Calcule a concentração de Ni^2+ não complexado com EDTA:
na mistura anterior contendo 0,100 mol de amônia livre, tamponada em pH 10.
Dados:
& KN i-Y=4,17 times 10^18 & l N i-N H3 Rightarrow log beta1=2,67 ; log beta2=4,79 ; log beta3=6,40 ; log beta4=7,47 ; log beta5 =8,10 ; log beta6=8,01

Passo 1

Beleza, vamos lá! O exercício pede para calcular a concentração de íons Ni^2+ que não estão complexados com EDTA em uma mistura que contém 0,100 mol de amônia livre e está tamponada em pH 10. Para resolver isso, vamos precisar entender como o níquel Ni^2+ interage com o EDTA e com a amônia NH3. Vamos usar as constantes de estabilidade ( K) fornecidas para essas reações e aplicar alguns conceitos de equilíbrio químico.

Passo 2

Primeiro, vamos entender o que são essas constantes de estabilidade, chamadas de constantes de formação ( beta). Elas indicam quão fortemente o íon níquel se liga com as moléculas de amônia. Quanto maior o valor de beta, mais estável é o complexo formado.
As constantes fornecidas são:
log beta1 &= 2,67 log beta2 &= 4,79 log beta3 &= 6,40 log beta4 &= 7,47 log beta5 &= 8,10 log beta6 &= 8,01
Essas correspondem aos diferentes estágios de complexação entre Ni^2+ e NH3.

Passo 3

Sabemos que o EDTA também forma um complexo muito estável com Ni^2+, com uma constante de estabilidade KNi-Y = 4,17 times 10^18. Isso é super alto, indicando que praticamente todo o Ni^2+ vai se ligar com o EDTA, a menos que haja algo que interfira nessa ligação, como a presença de amônia.

Passo 4

Como temos 0,100 mol de amônia livre, precisamos considerar a competição entre a amônia e o EDTA para captar o Ni^2+. Vamos assumir que o EDTA está presente em excesso, de modo que a quantidade de EDTA não limite a formação do complexo com o níquel.

Passo 5

Vamos estabelecer as equações de equilíbrio para as reações de complexação:
  1. Formação do complexo Ni-EDTA:
Ni^2+ + Y rightarrow NiY
Com constante de estabilidade:
KNi-Y = [NiY][Ni^2+][Y]
  1. Formação dos complexos entre Ni e NH₃:
Ni^2+ + n,NH3 rightarrow Ni(NH3)n^2+
Com constante de formação betan correspondente a cada número de moléculas de amônia ligadas.

Passo 6

Como o K do EDTA é muito maior que os betan da amônia, a maior parte do níquel vai se ligar com o EDTA. Mas ainda pode haver uma pequena quantidade de Ni^2+ livre não complexada. Vamos considerar essa concentração como [Ni^2+].

Passo 7

Sabemos que a soma das concentrações dos diferentes complexos formados deve ser igual à concentração total de níquel na solução. Se assumirmos que a concentração total de níquel é CNi, então:
CNi = [Ni^2+] + [NiY] + sum [Ni(NH3)n^2+]
Mas, devido à alta estabilidade do complexo com EDTA, podemos simplificar a equação para:
CNi approx [NiY] + [Ni^2+]

Passo 8

Rearranjando a equação da constante de estabilidade do EDTA:
[NiY] = KNi-Y cdot [Ni^2+] cdot [Y]
Assumindo que o EDTA está em excesso, [Y] é praticamente constante e podemos incorporá-lo na equação.

Passo 9

Para encontrar [Ni^2+], precisamos relacionar com a amônia disponível. A presença de amônia pode reduzir a quantidade de Ni^2+ livre, formando complexos com ela. Porém, devido ao K alto do EDTA, essa contribuição é mínima.

Passo 10

Portanto, a concentração de Ni^2+ não complexado com EDTA será muito baixa, quase desprezível, dada a alta afinidade do EDTA pelo níquel. Para uma estimativa mais precisa, precisaríamos dos valores de concentração total de níquel e EDTA na mistura.

Resposta

A concentração de Ni^2+ não complexado com EDTA na mistura é praticamente nula devido à alta constante de estabilidade do complexo com EDTA ( KNi-Y = 4,17 times 10^18), indicando que quase todo o níquel está complexo com o EDTA.

Exercícios relacionados