A constante de distribuição ( K ) de iodo (
) entre água e um dado solvente orgânico é igual a 85. Visando a eliminação de interferentes presentes em uma solução aquosa de iodo
(volume total de 20,0 mL), foi realizado um procedimento de extração de iodo usando o solvente orgânico citado inicialmente. Com base nos dados acima responda: a) Calcule a concentração de iodo restante na fase aquosa após extrações com uma, duas e três porções de 10,0 mL do solvente orgânico. b) Calcule agora a concentração restante após extração sequencial com cinco porções de
de solvente (volume total de 20 mL ). c) Qual seria a eficiência de uma extração empregando apenas 1,0 mL de solvente orgânico como extrator?
Passo 1
Beleza, vamos entender o que está rolando! A gente tem uma solução aquosa de iodo (
) com concentração de
e volume total de 20,0 mL. Queremos separar o iodo dessa água usando um solvente orgânico, que tem uma constante de distribuição (
) igual a 85. A constante de distribuição nos ajuda a saber como o iodo se divide entre a água e o solvente orgânico durante a extração. Para resolver isso, precisamos usar a fórmula do equilíbrio de distribuição:
Vamos calcular a concentração de iodo que sobra na água após várias extrações com o solvente orgânico.
Passo 2
Primeiro, vamos lembrar que toda vez que fazemos uma extração, parte do iodo passa para o solvente orgânico. A quantidade que fica na água diminui a cada extração. A fórmula para calcular a concentração após cada extração é:
Onde:
-
é a concentração de iodo na água após a extração. -
é a concentração antes da extração. -
é a constante de distribuição (85). -
é o volume do solvente orgânico usado na extração. -
é o volume da fase aquosa (20,0 mL).
Vamos aplicar essa fórmula para uma, duas e três extrações com 10,0 mL do solvente.
Passo 3
Primeira extração (10,0 mL de solvente):
Segunda extração (mais 10,0 mL de solvente):
Agora, a concentração na água antes da segunda extração é
. Aplicando a fórmula novamente:
Terceira extração (mais 10,0 mL de solvente):
Agora, com a concentração
na água:
Resposta
Após uma, duas e três extrações com porções de 10,0 mL do solvente orgânico, as concentrações de iodo restantes na fase aquosa são aproximadamente
,
e
, respectivamente.