Escreva as reações químicas correspondentes aos processos de ionização dos ácidos e dissociação das bases. Em cada caso, determine se o ácido/base é forte ou fraco. Além disso, determine o estado de oxidação (também conhecido como número de oxidação - NOX) dos elementos, bem como dos cátions e ânions nos compostos: DICA: Utilize as tabelas de cátions e ánions disponíveis no Moodle.
e) Ácido fosfórico

Passo 1

Vamos lá! A gente tem que trabalhar com o ácido fosfórico. Precisamos escrever as reações químicas que mostram como ele se ioniza na água, descobrir se ele é um ácido forte ou fraco e determinar o número de oxidação (NOX) dos elementos nos compostos envolvidos. Para isso, vamos usar as tabelas de cátions e ânions que estão no Moodle.

Passo 2

Primeiro, vamos lembrar que o ácido fosfórico tem a fórmula química H₃PO₄. Esse ácido é triprótico, o que significa que ele pode doar até três prótons (H⁺) quando se ioniza na água.

Passo 3

Vamos escrever as reações de ionização do H₃PO₄ em três etapas:
  1. Primeira ionização:
    H3PO4 H^+ + H2PO4^-
    Aqui, o H₃PO₄ perde um próton, formando o íon di-hidrogenofosfato (H₂PO₄⁻).
  2. Segunda ionização:
    H2PO4^- H^+ + HPO4^2-
    O H₂PO₄⁻ perde outro próton, formando o íon hidrogenofosfato (HPO₄²⁻).
  3. Terceira ionização:
    HPO4^2- H^+ + PO4^3-
    Finalmente, o HPO₄²⁻ perde o terceiro próton, formando o íon fosfato (PO₄³⁻).

Passo 4

Agora, vamos determinar se o ácido fosfórico é forte ou fraco. Ácidos fortes são aqueles que ionizam completamente na água, liberando todos os seus prótons. Já os ácidos fracos não ionizam totalmente.
O ácido fosfórico é considerado um ácido fraco, pois ele não doa todos os seus prótons de uma vez e a ionização ocorre em etapas, como mostramos nas reações anteriores.

Passo 5

Vamos calcular o número de oxidação (NOX) dos elementos no H₃PO₄ e nos íons formados. O NOX é uma maneira de indicar a carga de cada átomo em um composto.
  1. Na molécula de H₃PO₄:
    • Hidrogênio (H) sempre tem NOX +1.
    • Oxigênio (O) sempre tem NOX -2.
    • Vamos calcular o NOX do fósforo §.
    A soma dos NOX na molécula deve ser zero:
    3(+1) + x + 4(-2) = 0 3 + x - 8 = 0 x = +5
    Então, o fósforo tem NOX +5 no H₃PO₄.
  2. No íon H₂PO₄⁻:
    • 2 H: 2(+1) = +2
    • 4 O: 4(-2) = -8
    • P: x
    • A carga total é -1:
    2(+1) + x + 4(-2) = -1 2 + x - 8 = -1 x = +5
    O fósforo continua com NOX +5.
  3. No íon HPO₄²⁻:
    • 1 H: +1
    • 4 O: -8
    • P: x
    • Carga total -2:
    (+1) + x + 4(-2) = -2 1 + x - 8 = -2 x = +5
    O fósforo permanece com NOX +5.
  4. No íon PO₄³⁻:
    • 4 O: -8
    • P: x
    • Carga total -3:
    x + 4(-2) = -3 x - 8 = -3 x = +5
    Novamente, o fósforo tem NOX +5.

Resposta

As reações de ionização do ácido fosfórico são:
  1. $ H_3PO_4 \rightarrow H^+ + H_2PO_4^- $
  2. $ H_2PO_4^- \rightarrow H^+ + HPO_4^{2-} $
  3. $ HPO_4^{2-} \rightarrow H^+ + PO_4^{3-} $
O ácido fosfórico é um ácido fraco. Os números de oxidação são:
  • Na H₃PO₄: P = +5, H = +1, O = -2
  • No H₂PO₄⁻: P = +5, H = +1, O = -2
  • No HPO₄²⁻: P = +5, H = +1, O = -2
  • No PO₄³⁻: P = +5, O = -2

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