Qual deverá ser a faixa de pH que permite a separação dos íons de através da precipitação com em uma solução de cada íon? Considere que a concentração de em uma solução saturada seja

Passo 1

Beleza, vamos lá! Primeiramente, o que a gente precisa fazer aqui é descobrir em qual faixa de pH dá pra separar os íons de Cd²⁺ e Ni²⁺ usando ácido sulfídrico (H₂S). A gente tem uma solução com 0,2 mol/L de cada íon e H₂S com 0,1 mol/L. Para resolver isso, vamos usar conceitos de solubilidade e como o pH influencia na precipitação desses íons.

Passo 2

Primeiro, precisamos entender que o H₂S é um ácido fraco que pode se dissociar de duas maneiras:
Essa dissociação é afetada pelo pH da solução. Em pH baixo, temos mais H₂S não dissociado, e conforme o pH aumenta, mais S²⁻ está disponível para reagir com os íons metálicos e formar precipitados.

Passo 3

Agora, vamos precisar das constantes de solubilidade (Ksp) para os sulfetos de Cd e Ni. Supondo que temos os valores:
Esses valores nos dizem quão facilmente cada sulfeto se dissolve na água. Quanto menor o Ksp, menos solúvel é o composto, ou seja, ele tende a precipitar mais facilmente.

Passo 4

Vamos relacionar a concentração de S²⁻ com o pH. Sabemos que a concentração de H₂S na solução é 0,1 mol/L. A partir das reações de dissociação, a concentração de S²⁻ depende do pH:
Onde é a constante de dissociação para a segunda etapa. Para simplificar, vamos considerar que a concentração de S²⁻ é inversamente proporcional ao aumento do pH.

Passo 5

Para cada metal, usamos a expressão do Ksp:
Queremos que CdS precipite, mas NiS não. Então, para CdS:
Para NiS, queremos que não precipite, então:

Passo 6

Agora, vamos relacionar a concentração de S²⁻ com o pH. Sabendo que:
E que:
Queremos encontrar o pH onde:
Resolvendo para o pH, encontramos que a faixa de pH que permite a separação é entre aproximadamente 2,0 e 2,2.

Resposta

A faixa de pH que permite a separação dos íons e é aproximadamente entre 2,0 e 2,2.

Exercícios relacionados

Íons cromato são adicionados à uma solução contendo de de e 0,050 mol/ de .
Pergunta-se:
a) Qual a ordem de precipitação dos cromatos? R. e
b) Que porcentagem do íon precipitou quando inicia a precipitação do segundo precipitado? R.
c) Essa separação é possível? R. sim
Faça o balanceamento da equação a seguir:
Calcular o Kps do AgCl , sabendo que a a solução saturada contém deste sal por litro. R. 1,58×10
Faça o balanceamento da equação a seguir: