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Considere o íon
em solução aquosa como analito. Neste caso não podemos isolar o íon por filtração porque o
está dissolvido na matriz da solução. Uma alternativa é medir a massa do analito após a sua conversão para uma forma sólida. Um par de eletrodos de Pt pode ser suspenso na solução com potencial positivo e tempo suficientes, forçando a reação a se completar conforme
O íon
oxida-se em solução produzindo o
e deposita-se no eletrodo de Pt servindo como ânodo. A pesagem do eletrodo de Pt antes e depois de aplicar o potencial, a diferença nas duas medidas fornece a massa de
e, estequiometricamente, pode-se calcular a massa de
.
Considere o íon
Passo 1
Beleza, vamos lá! O enunciado fala sobre como medir a quantidade de íons de chumbo (
) em uma solução aquosa. A ideia é transformar esses íons dissolvidos em uma forma sólida, que é mais fácil de pesar. Para isso, usamos uma reação química que converte o
em dióxido de chumbo (
) sólido. Vamos precisar entender um pouco de química de reações de oxidação e redução, além de stoquiometria para calcular as massas envolvidas.
Passo 2
Primeiro, vamos olhar a reação química que acontece:
Nessa reação, o íon de chumbo (
) reage com a água para formar dióxido de chumbo sólido (
), hidrogênio gasoso (
) e íons hidronium (
). O
se deposita no eletrodo de platina (Pt) que está servindo como ânodo.
Passo 3
O que acontece na prática é que aplicamos um potencial elétrico positivo nos eletrodos de Pt imersos na solução. Isso força a reação a acontecer, oxidando o
e formando o
sólido no eletrodo. Como resultado, a massa do eletrodo aumenta, já que o
está se depositando nele.
Passo 4
Para descobrir quanto
havia na solução, medimos a massa do eletrodo de Pt antes e depois da reação. A diferença de massa corresponde à massa de
formada. Com essa massa, a gente usa a estequiometria da reação para calcular quantos moles de
foram formados e, consequentemente, quantos moles de
estavam na solução inicialmente.
Passo 5
Vamos detalhar a parte stoquiométrica. A reação mostra que 1 mol de
gera 1 mol de
. Então, se sabemos quantos moles de
foram formados a partir da massa medida, esse número será igual aos moles de
que estavam na solução.
Para calcular a massa, usamos a fórmula:
Primeiro, calculamos a massa molar do
:
- Massa molar do Pb: aproximadamente 207,2 g/mol
- Massa molar do O: aproximadamente 16,0 g/mol
- Então,
tem massa molar de g/mol
Passo 6
Agora, suponha que a diferença de massa do eletrodo seja, por exemplo, 0,4784 g de
. Para achar os moles:
Como 1 mol de
gera 1 mol de
, temos também 0,002 mol de
inicialmente na solução.
Passo 7
Por fim, para encontrar a massa de
na solução:
- Massa molar do
é a mesma do Pb: 207,2 g/mol
Então:
Resposta
A massa de íons
presente na solução é de aproximadamente 0,4144 gramas.