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.
g) Ácido carbônico

Passo 1

Beleza, vamos resolver a questão sobre o ácido carbônico! A gente vai precisar entender como ele se ioniza na água, descobrir se ele é um ácido forte ou fraco, e ver os números de oxidação dos elementos envolvidos. Para isso, vamos usar conceitos de química de ácidos e bases, além de regras para determinar os estados de oxidação.

Passo 2

Primeiro, vamos escrever a reação de ionização do ácido carbônico na água. O ácido carbônico ( ceH2CO3) é um ácido que pode doar prótons ( ceH+) para a água. A ionização ocorre em duas etapas porque o ácido carbônico tem dois hidrogênios que podem ser liberados.
A primeira ionização é:
ceH2CO3 (aq) <=> H+ (aq) + HCO3^- (aq)
Aqui, o ácido carbônico libera um próton, formando o íon bicarbonato ( ceHCO3^-).
A segunda ionização é:
ceHCO3^- (aq) <=> H+ (aq) + CO3^2- (aq)
Nesta etapa, o íon bicarbonato libera outro próton, formando o íon carbonato ( ceCO3^2-).

Passo 3

Agora, vamos determinar se o ácido carbônico é forte ou fraco. Ácidos fortes ionizam completamente na água, enquanto ácidos fracos ionizam parcialmente. O ácido carbônico é considerado um ácido fraco, pois ele não libera todos os seus prótons na solução aquosa. Isso significa que, em equilíbrio, existe uma quantidade significativa de ácido não ionizado.

Passo 4

Vamos calcular os estados de oxidação (NOX) dos elementos presentes no ácido carbônico, nos íons formados e nos compostos. Primeiramente, olhemos para a estrutura do ceH2CO3:
  • Hidrogênio ( ceH) geralmente tem NOX +1.
  • Oxigênio ( ceO) geralmente tem NOX -2.
  • Carbono ( ceC) vai ter seu estado de oxidação calculado.
Na molécula de ceH2CO3:
2(+1) + C + 3(-2) = 0 Rightarrow 2 + C -6 = 0 Rightarrow C = +4
Então, o carbono tem NOX +4.
Nos íons formados:
  • No ceHCO3^-:
    • Hidrogênio: +1
    • Carbono: +4
    • Oxigênio: -2 cada
    +1 + (+4) + 3(-2) = -1
  • No ceCO3^2-:
    • Carbono: +4
    • Oxigênio: -2 cada
    +4 + 3(-2) = -2

Passo 5

Resumindo, fizemos tudo passo a passo: escrevemos as reações de ionização do ácido carbônico, determinamos que ele é um ácido fraco e calculamos os estados de oxidação dos elementos e dos íons envolvidos.

Resposta

O ácido carbônico ioniza-se da seguinte forma:
ceH2CO3 (aq) <=> H+ (aq) + HCO3^- (aq)
ceHCO3^- (aq) <=> H+ (aq) + CO3^2- (aq)
O ácido carbônico é um ácido fraco. Os estados de oxidação são:
  • Na ceH2CO3:
    • H: +1
    • C: +4
    • O: -2
  • No ceHCO3^-:
    • H: +1
    • C: +4
    • O: -2
  • No ceCO3^2-:
    • C: +4
    • O: -2

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