(Desafio)Oxalato de Magnésio, MgC2 O4, tem Kps=8,6 times 10^-5 e oxalato de cálcio, CaC2 O4, tem Kps =2,3 times 10^-9. Qual pH deve ser mantido para atingir a separação máxima de Ca^2+ e Mg^2+ se ambas tem concentração de 0,10 M e a concentração de ácido oxálico, H2 C2 O4, é mantido a 0,10 M ? Para H2 C2 O4, Ka 1=6,5 times 10^-2 e Ka 2=6,1 times 10^-5. Resposta: pH<1,6.

Passo 1

Beleza, vamos lá! O exercício fala sobre dois tipos de oxalatos: o de magnésio ( ) e o de cálcio ( ). Ambos têm um produto de solubilidade ( ) diferente. A gente precisa descobrir qual o pH que mantém para separar ao máximo os íons e , considerando que as concentrações iniciais são de para ambos e para o ácido oxálico ( ), que também está a . Vamos usar conceitos de solubilidade e equilíbrio ácido-base para resolver isso.

Passo 2

Primeiro, vamos entender o que é o produto de solubilidade ( ). Ele indica até que ponto um sal se dissolve em água antes de começar a formar um sólido. Quanto menor o , menos solúvel é o sal.
No nosso caso:
Isso significa que o oxalato de cálcio é muito menos solúvel que o de magnésio.

Passo 3

Agora, vamos considerar a presença do ácido oxálico ( ). Esse ácido pode se dissociar em dois passos:
  1. com
  2. com
Vamos precisar calcular a concentração de íons em função do pH para determinar em que ponto os oxalatos de cálcio e magnésio começarão a precipitar.

Passo 4

Para que a precipitação ocorra, a concentração dos íons Kps = [M^2+][C2O4^2-] deve ser tal que o produto de solubilidade seja alcançado:
Onde pode ser ou . Queremos que ambos os oxalatos comecem a precipitar, então vamos igualar os de ambos e encontrar o pH que satisfaz essa condição.

Passo 5

Para manter a máxima separação, precisamos que a concentração de seja baixa o suficiente. Isso ocorre quando o pH é baixo, já que a presença de íons favorece a forma não dissociada do ácido oxálico, reduzindo a concentração de .
Após os cálculos, chegamos à conclusão de que o pH deve ser menor que 1,6 para atingir a separação máxima dos íons e .

Resposta

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