Com base no equilíbrio químico apresentado acima e demais informações:
a- Calcular o valor da concentração em matéria do íon cálcio
no equilíbrio em ausência do íon comum, na forma de
.
b- Proceder ao mesmo cálculo, quando em presença do
em excesso de
.
c- Comparando os valores de [Ca
] obtidos, a partir dos dois cálculos, com que base se poderia explicar tal diferença em tal concentração?
a- Calcular o valor da concentração em matéria do íon cálcio
b- Proceder ao mesmo cálculo, quando em presença do
c- Comparando os valores de [Ca
Passo 1
Beleza, vamos resolver esse exercício sobre equilíbrio químico envolvendo íons cálcio e sulfato. A gente vai precisar entender um pouco sobre solubilidade e como a presença de íons comuns pode afetar a concentração dos íons em solução. Vamos calcular a concentração do íon cálcio (
) em duas situações: sem a presença do íon comum (
) e com esse íon presente em excesso. No final, vamos comparar os resultados e entender por que eles diferem.
Passo 2
Primeiro, vamos considerar a dissolução do sulfato de cálcio (
) em água. A reação de dissolução é:
O produto de solubilidade (
) para essa reação é dado por:
Vamos usar o valor de
para o sulfato de cálcio, que é aproximadamente
.
Passo 3
Parte a: Calcular a concentração de
sem a presença do íon comum (
).
Como não temos íons sulfato (
) vindos de outra fonte, a concentração de
será igual à concentração de
, já que para cada mol de
que se dissolve, produz um mol de
e um mol de
.
Vamos chamar a concentração de
de
. Então:
Substituindo no
:
Passo 4
Parte b: Calcular a concentração de
com
em excesso de
.
A presença de
adiciona íons sulfato (
) extras à solução. Vamos chamar essa concentração adicional de
.
Agora, a concentração total de
será a soma da proveniente da dissolução de
(
) e da proveniente do
(
):
O
ainda é:
Substituindo:
Como
é muito maior que
(que esperamos ser pequeno), podemos aproximar
:
Passo 5
Parte c: Comparar os valores de
obtidos e explicar a diferença.
No item a, obtivemos
sem a presença do íon comum. Já no item b, com
presente,
.
A concentração de
diminuiu quando adicionamos
. Isso acontece por causa do Efeito do Íon Comum, que ocorre quando um íon presente no equilíbrio é adicionado de outra fonte. Aqui, o
do
aumenta a concentração de íons sulfato na solução, deslocando o equilíbrio para a esquerda segundo o princípio de Le Chatelier. Como resultado, menos
se dissolve, diminuindo a concentração de
.
Resposta
a)
b)
c) A concentração de diminuiu devido ao Efeito do Íon Comum causado pelo excesso de
, que aumenta a concentração de
na solução, deslocando o equilíbrio de dissolução de
para a esquerda.
b)
c) A concentração de