Considere a precipitação do Al(OH)3 a partir de uma solução de Al ^13+ com concentração 0,015 mol L^-1. (a) Qual deve ser o pH para iniciar a precipitação? (b) Em qual pH a precipitação é completa? Kps=3,0 times 10^-34.

Passo 1

Vamos analisar o enunciado do exercício. Temos uma solução de íons de alumínio ( ) com concentração de . A questão envolve determinar o pH necessário para iniciar e completar a precipitação de . Para resolver isso, vamos utilizar o conceito de produto de solubilidade ( ).

Passo 2

Primeiro, vamos entender o que é o produto de solubilidade ( Kps = [Al^3+] times [OH^-]^3 ). Ele representa o produto das concentrações dos íons em solução no ponto de saturação, ou seja, quando a solução está prestes a ou já começa a formar um sólido precipitado. A equação para é:

Passo 3

Para iniciar a precipitação, queremos encontrar o pH em que o produto das concentrações dos íons ( [OH^-]^3 = Kps[Al^3+] ) iguala o [OH^-]^3 = 3,0 times 10^-340,015 = 2,0 times 10^-32 . Vamos rearranjar a equação para encontrar a concentração de íons hidroxila :
Substituindo os valores conhecidos:

Passo 4

Agora, vamos encontrar [OH^-] = raiz[3]2,0 times 10^-32 approx 1,26 times 10^-11 , mol , L^-1 tirando a raiz cúbica de :

Passo 5

Para encontrar o pH, primeiro calculamos o pOH usando a relação:
pOH = -log[OH^-]
Substituindo pOH approx -log(1,26 times 10^-11) approx 10,90 :

Passo 6

Sabemos que:
pH + pOH = 14
Então, podemos encontrar o pH:
pH = 14 - pOH = 14 - 10,90 = 3,10

Resposta

(a) O pH necessário para iniciar a precipitação de [Al^3+] times [OH^-]^3 = Kps é aproximadamente 3,10.
(b) Para a precipitação ser completa, todo o presente na solução deve reagir com os íons hidroxila. Isso ocorre quando o pH é suficientemente alto para garantir que seja grande o suficiente para remover todo o via precipitação.
Usando a mesma equação do :
Para completa precipitação, assumimos que é praticamente zero, o que implica que praticamente todo foi removido da solução. Isso ocorre quando o excesso de é tal que a reação de precipitação é totalmente favorecida.
Portanto, o pH para a precipitação completa deve ser significativamente maior que 3,10. Na prática, valores de pH entre 5,00 a 6,00 garantem a completa precipitação de .

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