Enunciado
Química - Fundamentos de química analítica, Skoog- Ed: 8º - Capítulo 21.Questões e Problemas - Ex. 30
Problema Desafiador. Em trabalho recente, Ceresa, Pretsch e Bakker14 investigaram três eletrodos seletivos a íons (ESIs) para a determinação da concentração de cálcio. Os três eletrodos empregaram a mesma membrana, porém diferiram na composição da solução interna. O eletrodo 1 era um ESI com uma solução de CaCl2 1,00 x 103 mol L1 e 0,10 mol L1 de NaCl. O eletrodo 2 (baixa atividade de Ca2) tinha uma solução interna contendo a mesma concentração analítica de CaCl2, mas com EDTA 5,0 102 mol L1 com pH ajustado para 9,0 com NaOH 6,0 102 mol L1. O eletrodo 3 (alta atividade de Ca2) tinha uma solução interna de Ca(NO3)2 1,00 mol L1. (a) Determine a concentração de Ca2na solução interna do eletrodo 2. (b) Estabeleça a força iônica da solução do eletrodo 2. (c) Utilize a equação de Debye-Hückel e determine a atividade do Ca2no eletrodo 2. Empregue 0,6 nm para o valor de aX para o Ca2. (d) O eletrodo 1 foi utilizado em uma célula com um eletrodo de calomelano saturado para medir soluções padrão de cálcio com atividades variando de 0,001 mol L1 a 1,00 109 mol L1. Os seguintes dados foram obtidos. Construa um gráfico do potencial da célula versus pCa e determine o valor de pCa onde o gráfico desvia significativamente da linearidade. Para a porção linear, estipule a inclinação e o intercepto do gráfico. O gráfico obedece à Equação 21-24, como esperado? (e) Para o eletrodo 2, os seguintes resultados foram obtidos. Novamente, construa um gráfico do potencial versus pCa e estabeleça a faixa de linearidade para o eletrodo 2. Determine a inclinação e o intercepto para a porção linear. Esse eletrodo obedece à Equação 21-24 para atividades mais elevadas de Ca2? (f) Diz-se que o eletrodo 2 é supernernstiano para as concentrações entre 107 mol L1 e 106 mol L1. Por que esse termo é empregado? Se você tem acesso a uma biblioteca que assine o periódico Analytical Chemistry ou se tem acesso ao website do periódico, leia o artigo. Diz-se que esse eletrodo incorpora Ca2. O que isso significa e como pode explicar sua resposta? (g) O eletrodo 3 forneceu os seguintes resultados. Construa o gráfico do potencial versus pCa e estipule a faixa de linearidade. Novamente, determine a inclinação e o intercepto. Esse eletrodo obedece à Equação 21-24? (h) Diz-se que o eletrodo 3 libera Ca2. A partir do artigo, explique esse termo e descreva como isso pode justificar a resposta. (i) O artigo fornece alguma explicação alternativa para os resultados expermentais obtidos? Em caso afirmativo, descreva essas alternativas.
Passo 1
Primeiro, podemos copiar todos os dados para o programa de computador. Então, podemos construir uma curva de calibração usando os quatro primeiros conjuntos de dados (sem as atividades desconhecidas). Dados que vamos usar para a construção da curva de calibração e cálculo de atividades desconhecidas:
As fórmulas que usamos no programa de computador para calcular as concentrações desconhecidas são:
Passo 2
Agora rotule os quatro primeiros conjuntos de dados e insira um gráfico de dispersão. Em seguida, insira uma linha de tendência e exiba a equação no gráfico. A curva de calibração fica assim:
Agora vamos usar a equação da linha de tendência para mostrar como você pode calcular manualmente as atividades desconhecidas:
Fórmula para calcular a concentração desconhecida 1 de é:
Fórmula para calcular a concentração desconhecida 2 de é:
Podemos concluir que a inclinação calculada (-59,207 mV) é quase exatamente igual à inclinação teórica de Nernst (-59,2 mV). Portanto, podemos dizer que o eletrodo segue a equação de Nernst.