É possível separar cobre e cádmio por precipitação fracionada com H2 S através do controle da concentração de íons H^+? E manganês e níquel? Assuma que cada cátion esteja presente na concentração de 0,1 mol/L e que solução esteja saturada com H2 S R Cu^2+ e Co^2+ não, Mn^2+ e Zn^2+ 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⁻:
H2 S rightarrow H^+ + 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.

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