Uma célula polarográfica contém
de solução de
. Apresente (com justificativas) os polarogramas resultantes após a execução dos seguintes procedimentos (desprezar variação de volume). Considere:
.
a) adição de
de solução de
b) adição de
mols de NaOH à solução do item a.
c) adição de
de solução de
à solução do item a.
V).
d) escreva a equação das reações que ocorrem nos eletrodos e discuta a necessidade de borbulhamento de gás inerte.
a) adição de
b) adição de
c) adição de
d) escreva a equação das reações que ocorrem nos eletrodos e discuta a necessidade de borbulhamento de gás inerte.
Passo 1
O enunciado descreve um experimento de polarografia em que usamos uma célula contendo inicialmente 10,0 mL de solução de KNO₃ 0,10 mol L⁻¹ como eletrólito de fundo. Em polarografia, ao aplicar um potencial negativo no eletrodo de mercúrio (DME – Dropping Mercury Electrode), certas espécies metálicas são reduzidas segundo
e aparece no polarograma uma “onda” de corrente cuja meia-onda
é característica do par redox. Aqui vamos analisar como surgem e se modificam essas ondas quando adicionamos Cd²⁺, depois OH⁻ e depois Zn²⁺.
Passo 2
a) Adição de 0,05 mL de solução de Cd²⁺ 0,10 mol L⁻¹
- Moles de Cd²⁺ adicionados =
- Volume total ≃10,0 mL (desprezando a variação), logo
- No polarograma aparece uma única onda de redução de Cd²⁺ com:
– Meia-onda em.
– Altura de onda (corrente de platô)proporcional a .
Passo 3
b) Adição de
mol de NaOH à solução do item a
- Temos inicialmente
mol de Cd²⁺ e agora mol de OH⁻. - A reação preferencial é formação do complexo monohidróxido:
- Como a estequiometria é 1:1, todo OH⁻ consome 5,0×10⁻⁶ mol de Cd²⁺, convertendo-o em
. Não sobra Cd²⁺ livre. - Consequência no polarograma:
– A onda emV (redução de Cd²⁺ livre) desaparece ou cai praticamente a zero, pois não há mais Cd²⁺ livre.
– Poderia surgir uma pequena onda deslocada para potencial mais negativo, associada à redução de, mas geralmente fica muito pequena e difícil de observar nos mesmos parâmetros.
Passo 4
c) Adição de 0,05 mL de solução de Zn²⁺ 0,10 mol L⁻¹ à solução do item a
- Novamente entram
e mantemos os mesmos
mol de Cd²⁺ livre.
2. No polarograma teremos duas ondas:
– Onda de Cd²⁺ em , corrente proporcional a
.
– Onda de Zn²⁺ em , corrente proporcional a
.
2. No polarograma teremos duas ondas:
– Onda de Cd²⁺ em
– Onda de Zn²⁺ em
Passo 5
d) Equações de reação e necessidade de gás inerte
- No DME (cátodo):
- No contra-eletrodo (ânodo): geralmente ocorre oxidação da água:
- Borbulhamento de gás inerte (N₂ ou Ar) é imprescindível para remover O₂ dissolvido na solução. O oxigênio é facilmente reduzido no DME em potenciais muito negativos e geraria uma onda parasita (em torno de
a ,V), que atrapalha a análise dos metais de interesse.
Resposta
a) Polarograma com uma única onda em
V (Cd²⁺).
b) A onda em V desaparece (Cd²⁺ livre é consumido em complexo).
c) Duas ondas: em V (Cd²⁺) e
V (Zn²⁺).
d)
(cátodo)
(ânodo)
É necessário borbulhar N₂ ou Ar para remover O₂ dissolvido e evitar corrente parasita.
b) A onda em
c) Duas ondas: em
d)
É necessário borbulhar N₂ ou Ar para remover O₂ dissolvido e evitar corrente parasita.