Os seguintes ácidos são fortes: \mathrm{HCl}, \mathrm{HBr}, \mathrm{HI}, \mathrm{HClO}_{4}, \mathrm{HNO}_{3} e \mathrm{H}_{2} \mathrm{SO}_{4}. Escreva a equação da reação de dissociação ácida de cada um dos ácidos em água.

Passo 1

O enunciado lista os ácidos fortes \mathrm{HCl},\\ \mathrm{HBr},\\ \mathrm{HI},\\ \mathrm{HClO_{4}},\\ \mathrm{HNO_{3}} e \mathrm{H_{2}SO_{4}} e pede que eu escreva a equação de dissociação ácida de cada um em água.
Informações dadas que vou usar: cada um desses ácidos doa prótons para a água; para ácidos fortes a doação é praticamente completa (seta simples para a direita). No caso de \mathrm{H_{2}SO_{4}} há duas etapas de dissociação: a primeira é fortíssima (praticamente completa) e a segunda é parcial (equilíbrio).

Passo 2

O que significa “dissociação ácida em água” (explicação didática e passo-a-passo): um ácido genérico \mathrm{HA} ao entrar em água doa um próton ( \mathrm{H^{+}}) para uma molécula de água, formando o íon hidróxonio ( \mathrm{H_{3}O^{+}}) e o ânion conjugado \mathrm{A^{-}}. A equação geral é:
\mathrm{HA} + \mathrm{H_{2}O} \rightarrow \mathrm{A^{-}} + \mathrm{H_{3}O^{+}}
Explicação das espécies: \mathrm{HA} é o ácido (doa \mathrm{H^{+}}), \mathrm{H_{2}O} é a base que aceita o próton, \mathrm{A^{-}} é o ânion resultante e \mathrm{H_{3}O^{+}} é o íon que representa o próton ligado à água.

Passo 3

Observação sobre notação: muitas vezes nas equações abreviamos \mathrm{H_{3}O^{+}} por \mathrm{H^{+}}. Isso é aceitável como atalho, mas quimicamente mais correto escrever \mathrm{H_{3}O^{+}}. Vou apresentar cada reação com a forma completa (com \mathrm{H_{3}O^{+}}) e, quando cabe, mencionar a forma abreviada.

Passo 4

Dissociação do ácido clorídrico \mathrm{HCl} em água:
\mathrm{HCl} + \mathrm{H_{2}O} \rightarrow \mathrm{Cl^{-}} + \mathrm{H_{3}O^{+}}
Forma abreviada:
\mathrm{HCl} \rightarrow \mathrm{Cl^{-}} + \mathrm{H^{+}}
Explicação: \mathrm{HCl} doa um próton para a água, formando cloreto \mathrm{Cl^{-}} e hidróxonio \mathrm{H_{3}O^{+}}. Tudo balanceado: átomos e cargas conferem.

Passo 5

Dissociação do ácido bromídrico \mathrm{HBr} em água:
\mathrm{HBr} + \mathrm{H_{2}O} \rightarrow \mathrm{Br^{-}} + \mathrm{H_{3}O^{+}}
Forma abreviada:
\mathrm{HBr} \rightarrow \mathrm{Br^{-}} + \mathrm{H^{+}}
Explicação: mesma lógica do \mathrm{HCl}, o ânion formado é \mathrm{Br^{-}}.

Passo 6

Dissociação do ácido iodídrico \mathrm{HI} em água:
\mathrm{HI} + \mathrm{H_{2}O} \rightarrow \mathrm{I^{-}} + \mathrm{H_{3}O^{+}}
Forma abreviada:
\mathrm{HI} \rightarrow \mathrm{I^{-}} + \mathrm{H^{+}}
Explicação: íon iodeto \mathrm{I^{-}} e \mathrm{H_{3}O^{+}} são formados; reação praticamente completa.

Passo 7

Dissociação do ácido perclórico \mathrm{HClO_{4}} em água:
\mathrm{HClO_{4}} + \mathrm{H_{2}O} \rightarrow \mathrm{ClO_{4}^{-}} + \mathrm{H_{3}O^{+}}
Forma abreviada:
\mathrm{HClO_{4}} \rightarrow \mathrm{ClO_{4}^{-}} + \mathrm{H^{+}}
Explicação: \mathrm{ClO_{4}^{-}} é o ânion perclorato, estável e não reacepta o próton, por isso a dissociação é completa.

Passo 8

Dissociação do ácido nítrico \mathrm{HNO_{3}} em água:
\mathrm{HNO_{3}} + \mathrm{H_{2}O} \rightarrow \mathrm{NO_{3}^{-}} + \mathrm{H_{3}O^{+}}
Forma abreviada:
\mathrm{HNO_{3}} \rightarrow \mathrm{NO_{3}^{-}} + \mathrm{H^{+}}
Explicação: o ânion nitrato \mathrm{NO_{3}^{-}} é muito estável por ressonância, por isso o ácido é forte.

Passo 9

Dissociação do ácido sulfúrico \mathrm{H_{2}SO_{4}} em água (duas etapas):
Primeira etapa (forte, praticamente completa):
\mathrm{H_{2}SO_{4}} + \mathrm{H_{2}O} \rightarrow \mathrm{HSO_{4}^{-}} + \mathrm{H_{3}O^{+}}
Segunda etapa (parcial — equilíbrio; \mathrm{HSO_{4}^{-}} é um ácido mais fraco):
\mathrm{HSO_{4}^{-}} + \mathrm{H_{2}O} \rightleftharpoons \mathrm{SO_{4}^{2-}} + \mathrm{H_{3}O^{+}}
Forma combinada mostrando que o segundo passo é um equilíbrio:
\mathrm{H_{2}SO_{4}} + 2\,\mathrm{H_{2}O} \rightleftharpoons \mathrm{SO_{4}^{2-}} + 2\,\mathrm{H_{3}O^{+}}
Explicação: a primeira protonação é muito favorável (por isso \mathrm{H_{2}SO_{4}} é listado entre ácidos fortes). A segunda liberação de próton acontece, mas com constante de acidez menor; na prática, em soluções diluídas a maior parte do primeiro próton está dissociado e o segundo só parcialmente.

Passo 10

Verificação rápida de conservação (exemplo didático): pegue \mathrm{HCl} — à esquerda temos átomos H: 1 em \mathrm{HCl} + 2 em \mathrm{H_{2}O} = 3; à direita temos 3 em \mathrm{H_{3}O^{+}} e 0 em \mathrm{Cl^{-}}. Carga: esquerda 0, direita +1-1=0. Está balanceado. Mesmo raciocínio vale para as demais equações mostradas.

Resposta

\mathrm{HCl} + \mathrm{H_{2}O} \rightarrow \mathrm{Cl^{-}} + \mathrm{H_{3}O^{+}}
\mathrm{HBr} + \mathrm{H_{2}O} \rightarrow \mathrm{Br^{-}} + \mathrm{H_{3}O^{+}}
\mathrm{HI} + \mathrm{H_{2}O} \rightarrow \mathrm{I^{-}} + \mathrm{H_{3}O^{+}}
\mathrm{HClO_{4}} + \mathrm{H_{2}O} \rightarrow \mathrm{ClO_{4}^{-}} + \mathrm{H_{3}O^{+}}
\mathrm{HNO_{3}} + \mathrm{H_{2}O} \rightarrow \mathrm{NO_{3}^{-}} + \mathrm{H_{3}O^{+}}
\mathrm{H_{2}SO_{4}} + \mathrm{H_{2}O} \rightarrow \mathrm{HSO_{4}^{-}} + \mathrm{H_{3}O^{+}}
\mathrm{HSO_{4}^{-}} + \mathrm{H_{2}O} \rightleftharpoons \mathrm{SO_{4}^{2-}} + \mathrm{H_{3}O^{+}}

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