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Enunciado

Química - Princípios de Química: Questionando a Vida Moderna e o Meio Ambiente - 5ª Edição - Peter Atkins, Loretta Jones e Leroy Laverman- Ed: 5º - Capítulo 11.1 - Ex. 40

Escreva a equação do equilíbrio de transferência de prótons de cada um dos seguintes bases fracas e dê a expressão da constante de basicidade K b . Identifique o base ácido, escreva a equação apropriada para a transferência de prótons e escreva a expressão da constante de acidez K a . (a) ( C H 3 ) 2 N H   ( d i m e t i l a m i n a ); (b) C 14 H 10 N 2   ( n i c o t i n a ) ; (c) C 6 H 5 N H 2   ( a n i l i n a )

Passo 1

Oi, galerinha! Tudo bom? Vamos relembrar um dos conceitos de ácido!

Segundo Brønsted, ácido é um doador de prótons e base um receptor de prótons, e todo ácido e base possuem seu conjugado.

De um modo geral, a equação de equilíbrio para transferência de prótons da base conjugada, pode ser escrita como o exemplo abaixo.

A a q - + H 2 O l ⇌ H A a q + O H a q -

Aqui temos o A - atuando como base, pois recebe um próton da água, e seu ácido conjugado é H A ; e H 2 O como ácido, pois doa um próton para A - , e O H - como base conjugada.

Como na reação acima temos a liberação de hidroxila, podemos escrever sua constante de basicidade assim:

K b = H A ∙ O H - A -

Já a equação de equilíbrio para transferência de prótons de um ácido, pode ser escrita como o exemplo abaixo.

H A a q + H 2 O l ⇌ A a q - + H 3 O a q +  

Note que aqui temos o H A atuando como ácido e sua base conjugada é A - ; e H 2 O como base e H 3 O + como ácido conjugado. E sua constante de acidez é:

K a = A - ∙ H 3 O + H A

Agora vamos ter que escrever essas equação para cada um dos exemplos!

Dica: As aminas são substâncias básicas, pois seu nitrogênio possui um par de elétrons disponível para receber o próton!

Passo 2

  1. Para a dimetilamina teremos:

    2. ( C H 3 ) 2 N H ( a q )   + H 2 O l ⇌ ( C H 3 ) 2 N H 2 a q +   + O H a q -

    Á c i d o = H 2 O

    B a s e   c o n j u g a d a = O H -

    B a s e = ( C H 3 ) 2 N H  

    Á c i d o   c o n j u g a d o = ( C H 3 ) 2 N H 2 +

    K b = ( C H 3 ) 2 N H 2 +   ∙ [ O H - ] ( C H 3 ) 2 N H

    Passo 3

    ( C H 3 ) 2 N H a q + H 2 O l ⇌ ( C H 3 ) 2 N H a q - + H 3 O a q +

    Á c i d o = ( C H 3 ) 2 N H

    B a s e   c o n j u g a d a = H 2 O

    B a s e = ( C H 3 ) 2 N H -

    Á c i d o   c o n j u g a d o = ( C H 3 ) 2 N H  

    K a = ( C H 3 ) 2 N H -   ∙ H 3 O + ( C H 3 ) 2 N H

    Passo 4

  2. Para a nicotina teremos:

C 14 H 10 N 2 ( a q )   + H 2 O l ⇌ C 14 H 11 N 2 a q +   + O H a q -

Á c i d o = H 2 O

B a s e   c o n j u g a d a = O H -

B a s e = C 14 H 10 N 2

Á c i d o   c o n j u g a d o = C 14 H 11 N 2 +  

K b = C 14 H 11 N 2 +   ∙ [ O H - ] C 14 H 10 N 2

Passo 3

C 14 H 10 N 2 ( a q ) + H 2 O l ⇌ C 14 H 9 N 2 a q - + H 3 O a q +

Á c i d o = C 14 H 10 N 2

B a s e   c o n j u g a d a = C 14 H 9 N   2 -

B a s e = H 2 O  

Á c i d o   c o n j u g a d o = H 3 O +  

K a = C 14 H 9 N 2 - ∙ H 3 O + C 14 H 10 N 2

Passo 4

(c) Para anilina teremos:

C 6 H 5 N H 2 ( a q )   + H 2 O l ⇌ C 6 H 5 N H 3 a q +   + O H a q -

Á c i d o = H 2 O

B a s e   c o n j u g a d a = O H -

B a s e = C 6 H 5 N H 2

Á c i d o   c o n j u g a d o = C 6 H 5 N H 3   +  

K b = C 6 H 5 N H 3 +   ∙ [ O H - ] C 6 H 5 N H 2

Passo 5

C 6 H 5 N H 2 ( a q )   + H 2 O l ⇌ C 6 H 5 N H ( a q ) - + H 3 O a q +

B a s e = H 2 O

Á c i d o   c o n j u g a d a = H 3 O +

Á c i d o = C 6 H 5 N H 2

B a s e   c o n j u g a d o = C 6 H 5 N H -

K a = C 6 H 5 N H - ∙ H 3 O + C 6 H 5 N H 2

Resposta

Ei, a resposta está no passo a passo :)

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