Uma solução contém [Tl+]=0,1M e [Pb2+]=1,10×10^-6 mol/litro. A concentração de [H+] da solução é mantida por tampão e a solução está saturada em H2S. Qual a concentração necessária de [H+] para a precipitação de TI2S ou PbS enquanto outro cátio permanece em solução?
kps T12S= 6x10^-22 e kps PbS=3×10-22.
kps T12S= 6x10^-22 e kps PbS=3×10-22.
Passo 1
Vamos dar uma olhada no que a questão está pedindo. Temos uma solução com íons tálio (
) e chumbo (
) em certas concentrações. A concentração de íons hidrogênio (
) é mantida constante por um tampão, e a solução está saturada com sulfeto de hidrogênio (
). Queremos descobrir qual deve ser a concentração de
para que ocorra a precipitação de
ou
enquanto o outro cátion permanece dissolvido.
Conteúdo da matéria: Solubilidade, produto de solubilidade (
), equilíbrio químico, e como a concentração de íons afeta a precipitação de compostos.
O que precisamos: Entender como o
e o equilíbrio de dissociação do
influenciam a concentração de
, que é crucial para a precipitação dos sulfetos de tálio e chumbo.
Passo 2
Primeiro, vamos entender como o
se comporta na solução. O
pode se dissociar em íons hidrossulfeto (
) e íons sulfeto (
) de duas maneiras:
A concentração de
depende da concentração de
, já que quanto mais ácido for a solução (maior
), menos
estará presente.
Passo 3
Para que ocorra a precipitação de um sulfeto metálico como
ou
, a concentração de
deve ser suficiente para ultrapassar o limite estabelecido pelo produto de solubilidade (
) desse sulfeto. A relação geral é:
Onde
e
são os coeficientes estequiométricos na fórmula do sulfeto. Para
:
E para
:
Passo 4
Vamos encontrar a concentração de
necessária para que cada sulfeto comece a precipitar.
Para
:
Para
:
Passo 5
Agora, precisamos relacionar
com
. A partir do equilíbrio do
:
Mas para simplificar, vamos considerar que
está saturado, então a concentração de
dependerá diretamente de
. Sem os valores específicos de
e
, vamos considerar que
é inversamente proporcional a
.
Passo 6
Para precipitar
enquanto mantém
dissolvido, precisamos que:
Isso implica que a concentração de
deve ser ajustada de forma que
esteja dentro desse intervalo. Como
é inversamente proporcional a
:
Portanto, para encontrar
:
Onde
é uma constante que relaciona
e
.
Passo 7
Sem os valores exatos de
e
do
, podemos apenas afirmar que para atender à condição dada,
deve ser tal que:
Aproximando:
No entanto, esses valores são fisicamente impossíveis na prática, o que sugere que na realidade, a precipitação de ambos os sulfetos ocorrerá nas condições dadas, ou que há uma necessidade de revisar os cálculos considerando os
reais do
.
Resposta
A concentração necessária de
para que ocorra a precipitação de
ou
enquanto o outro cátion permanece em solução está entre aproximadamente
mol/L e
mol/L. Contudo, como esses valores são fisicamente impossíveis, na prática, ambos os sulfetos provavelmente precipitarão nas condições fornecidas.