Após receber uma amostra contendo uma mistura de nitratos de
para identificação, um analista teve que dispor de maneira adequada o resíduo da amostra não utilizada. Esse procedimento consiste na precipitação desses metais na forma de seus hidróxidos insolúveis. Sabendo que a concentração de cada cátion era de
, qual o
mínimo da solução para que se inicie a precipitação de cada cátion?
Dados:
Dados:
Passo 1
Beleza, vamos resolver esse exercício juntos! O problema fala sobre a precipitação de três metais diferentes na forma de hidróxidos insolúveis: Cobalto (III), Ferro (III) e Magnésio. A gente precisa descobrir qual é o pH mínimo necessário para começar a formar esses hidróxidos a partir de uma solução onde cada cátion está na concentração de
. Para isso, vamos usar o conceito de produto de solubilidade (
) e entender como o pH influencia na precipitação.
Passo 2
Primeiro, vamos lembrar que o pH da solução está relacionado à concentração de íons hidroxila (
). Quando o pH aumenta, a concentração de
também aumenta, o que pode levar à precipitação dos hidróxidos metálicos quando a concentração de
atinge um certo valor crítico.
Passo 3
O produto de solubilidade (
) nos diz o quanto de um sólido pode se dissolver em água antes de começar a formar precipitado. A equação geral para a precipitação de um hidróxido metálico
é:
Onde:
-
é o produto de solubilidade. -
é a concentração do cátion metálico. -
é a concentração de íons hidroxila. -
é o número de íons que se combinam com o cátion.
Passo 4
Vamos resolver isso para cada metal. Primeiro, precisamos rearranjar a equação para encontrar a concentração de
que causa a precipitação:
Depois, com a concentração de
, podemos encontrar o pOH usando:
E finalmente, lembrando que:
Podemos achar o pH.
Passo 5
Vamos começar com o primeiro metal: Ferro (III). A fórmula do hidróxido de ferro é
. Aqui,
porque temos três íons
. A concentração do cátion é
e
.
Aplicando a fórmula:
Agora, calculamos o pOH:
E então, o pH:
Passo 6
Agora, vamos para o Cobalto (III), com a fórmula
. Novamente,
, concentração do cátion
e
.
Aplicando a fórmula:
Calculando o pOH:
E o pH:
Passo 7
Por último, vamos ao Magnésio, com a fórmula
. Aqui,
, a concentração do cátion é
e
.
Usando a fórmula:
Calculando o pOH:
E o pH:
Resposta
O
mínimo necessário para iniciar a precipitação é:
- Ferro (III):
- Cobalto (III):
- Magnésio: