Problema Desafiador.
(b) Uma solução contém 1 times 10^-4 mol L^-1 de ambos Fe^2+ e Cd^2+. Íons sulfeto são lentamente adicionados a essa solução para precipitar o FeS ou CdS . Determine qual ion vai precipitar primeiro e a faixa de concentração de S^2- que permite uma separação dos dois íons.

Passo 1

Beleza, vamos lá! A gente tem uma solução com mol/L de íons e . A gente está adicionando íons sulfeto ( ) aos poucos para ver qual dos dois íons vai formar um sólido (precipitar) primeiro. Para resolver isso, vamos precisar entender sobre o produto de solubilidade ( ) que indica a tendência de um sal se dissolver ou precipitar na água.

Passo 2

Primeiro, vamos ver os valores de para os dois sulfetos:
  • FeS (Sulfeto de Ferro II):
  • CdS (Sulfeto de Cádmio II):
Esses valores nos dizem quão fácil ou difícil é para esses compostos se dissolverem na água. Quanto menor o , mais difícil é para o sal se dissolver, ou seja, ele tende a precipitar mais facilmente.

Passo 3

Para saber qual íon vai precipitar primeiro, usamos a fórmula do produto de solubilidade:
Qsp = [M^2+][S^2-]
Quando [S^2-] = Ksp[Fe^2+] = 6 times 10^-171 times 10^-4 = 6 times 10^-13 , mol/L alcança o [S^2-] = Ksp[Cd^2+] = 1,8 times 10^-261 times 10^-4 = 1,8 times 10^-22 , mol/L , começa a formar o sólido.
Vamos calcular a concentração de necessária para precipitar cada sulfeto:
Para FeS:
Para CdS:

Passo 4

Comparando as concentrações de :
  • FeS precipita quando mol/L
  • CdS precipita quando mol/L
Como , o CdS vai precipitar primeiro, já que precisa de uma concentração muito menor de para começar a formar o sólido.

Passo 5

Agora, para separar os dois íons, queremos que seja suficiente para precipitar o CdS mas ainda não o FeS. Isso significa que a concentração de deve estar entre mol/L e mol/L.

Resposta

O íon precipita primeiro, e a concentração de deve estar entre mol/L e mol/L para separar os dois íons.

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