Na determinação da eficiência de uma resina de troca iônica um analista tomou 1,00 mL de uma solução de Na2 CO3 2,85 mol L^-1 e transferiu para o interior da coluna contendo a resina. Em seguida, adicionou-se água destilada continuamente, eluindo a amostra diretamente em um balão de 100,00 mL. Após esse procedimento, o eluato foi recolhido da coluna, que é o ácido formado pela troca iônica (Na^+ / H^+. Após o analista ter identificado que não havia mais a formação de ácido, interrompeu a saída da coluna e completou o volume do balão com água destilada. Em seguida, foi retirada uma alíquota de 10,00 mL da solução do eluato diluído e titulou com NaOH 0,0937 mol L^-1, tendo sido encontrado um volume de 2,65 mL no ponto final. A partir dos dados obtidos, calcule a eficiência da coluna de troca iônica para a extração de Na^+de uma solução salina.

Passo 1

Entendendo o Problema
Vamos dar uma olhada no que a questão está pedindo. Temos um analista que está testando a eficiência de uma resina de troca iônica para remover íons de sódio ( Na^+) de uma solução salina. Para isso, ele realiza uma série de procedimentos envolvendo a transferência da solução para uma coluna com a resina, eluindo a amostra com água destilada, coletando o eluato e, finalmente, titulando uma alíquota do eluato com hidróxido de sódio ( NaOH).
Conteúdo Envolvido:
  • Troca Iônica
  • Cálculos de Estequiometria
  • Titulação e Cálculos de Concentração
Vamos precisar usar fórmulas de molaridade e entender como a troca iônica funciona para resolver o exercício.

Passo 2

Calculando os Mols de Na2CO3 Inicial
Primeiro, vamos calcular quantos mols de carbonato de sódio ( Na2CO3) foram usados inicialmente.
A concentração da solução é 2,85 , mol,L^-1 e o volume é 1,00 , mL.
Convertendo o volume para litros:
1,00 , mL = 0,00100 , L
Agora, calculamos os mols:
Mols de Na2CO3 = 2,85 , mol,L^-1 times 0,00100 , L = 0,00285 , mol

Passo 3

Determinação dos Mols de Na^+ Inicialmente Presentes
Cada molécula de Na2CO3 libera 2 mols de íons sódio ( Na^+) na solução. Portanto, os mols de Na^+ são:
Mols de Na^+ = 2 times 0,00285 , mol = 0,00570 , mol

Passo 4

Diluição e Titulação do Eluato
Após todo o processo de troca iônica e diluição, uma alíquota de 10,00 , mL foi titulada com NaOH de concentração 0,0937 , mol,L^-1, consumindo 2,65 , mL no ponto final.
Primeiro, calculamos os mols de NaOH usados na titulação:
Mols de NaOH = 0,0937 , mol,L^-1 times 0,00265 , L = 0,0002485 , mol
Como a titulação envolve H+ liberados pela troca iônica, os mols de H+ são igual aos mols de NaOH:
Mols de H^+ = 0,0002485 , mol

Passo 5

Calculando os Mols Totais de H^+ no Eluato Completo
A alíquota titulada foi de 10,00 , mL de uma solução final de 100,00 , mL. Portanto, os mols totais de H^+ na solução completa são:
Mols totais de H^+ = 0,0002485 , mol times 100,00 , mL10,00 , mL = 0,002485 , mol

Passo 6

Relacionando os Mols de H^+ com os Mols de Na^+ Trocar
Na troca iônica, cada mol de Na^+ trocado libera um mol de H^+. Portanto, os mols de Na^+ efetivamente removidos são iguais aos mols de H^+ detectados:
Mols de Na^+ removidos = 0,002485 , mol

Passo 7

Calculando a Eficiência da Coluna de Troca Iônica
A eficiência é dada pela razão entre os mols de Na^+ removidos e os mols iniciais de Na^+, multiplicada por 100%:
Eficiência (%) = ( 0,002485 , mol0,00570 , mol ) times 100% approx 43,6% ê

Resposta

A eficiência da coluna de troca iônica para a extração de Na^+ é de aproximadamente 43,6%.

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