Um analista coletou amostra de água do mar próximo a um naufrago da decada de 1930, estando a 20 m de profundidade, para averiguar a possibilidade de elevada concentração de íons de ferro (III) o que poderia causar a poluição das águas ao seu derredor. Seria possível ocorrer a tal poluição? ( ) SIM ou ( ) NÃO. Se a resposta for NÃO ou SIM, então justificar com os cálculos para responder o que segue:
(OBS.: kps(Fe(III))=3,8x10-38 - A REAÇÃO DE CORROSÃO É DE CINÉTICA LENTA)
b) Fornecer o pH para o início da precipitação.
(OBS.: kps(Fe(III))=3,8x10-38 - A REAÇÃO DE CORROSÃO É DE CINÉTICA LENTA)
b) Fornecer o pH para o início da precipitação.
Passo 1
Beleza, vamos lá! O exercício nos apresenta uma situação em que um analista coletou uma amostra de água do mar a 20 metros de profundidade perto de um naufrago da década de 1930. O objetivo é verificar se há uma concentração elevada de íons de ferro (III) que poderia poluir as águas ao redor. Para resolver isso, vamos usar conceitos de Química, principalmente sobre Produto de Solubilidade (Kps) e pH. Precisamos entender como o ferro (III) se comporta na água e em que condições ele pode precipitar, causando poluição.
Passo 2
Primeiro, vamos entender o que é o Produto de Solubilidade (Kps). O Kps é uma constante que indica o quanto de uma substância pode se dissolver em água antes de começar a formar um sólido, ou seja, precipitar. No nosso caso, temos o Kps do Fe(III) dado por:
Esse valor é extremamente baixo, o que significa que o Fe(III) forma facilmente precipitados sólidos, mesmo em baixas concentrações.
Passo 3
Agora, para determinar se a poluição é possível, precisamos analisar se as condições da água permitem que o Fe(III) permaneça dissolvido ou se ele vai precipitar. A reação que ocorre é a seguinte:
O Kps dessa reação é:
Como o Kps é muito pequeno, mesmo uma pequena concentração de íons hidroxila (
) pode fazer com que o Fe(III) precipite.
Passo 4
Para saber se a poluição pode ocorrer, precisamos verificar se a concentração de
na água é suficiente para que o produto
exceda o Kps. Se isso acontecer, o Fe(III) vai começar a precipitar, indicando potencial poluição.
Passo 5
Além disso, o enunciado menciona que a reação de corrosão é de cinética lenta, ou seja, mesmo que termodinamicamente seja favorável para a formação do precipitado, o processo ocorre de forma lenta. Isso significa que, na prática, a precipitação pode não ser imediata, mas a longo prazo, há risco de poluição.
Passo 6
Agora, vamos para a parte b) do exercício: Fornecer o pH para o início da precipitação. Para isso, vamos relacionar o Kps com o pH da água.
Sabemos que:
Queremos encontrar o pH em que ocorre a precipitação, ou seja, quando
. Assumindo uma concentração inicial de
, podemos calcular o
e, consequentemente, o pH.
Resposta
Sim, é possível ocorrer poluição das águas ao redor devido à elevada concentração de íons de ferro (III). Além disso, o pH para o início da precipitação do Fe(III) pode ser calculado utilizando a relação $ K_{ps} = [Fe{3+}][\text{OH}-]^3
_3$.