis.

Passo 5

Análise detalhada da reação c.2: \mathrm{NF}_{3(\mathrm{g})} + \mathrm{SO}_{2(\mathrm{g})} \rightarrow \mathrm{F}_{3}\mathrm{N}-\mathrm{SO}_{2(\mathrm{g})}.
  1. Observação inicial: novamente não há transferência explícita de \mathrm{H}^+. Trata-se de formação de um aduto por ligação coordenada (ligação dativa) entre o nitrogênio e o enxofre. Portanto usamos Lewis.
  2. Estruturas e disponibilidade de pares:
  • \mathrm{NF}_3: o átomo de nitrogênio tem um par de elétrons não ligantes (lone pair). Apesar de os fluoretos puxarem densidade (fluoros são eletronegativos), o par em N ainda existe e pode ser doado em condições apropriadas.
  • \mathrm{SO}_2: o enxofre em \mathrm{SO}_2 pode atuar como aceitador de par de elétrons (tem orbitais com capacidade de acomodar densidade eletrônica adicional — muitas vezes descrito como presença de orbitais vazios ou possibilidade de expandir sua nuvem eletrônica por ressonância). Portanto \mathrm{SO}_2 pode aceitar o par do nitrogênio, formando uma ligação coordenada \mathrm{N}\rightarrow\mathrm{S}.
  1. Identificação dos papéis:
  • Base de Lewis: \mathrm{NF}_3 (doa o par de elétrons do nitrogênio).
  • Ácido de Lewis: \mathrm{SO}_2 (aceita o par de elétrons no enxofre).
  • Pares ácido–base conjugados (Brønsted): não se aplicam, pois não há prótons envolvidos.
  1. Observação prática: muitas aminas ou nitrogênio com lone pair formam adutos com óxidos de enxofre; a forma escrita \mathrm{F}_3\mathrm{N}-\mathrm{SO}_2 indica esse tipo de ligação coordenada.

Passo 6

Didática extra para c.2 (dicas para prova):
  • Quando vir uma seta dativa escrita \mathrm{A}\rightarrow\mathrm{B} ou a formação de um aduto sem \mathrm{H}^+, acenda o sinal “use Lewis”.
  • Se precisar justificar rapidamente: diga “espécie X doa par de elétrons (base de Lewis) porque tem lone pair; espécie Y aceita (ácido de Lewis) porque tem sítio disponível para receber elétrons (cátion, orbital vazio ou central eletrônico deficiente)”.

Passo 7

Agora a parte sobre ácidos conjugados das bases dadas. Lembrete didático: para Brønsted–Lowry, a definição é:
  • Se \text{base} + \mathrm{H}^+ \rightarrow \text{ácido conjugado}á.
    Ou seja, para obter o ácido conjugado de uma base, adicionamos um próton à base.
  1. Para \mathrm{HPO}_{4}^{2-}:
  • Adicionando \mathrm{H}^+: \mathrm{HPO}_4^{2-} + \mathrm{H}^+ \rightarrow \mathrm{H}_2\mathrm{PO}_4^{-}.
  • Logo o ácido conjugado de \mathrm{HPO}_4^{2-} é \mathrm{H}_2\mathrm{PO}_4^{-}.
  1. Para \mathrm{H}_2\mathrm{PO}_4^{-}:
  • Adicionando \mathrm{H}^+: \mathrm{H}_2\mathrm{PO}_4^{-} + \mathrm{H}^+ \rightarrow \mathrm{H}_3\mathrm{PO}_4.
  • Logo o ácido conjugado de \mathrm{H}_2\mathrm{PO}_4^{-} é \mathrm{H}_3\mathrm{PO}_4.
  1. Para \mathrm{CH}_3\mathrm{COOH} (ácido acético):
  • Mesmo sendo normalmente um ácido, quimicamente ele pode atuar como base (aceitando um próton no oxigênio ou no oxigênio da carbonila), formando o cátion protonado: \mathrm{CH}_3\mathrm{COOH} + \mathrm{H}^+ \rightarrow \mathrm{CH}_3\mathrm{COOH}_2^{+}.
  • Portanto o ácido conjugado de \mathrm{CH}_3\mathrm{COOH} é \mathrm{CH}_3\mathrm{COOH}_2^{+}.
  1. Para \mathrm{CH}_3\mathrm{COOH}_2^{+}:
  • Se aceitarmos outro próton (teoricamente), teremos: \mathrm{CH}_3\mathrm{COOH}_2^{+} + \mathrm{H}^+ \rightarrow \mathrm{CH}_3\mathrm{COOH}_2^{2+}.
  • Assim o ácido conjugado de \mathrm{CH}_3\mathrm{COOH}_2^{+} seria \mathrm{CH}_3\mathrm{COOH}_2^{2+}. Observação: essa espécie com carga 2+ é pouco comum/altamente instável, mas é o que a definição formal de conjugado exige (adicionar um próton).

Passo 8

Resumo rápido do raciocínio (pra decorar na hora da prova):
  • Se não há \mathrm{H}^+ trocado, aplique Lewis: quem doa par = base; quem aceita par = ácido.
  • Se há \mathrm{H}^+ trocado, aplique Brønsted–Lowry e construa conjugados somando/removendo \mathrm{H}^+.

Resposta

c.1) Ácido: \mathrm{Pb}^{2+}
c.1) Base: \mathrm{I}^{-}
c.2) Ácido: \mathrm{SO}_{2}
c.2) Base: \mathrm{NF}_{3}
Ácidos conjugados: \mathrm{HPO}_{4}^{2-} \rightarrow \mathrm{H}_{2}\mathrm{PO}_{4}^{-}
Ácidos conjugados: \mathrm{H}_{2}\mathrm{PO}_{4}^{-} \rightarrow \mathrm{H}_{3}\mathrm{PO}_{4}
Ácido conjugado: \mathrm{CH}_{3}\mathrm{COOH} \rightarrow \mathrm{CH}_{3}\mathrm{COOH}_{2}^{+}
Ácido conjugado: \mathrm{CH}_{3}\mathrm{COOH}_{2}^{+} \rightarrow \mathrm{CH}_{3}\mathrm{COOH}_{2}^{2+}

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