Sugira explicações para as seguintes observações:
A viscosidade descresse ao longo da seguinte série:
A viscosidade descresse ao longo da seguinte série:
Passo 1
O enunciado mostra que a viscosidade dos ácidos decresce na ordem
e pede para entendermos por que isso acontece. O conteúdo envolvido é a relação entre viscosidade e forças intermoleculares (especialmente ligações de hidrogênio e grau de associação) e também como o caráter ácido (força do ácido e grau de ionização) afeta essas interações.
Passo 2
A viscosidade de um líquido reflete o “arrasto” interno gerado pelas interações entre suas moléculas. Quanto mais fortes e numerosas forem essas interações, maior a resistência ao escoamento e, portanto, maior a viscosidade. No caso de ácidos oxigenados, as principais contribuições vêm de:
) Ligações de hidrogênio entre grupos –OH de moléculas neutras ou parcialmente ionizadas.
) Formação de oligômeros por autoprotólise ou associações intermoleculares.
Passo 3
No caso de
temos três grupos –OH por molécula, e o ácido é relativamente fraco (
), de modo que grande parte das moléculas fica no estado neutro com –OH disponível para ligar-se umas às outras. Isso forma uma extensa rede de ligações de hidrogênio e até oligômeros de fosfatos, elevando muito a viscosidade.
Passo 4
Em
há dois grupos –OH e a primeira dissociação é forte (
), gerando
e
. Ainda assim sobra um –OH disponível para ligações de hidrogênio entre moléculas neutras ou íons, mas em grau menor do que em
. Consequentemente, a rede de H-bond é menos densa e a viscosidade cai em relação ao ácido fosfórico.
Passo 5
Já
é um ácido superforte (praticamente
% ionizado:
e
), com apenas um grupo –OH na forma original e praticamente sem moléculas neutras para formar ligações de hidrogênio. A ausência de oligômeros e de uma rede significativa de H-bonds reduz ao máximo o “atrito” interno, resultando na menor viscosidade do grupo.
Resposta
A viscosidade decresce porque, indo de
para
, diminui o número de grupos –OH disponíveis para formar ligações de hidrogênio e oligômeros, enquanto aumenta o grau de ionização (menos moléculas neutras). Assim, as interações intermoleculares ficam cada vez mais fracas e a resistência ao escoamento (viscosidade) cai na sequência dada.