O complexante etilenodiamina
(en) é adicionado a uma solução de cobre(II) com concentração inicial de
. Sabendo que o complexo formado é
e
, calcule a concentração de equilíbrio de
e de etilenodiamina.
Passo 1
Entendendo o Problema e o Conteúdo Envolvido
Vamos lá, amigo! Temos uma solução de cobre(II) com uma concentração inicial de
. A gente adiciona um complexo chamado etilenodiamina, que aqui está representado como
, que vamos chamar de en. Quando adicionamos esse en à solução de cobre, eles reagem formando um complexo chamado
. A constante de formação dessa reação,
, é super grande:
. Nosso objetivo é descobrir qual será a concentração de íons cobre(II) (
) e de etilenodiamina (en) quando o sistema atingir o equilíbrio.
Matéria Envolvida:
- Química de Complexos
- Constante de Formação (
) - Equilíbrio Químico
O que vamos precisar:
- Entender a fórmula da constante de formação.
- Aplicar o princípio de equilíbrio para resolver as concentrações finais.
Passo 2
Escrevendo a Equação de Formação do Complexo
Primeiro, vamos escrever a equação da reação de formação do complexo:
Aqui, um íon cobre(II) reage com duas moléculas de en para formar o complexo
.
Passo 3
Expressando a Constante de Formação (
)
A constante de formação,
, é dada por:
Isso significa que
relaciona as concentrações dos produtos e reagentes no equilíbrio.
Passo 4
Analisando a Grandeza de
Olha só,
é um número enormemente grande! Isso nos diz que, no equilíbrio, quase tudo vai virar o complexo
, e a concentração de
vai ficar quase zero.
Passo 5
Calculando a Concentração de
no Equilíbrio
Como
é tão grande, praticamente todo o
é convertido no complexo. Portanto:
Mas, para ser mais preciso, podemos considerar uma quantidade muito pequena:
Como não temos a concentração inicial de en, vamos assumir que ela está em excesso e não é significativamente alterada. Assim, podemos simplificar dizendo que:
Passo 6
Determinação da Concentração de Etilenodiamina (en) no Equilíbrio
Sabendo que cada molécula de
consome duas moléculas de en, a redução na concentração de en será:
Então, se a concentração inicial de en era, por exemplo,
, a concentração no equilíbrio será:
Como assumimos que en está em excesso, essa redução é desprezível, então:
Resposta
No equilíbrio, a concentração de
é aproximadamente
e a concentração de etilenodiamina (en) permanece praticamente inalterada em
.
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e)
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f.
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