É possível separar os íons ferrosos dos manganosos de sua solução por precipitação como sulfeto? (A precipitação de FeS não é quantitativa quando MnS começar a precipitar. Portanto, a separação não pode ser feita).
Em que pH cada íon começa a se precipitar? (FeS ). Dados: e .

Passo 1

Vamos lá! Você tem uma solução com íons ferrosos ( ) e manganosos ( ), cada um na concentração de . A pergunta é sobre separar esses íons por precipitação de sulfeto ( ) e descobrir em que pH cada um começa a se precipitar. Para resolver isso, vamos usar o conceito de produto de solubilidade ( ) e entender como o pH influencia na precipitação dos sulfetos.

Passo 2

Primeiro, precisamos entender o que é o produto de solubilidade ( ). Ele indica o quanto de um sal pode se dissolver em água antes de começar a formar um precipitado. Quando o produto das concentrações dos íons em solução ultrapassa o , ocorre a precipitação.

Passo 3

A reação de precipitação dos sulfetos para cada íon é:
Nosso objetivo é encontrar o pH em que a concentração de é suficiente para que cada uma dessas reações comece a ocorrer.

Passo 4

Sabemos que:
Então, para encontrar a concentração de necessária para a precipitação, rearranjamos a equação:
Vamos calcular isso para e .

Passo 5

Para :
Para :

Passo 6

Agora, sabemos que está relacionado ao pela equação da água:
Mas como estamos lidando com , precisamos considerar a reação com água para formar e :
O equilíbrio dessa reação está relacionado ao pH da solução.

Passo 7

Para simplificar, podemos assumir que a formação de depende diretamente do pH. Quanto mais básico o pH, mais estará presente, facilitando a formação de .
Portanto, para encontrar o pH em que cada sulfeto começa a precipitar, podemos utilizar a relação:
E considerando que .

Passo 8

Vamos calcular o pH para cada caso usando a concentração de encontrada:
Para :
Para :
Assumindo que (uma simplificação para facilitar o cálculo):

Passo 9

Calcular o pH:
Para :
Isso não faz sentido fisicamente, indicando que não precipita em condições normais de pH.
Para :

Resposta

A precipitação do sulfeto de manganês ( ) começa a ocorrer a pH aproximadamente 3,4, enquanto o sulfeto de ferro ( ) não precipita em condições normais de pH. Portanto, a separação dos íons e por precipitação de sulfeto não é viável.

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