1. Uma amostra com 0,3304 g de latão (contendo chumbo, zinco, cobre e estanho) foi dissolvida em ácido nítrico. \mathrm{O} \mathrm{SnO}_{2} \cdot 4 \mathrm{H}_{2} \mathrm{O}, pouco solúvel, foi removido por filtração, lavado e as águas de filtragem e lavagem foram combinadas e diluídas a 500,0 m L. Uma alíquota de 10,0 m L do balão de 500,0 \mathrm{~mL} foi adequadamente tamponada e a titulação do chumbo, zinco e cobre dessa alíquota requereu 34,78 \mathrm{~mL} de EDTA 0,002700 \mathrm{~mol} \cdot L^{-1}. O cobre de uma alíquota de 25,00 \mathrm{~mL} foi mascarado com tiossulfato; o chumbo e o zinco foram então titulados com 25,62 m L da solução de EDTA. O íon cianeto foi utilizado para mascarar o cobre e o zinco em uma alíquota de 100 m L e foram necessários 10,00 m L da solução de EDTA para titular o íon chumbo. Determine a composição da amostra de latão; avalie a porcentagem do estanho por diferença.

Passo 1

Vou listar claramente o que o enunciado nos dá (peguei todos os números do enunciado) e o que ele pede.
  • Massa da amostra de latão: \,0,3304\\ \mathrm{g}.
  • Durante a dissolução em ácido nítrico foi precipitado e removido \mathrm{SnO}_{2}\cdot4\mathrm{H}_{2}\mathrm{O} (isto é, o estanho foi removido do líquido). As águas de filtração foram combinadas e o filtrado foi diluído a \,500,0\\ \mathrm{mL}.
  • Alíquotas tomadas do frasco de \,500,0\\ \mathrm{mL}:
    • Aliquota A: 10,0\\ \mathrm{mL}. Titulação de \mathrm{Pb}+\mathrm{Zn}+\mathrm{Cu} com EDTA: 34,78\\ \mathrm{mL} de EDTA 0,002700\\ \mathrm{mol\cdot L^{-1}}.
    • Aliquota B: 25,00\\ \mathrm{mL}. Cobre mascarado com tiossulfato; titulação de \mathrm{Pb}+\mathrm{Zn} com EDTA: 25,62\\ \mathrm{mL} de EDTA 0,002700\\ \mathrm{mol\cdot L^{-1}}.
    • Aliquota C: 100\\ \mathrm{mL}. Cianeto mascarou cobre e zinco; titulação do chumbo com EDTA: 10,00\\ \mathrm{mL} de EDTA 0,002700\\ \mathrm{mol\cdot L^{-1}}.
O enunciado pede: determinar a composição da amostra de latão — ou seja, as massas (e em seguida as porcentagens) de \mathrm{Pb}, \mathrm{Zn}, \mathrm{Cu} e do \mathrm{Sn} por diferença.

Passo 2

Princípio da titulação com EDTA e do mascaramento — explicação didática e básica.
  • O EDTA complexa íons metálicos numa estequiometria normalmente de 1:1 (um mol de EDTA forma um complexo com um mol do íon metálico que tem coordenação compatível). Assim, cada mol de EDTA consumido corresponde a um mol de metais titulados (aqui estamos titulando \mathrm{Pb}^{2+},\\ \mathrm{Zn}^{2+},\\ \mathrm{Cu}^{2+} em proporção 1:1).
  • Máscaras: um agente “mascara” reage com um metal formando um complexo estável que NÃO reage com EDTA sob as condições usadas. Assim:
    • Tiossulfato foi usado para mascarar o cobre na Aliquota B, então a titulação nessa alíquota mede apenas \mathrm{Pb}+\mathrm{Zn}.
    • Cianeto foi usado para mascarar cobre e zinco na Aliquota C, então a titulação nessa alíquota mede apenas \mathrm{Pb}.
  • Estratégia lógica: com as três medidas (total \mathrm{Pb}+\mathrm{Zn}+\mathrm{Cu}, \mathrm{Pb}+\mathrm{Zn} e \mathrm{Pb}) podemos subtrair para obter as quantidades de cada metal.

Passo 3

Calcular os mols de EDTA usados em cada titulação usando a fórmula
n = V\cdot C,
onde n é o número de mols, V o volume em litros e C a concentração em \mathrm{mol\cdot L^{-1}}.
  • Aliquota A ( \mathrm{Pb}+\mathrm{Zn}+\mathrm{Cu}):
n_A = 0,03478\\ \mathrm{L}\times0,002700\\ \mathrm{mol\cdot L^{-1}} = 9,3906\times10^{-5}\\ \mathrm{mol}.
  • Aliquota B ( \mathrm{Pb}+\mathrm{Zn}):
n_B = 0,02562\\ \mathrm{L}\times0,002700\\ \mathrm{mol\cdot L^{-1}} = 6,9174\times10^{-5}\\ \mathrm{mol}.
  • Aliquota C ( \mathrm{Pb}):
n_C = 0,01000\\ \mathrm{L}\times0,002700\\ \mathrm{mol\cdot L^{-1}} = 2,7000\times10^{-5}\\ \mathrm{mol}.
Obs.: cada n calculado é o número de mols do(s) metal(is) presentes NAQUELA alíquota que reagiram com o EDTA.

Passo 4

Converter os mols das alíquotas para os mols presentes em todo o frasco de \,500,0\\ \mathrm{mL}. Regra: se uma alíquota de volume V_{\text{aliq}} contém n_{\text{aliq}} mols, então o total no frasco é
n_{\text{total}} = n_{\text{aliq}}\times\frac{500,0}{V_{\text{aliq}}\\ (\mathrm{mL})}.
  • Total de \mathrm{Pb}+\mathrm{Zn}+\mathrm{Cu} no frasco:
n_{\text{tot,\,Pb+Zn+Cu}} = 9,3906\times10^{-5}\times\frac{500,0}{10,0} = 9,3906\times10^{-5}\times50 = 4,6953\times10^{-3}\\ \mathrm{mol}.
  • Total de \mathrm{Pb}+\mathrm{Zn} no frasco:
n_{\text{tot,\,Pb+Zn}} = 6,9174\times10^{-5}\times\frac{500,0}{25,00} = 6,9174\times10^{-5}\times20 = 1,38348\times10^{-3}\\ \mathrm{mol}.
  • Total de \mathrm{Pb} no frasco:
n_{\text{tot,\,Pb}} = 2,7000\times10^{-5}\times\frac{500,0}{100} = 2,7000\times10^{-5}\times5 = 1,3500\times10^{-4}\\ \mathrm{mol}.

Passo 5

Determinar os mols individuais por subtração ( lógica: total menos os outros componentes).
  • Mols de \mathrm{Zn} no frasco:
n_{\mathrm{Zn}} = n_{\text{tot,\,Pb+Zn}} - n_{\text{tot,\,Pb}} = 1,38348\times10^{-3} - 1,3500\times10^{-4} = 1,24848\times10^{-3}\\ \mathrm{mol}.
  • Mols de \mathrm{Cu} no frasco:
n_{\mathrm{Cu}} = n_{\text{tot,\,Pb+Zn+Cu}} - n_{\text{tot,\,Pb+Zn}} = 4,6953\times10^{-3} - 1,38348\times10^{-3} = 3,31182\times10^{-3}\\ \mathrm{mol}.
  • Já temos n_{\mathrm{Pb}} = 1,3500\times10^{-4}\\ \mathrm{mol}.

Passo 6

Converter mols em massas usando as massas atômicas (tabeladas). Vou usar os valores correntes e explico: massa ( m) é dada por m = n\cdot M, onde n é número de mols e M a massa molar em \mathrm{g\cdot mol^{-1}}.
Massas molares usadas:
  • \,M_{\mathrm{Pb}} = 207{,}2\\ \mathrm{g\cdot mol^{-1}},
  • \,M_{\mathrm{Zn}} = 65{,}38\\ \mathrm{g\cdot mol^{-1}},
  • \,M_{\mathrm{Cu}} = 63{,}546\\ \mathrm{g\cdot mol^{-1}}.
Calculemos:
  • Massa de \mathrm{Pb}:
m_{\mathrm{Pb}} = 1,3500\times10^{-4}\\ \mathrm{mol}\times207{,}2\\ \mathrm{g\cdot mol^{-1}} = 0,027972\\ \mathrm{g}.
  • Massa de \mathrm{Zn}:
m_{\mathrm{Zn}} = 1,24848\times10^{-3}\\ \mathrm{mol}\times65{,}38\\ \mathrm{g\cdot mol^{-1}} = 0,081627\\ \mathrm{g}.
  • Massa de \mathrm{Cu}:
m_{\mathrm{Cu}} = 3,31182\times10^{-3}\\ \mathrm{mol}\times63{,}546\\ \mathrm{g\cdot mol^{-1}} = 0,210453\\ \mathrm{g}.

Passo 7

Determinar a massa de estanho e as porcentagens por diferença.
  • Massa total medida de \mathrm{Pb}+\mathrm{Zn}+\mathrm{Cu}:
m_{\mathrm{Pb+Zn+Cu}} = 0,027972 + 0,081627 + 0,210453 = 0,320052\\ \mathrm{g}.
  • Massa de estanho (por diferença):
m_{\mathrm{Sn}} = 0,3304\\ \mathrm{g} - 0,320052\\ \mathrm{g} = 0,010348\\ \mathrm{g}.
  • Percentagens em massa (regra: \%\mathrm{X} = \dfrac{m_{\mathrm{X}}}{m_{\text{amostra}}}\times100):
\%\mathrm{Pb} = \frac{0,027972}{0,3304}\times100 = 8,467\%,
\%\mathrm{Zn} = \frac{0,081627}{0,3304}\times100 = 24,69\%,
\%\mathrm{Cu} = \frac{0,210453}{0,3304}\times100 = 63,66\%,
\%\mathrm{Sn} = \frac{0,010348}{0,3304}\times100 = 3,132\%.
Verificação rápida: 8,467+24,69+63,66+3,132 \approx100{,}0\% — soma consistente dentro de arredondamento.

Resposta

Pb: 0,02797\\ \mathrm{g} \,=\;8,467\%
Zn: 0,08163\\ \mathrm{g} \,=\;24,69\%
Cu: 0,21045\\ \mathrm{g} \,=\;63,66\%
Sn: 0,01035\\ \mathrm{g} \,=\;3,132\%

Exercícios relacionados