É possível separar cobre e cádmio por precipitação fracionada com
através do controle da concentração de íons
? E manganês e níquel? Assuma que cada cátion esteja presente na concentração de 0,1 mol/L e que solução esteja saturada com
e
não,
e
sim.
Passo 1
Beleza, vamos entender o que a questão está pedindo. Temos uma solução com íons de cobre (Cu²⁺), cádmio (Cd²⁺), manganês (Mn²⁺) e níquel (Ni²⁺), cada um na concentração de 0,1 mol/L. A solução está saturada com sulfeto de hidrogênio (H₂S). A pergunta é: dá para separar o cobre e o cádmio usando precipitação fracionada com H₂S controlando a concentração de íons H⁺? E o mesmo vale para manganês e níquel?
Para resolver isso, vamos precisar entender um pouco sobre precipitação fracionada, produtos de solubilidade (Ksp) e como o pH (concentração de H⁺) influencia a formação de sulfetos metálicos.
Passo 2
Primeiro, vamos falar sobre precipitação fracionada. Esse é um método onde adicionamos um reagente, no caso H₂S, para formar um precipitado com certos íons metálicos presentes na solução. A ideia é que diferentes metais formam precipitados em diferentes condições, especialmente dependendo do pH da solução.
Passo 3
Agora, sobre o H₂S. Quando o H₂S se dissolve em água, ele se ioniza parcialmente formando íons H⁺ e HS⁻:
A concentração de H⁺ (pH) vai afetar a quantidade de íons HS⁻ disponíveis para reagir com os íons metálicos.
Passo 4
Vamos considerar os produtos de solubilidade (Ksp) dos sulfetos dos metais envolvidos. O Ksp indica o quanto um composto pode se dissolver em água. Quanto menor o Ksp, menos solúvel é o precipitado, ou seja, mais fácil ele forma.
Por exemplo:
- Sulfeto de Cobre (CuS): Ksp baixo, tende a precipitar facilmente.
- Sulfeto de Cádmio (CdS): Ksp também baixo, mas diferente do CuS.
- Sulfeto de Manganês (MnS) e Sulfeto de Níquel (NiS): Ksp varia, influenciando a ordem de precipitação.
Passo 5
Controlando o pH, conseguimos ajustar a quantidade de íons HS⁻ disponíveis. Em pHs mais baixos (mais ácido), há menos HS⁻, dificultando a formação de sulfetos. Em pHs mais altos (mais básico), há mais HS⁻, facilitando a precipitação dos sulfetos metálicos.
Passo 6
Para separar Cu²⁺ e Cd²⁺, precisamos encontrar um pH onde um deles precipite enquanto o outro ainda está solúvel. Supondo que o CuS precipita em pH mais baixo que o CdS, podemos ajustar o pH para precipitar primeiro o CuS e depois, aumentando o pH, precipitar o CdS.
Passo 7
O mesmo vale para Mn²⁺ e Ni²⁺. Ajustando o pH, podemos fazer com que o MnS precipite primeiro devido a seu Ksp diferente, e depois precipitar o NiS ao aumentar o pH.
Resposta
Sim, é possível separar cobre e cádmio por precipitação fracionada com H₂S controlando a concentração de íons H⁺. Da mesma forma, manganês e níquel também podem ser separados usando o mesmo método ajustando o pH para que seus respectivos sulfetos precipitem em etapas distintas.
Exercícios relacionados
Dados os potenciais de oxi-redução a seguir,
|
Eo
|
---|---|
|
Eo
|
|
Eo
|
|
Eo
|
é correto afirmar que:
(01) Uma pilha formada por um eletrodo de ferro em contato com uma solução contendo íons , e um eletrodo de prata em contato com uma solução contendo íons Ag+, ligados por uma ponte salina, apresenta um potencial padrão de
.
(02) Na mesma pilha da alternativa anterior ocorrerá a oxidação da prata com formação de .
(04) A reação é espontânea.
(08) Uma lâmina de alumínio mergulha em uma solução de
apresentará a formação de um depósito de cobre metálico dobre ela.
(16) O alumínio ( ) é um redutor mais forte do que o ferro (Feo).
Soma
(01) Uma pilha formada por um eletrodo de ferro em contato com uma solução contendo íons
(02) Na mesma pilha da alternativa anterior ocorrerá a oxidação da prata com formação de
(04) A reação
(08) Uma lâmina de alumínio mergulha em uma solução
(16) O alumínio (
Soma
Calcule a solubilidade do
em uma solução com pH 2,0. R.
25 mL de uma solução
de
são misturados com 50 mL de solução
de
.
a) encontre a composição da solução no equilíbrio R. ,
b) a precipitação da prata é quantitativa? sim
a) encontre a composição da solução no equilíbrio R.
b) a precipitação da prata é quantitativa? sim
Calcule o pH de uma solução que tem
de: