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
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:
-
Primeira ionização:Aqui, o H₃PO₄ perde um próton, formando o íon di-hidrogenofosfato (H₂PO₄⁻).
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Segunda ionização:O H₂PO₄⁻ perde outro próton, formando o íon hidrogenofosfato (HPO₄²⁻).
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Terceira ionização: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.
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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:Então, o fósforo tem NOX +5 no H₃PO₄. -
No íon H₂PO₄⁻:
- 2 H: 2(+1) = +2
- 4 O: 4(-2) = -8
- P: x
- A carga total é -1:
O fósforo continua com NOX +5. -
No íon HPO₄²⁻:
- 1 H: +1
- 4 O: -8
- P: x
- Carga total -2:
O fósforo permanece com NOX +5. -
No íon PO₄³⁻:
- 4 O: -8
- P: x
- Carga total -3:
Novamente, o fósforo tem NOX +5.
Resposta
As reações de ionização do ácido fosfórico são:
- $ H_3PO_4 \rightarrow H^+ + H_2PO_4^- $
- $ H_2PO_4^- \rightarrow H^+ + HPO_4^{2-} $
- $ 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