Calcule a solubilidade do sulfeto de níquel 2 em solução tampão de pH igual a 3. Dados KPS igual a 2,0 vezes 10^-11 KA1 igual a 1 vezes 10^7 e KA2 igual a 1,3 vezes 10^-13

Passo 1

Primeiro, vamos entender o que a questão está pedindo. Precisamos calcular a solubilidade do sulfeto de níquel (NiS) em uma solução tampão com pH igual a 3. Para isso, vamos precisar das constantes de solubilidade ( Ksp) e das constantes de dissociação ácida ( KA1 e KA2).
Aqui estão os dados fornecidos:
  • Ksp do NiS = 2,0 times 10^-11
  • KA1 = 1 times 10^7
  • KA2 = 1,3 times 10^-13
Vamos usar esses valores para encontrar a solubilidade do NiS na solução tampão.

Passo 2

Vamos começar lembrando que o produto de solubilidade ( Ksp) é dado pela reação de dissolução do NiS:
NiS rightarrow Ni^2+ + S^2-
O Ksp é:
Ksp = [Ni^2+][S^2-] = 2,0 times 10^-11
Queremos encontrar a concentração de S^2- na solução tampão de pH 3.

Passo 3

Como estamos em uma solução tampão, a concentração de íons H^+ é conhecida pelo pH:
pH = 3 Rightarrow [H^+] = 10^-3 , mol/L
A relação entre H^+ e S^2- é importante porque S^2- pode reagir com H^+ para formar espécies como HS^- e H2S.

Passo 4

Considerando as etapas de protonação da sulfeto de níquel, temos:
S^2- + H^+ rightarrow HS^-
HS^- + H^+ rightarrow H2S
As constantes de dissociação ácida são:
  • KA1 = 1 times 10^7
  • KA2 = 1,3 times 10^-13

Passo 5

Vamos focar na primeira etapa de protonação, pois a segunda constante ( KA2) é muito pequena, indicando que HS^- não se protona significativamente em pH 3.
A reação relevante é:
S^2- + H^+ rightarrow HS^-
A constante dessa reação ( K) está relacionada a KA1 pela relação:
K = 1KA1 = 11 times 10^7 = 1 times 10^-7

Passo 6

Usando o princípio de Le Chatelier, a presença de H^+ desloca a reação para a formação de HS^-. Portanto, a concentração de S^2- será menor do que seria em água pura.
Vamos definir a solubilidade de NiS como s, então:
[Ni^2+] = s
[S^2-] = s - x (onde x é a quantidade de S^2- que rea>= com H^+) é
Mas, devido ao K pequeno, x será aproximadamente igual a s, então podemos simplificar:
[S^2-] approx K [H^+]1

Passo 7

Substituindo os valores conhecidos:
[S^2-] approx 1 times 10^-7 times 10^-3 = 1 times 10^-10 , mol/L

Passo 8

Agora, voltamos ao Ksp:
Ksp = [Ni^2+][S^2-] = s times 1 times 10^-10 = 2,0 times 10^-11
Resolvendo para s:
s = 2,0 times 10^-111 times 10^-10 = 0,2 , mol/L

Resposta

A solubilidade do sulfeto de níquel (NiS) em solução tampão de pH 3 é de 0,2 mol/L.

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