Questão 4. Reações de neutralização são processos em que um ácido reage com uma base. Essas reações são amplamente utilizadas tanto em laboratórios quanto em processos industriais, como na correção da acidez do solo ou no tratamento de efluentes. Considere os compostos:
-
-
Com base nas informações apresentadas:
a) Indique o nome de ambos os compostos, de acordo com as regras da IUPAC. (Valor: 0,5 ponto)
b) Escreva a equação química balanceada da reação de neutralização entre os dois compostos, indicando corretamente os produtos formados. (Valor: 1,0 ponto)
a) Indique o nome de ambos os compostos, de acordo com as regras da IUPAC. (Valor: 0,5 ponto)
b) Escreva a equação química balanceada da reação de neutralização entre os dois compostos, indicando corretamente os produtos formados. (Valor: 1,0 ponto)
Passo 1
O enunciado pede duas coisas:
- (a) Nomear, segundo a IUPAC, os dois compostos fornecidos:
e . - (b) Escrever a equação química balanceada da reação de neutralização entre esses dois compostos, indicando corretamente os produtos.
Informações fornecidas explicitamente:
- O primeiro composto é
. - O segundo composto é
.
Nada mais foi dado (por exemplo, estado físico ou condições), então consideramos a reação ácido + base em solução aquosa padrão produzindo sal + água.
Passo 2
Nomeação do composto
: conceitos básicos de nomes de ácidos oxigenados (didático)
- Ácidos oxigenados (ou oxoácidos) têm a forma geral em que um elemento central (aqui fósforo) está ligado a oxigênios e a hidrogênios. O nome usual em português deriva do ânion oxigenado correspondente.
- O ânion derivado de
é o íon fosfato . O nome do ácido correspondente é “ácido fosfórico”. - Para ser mais sistemático (IUPAC “mais explícita”), alguns textos usam nomes do tipo “ácido trioxofosfórico(V)” indicando três oxigênios ligados de forma específica e o estado de oxidação do fósforo (+5). Mas a forma aceita e usual pela IUPAC é “ácido fosfórico”.
- Conclusão didática: o nome recomendado e simples é “ácido fosfórico”.
Passo 3
Nomeação do composto
: cálculo do número de oxidação e nome IUPAC
- Regra prática: o grupo
(hidróxido) tem carga global por unidade. - Em
há quatro grupos , contribuindo com carga total . - Como o composto é neutro, a carga do manganês (
) satisfaz Em notação TeX:
- Logo, o manganês está no estado de oxidação
. - Nome IUPAC para hidróxidos com metal em estado de oxidação indicado: “hidróxido de metal”. Assim, o nome é “hidróxido de manganês(IV)”.
- Observação didática: também se pode escrever sistematicamente “hidróxido de manganês(IV)” sem ambiguidade.
Passo 4
Entendendo a reação ácido-base entre
e
(conceito)
- Reação de neutralização fundamental: cada próton
do ácido se combina com um íon hidróxido da base para formar água:
-
é um ácido triprótico: cada molécula pode liberar até 3 prótons ( ). -
fornece 4 hidróxidos por fórmula unitária ( ). - Para neutralizar completamente sem restos, precisamos igualar o número total de
e .
Passo 5
Encontrando a estequiometria pela equivalência ácido/base
- Cada
fornece . - Cada
fornece . - Para cancelar totalmente prótons e hidróxidos, achamos um múltiplo comum:
. Assim: -
moléculas de fornecem prótons. -
unidades de fornecem hidróxidos.
-
- Portanto, em termos de água formada, teremos
moléculas de (cada par dá uma água).
Passo 6
Identificação do sal formado (combinação de cátions e ânions)
- Ao perder os prótons, o ânion do ácido é
(fosfato). - O cátion originário da base é
. - Para formar um sal neutro, combinamos
e . O mínimo comum múltiplo das magnitudes das cargas e é . - Logo precisamos de
cátions (soma de carga ) e ânions (soma de carga ). - O sal resultante tem fórmula
, chamado “fosfato de manganês(IV)” (ou “fosfato de manganês(IV)” em português).
Passo 7
Escrevendo e balanceando a equação completa
- Reagentes escolhidos segundo a estequiometria encontrada:
-
moléculas de -
unidades de
-
- Produtos:
-
fórmula de -
moléculas de
-
- Equação balanceada (apresentada como verificação final):
Passo 8
Verificação final por contagem de átomos (confirmação didática)
- Contagem de átomos à esquerda:
- Hidrogênio:
. - Fósforo:
. - Manganês:
. - Oxigênio:
.
- Hidrogênio:
- Contagem de átomos à direita:
- Hidrogênio:
. - Fósforo:
(em ). - Manganês:
(em ). - Oxigênio:
.
- Hidrogênio:
- Todas as contagens conferem, logo a equação está balanceada.
Resposta
(a)
ácido fosfórico.
hidróxido de manganês(IV).
(b)