Considere os equilíbrios abaixo:
O Que acontece com a quantidade de COS quando:
b) Diminui o pH no sistema
b) Diminui o pH no sistema
Passo 1
O enunciado dá três equilíbrios:
A pergunta (parte b) é: o que acontece com a quantidade de
quando diminui o pH do sistema?\n
Informações relevantes fornecidas: as três reações acima (solubilização do sulfeto metálico e as duas dissociações ácidas do sulfeto). Nada mais foi dado numericamente.
Informações relevantes fornecidas: as três reações acima (solubilização do sulfeto metálico e as duas dissociações ácidas do sulfeto). Nada mais foi dado numericamente.
Passo 2
Conceitos-chave que vamos usar (explicados de maneira direta):\n
- Princípio de Le Châtelier — se perturbamos um equilíbrio, ele desloca-se para reduzir essa perturbação. Ex.: se consumirmos um produto, o equilíbrio desloca-se no sentido de produzir mais desse produto.\n
- Equilíbrio de solubilidade (Ksp) para
. A constante de solubilidade relaciona as concentrações no equilíbrio por:\n
Aqui
é constante à temperatura fixa;
é a concentração aquosa de cobalto(II) e
é a concentração aquosa de sulfeto ionizado.\n
3) Ácido-base para o sistema sulfeto: as dissociações têm constantes (escrevo genericamente):\n
3) Ácido-base para o sistema sulfeto: as dissociações têm constantes (escrevo genericamente):\n
Essas expressões dizem como
e
dependem de
. Em particular, rearranjando a segunda:\n
Isto já indica que, para dada
, um aumento de
(ou seja, diminuição do pH) reduz
.
Passo 3
O efeito direto de diminuir o pH:
aumenta. \n
Reação química direta que acontece entre íons relevantes: é fortemente básico e reage com
:\n
Reação química direta que acontece entre íons relevantes:
e também\n
Portanto, aumentar
(diminuir pH) desloca as dissociações ácidas para a esquerda (protonação dos ânions), consumindo
e transformando-o em
e/ou
. Conclusão:
cai quando o pH diminui.
Passo 4
Agora conectamos isso ao equilíbrio de solubilidade de
. Reescrevo o
:\n
Se a protonação por aumento de
reduz
, temos uma “remoção” de um dos produtos do equilíbrio de dissolução de
. Pelo princípio de Le Châtelier, ao reduzir
o equilíbrio da dissolução\n
vai deslocar-se no sentido de produzir mais produto, ou seja, desloca-se para a direita para gerar
(e
). Na prática isso significa que mais
se dissolve para tentar restaurar o produto perdido.\n
Assim, a quantidade de sólido diminui (o sólido se dissolve), enquanto as concentrações aquosas de
e das formas protonadas do sulfeto mudam.
Assim, a quantidade de sólido
Passo 5
Resumo simples e intuitivo (como explicar durante a prova):\n
- Diminuir o pH aumenta
. \n -
protona formando e , então cai. \n - Como
é um produto da dissolução de , a sua diminuição faz o equilíbrio deslocar-se para a direita para produzir mais . \n - Resultado: mais
dissolve — a quantidade de sólido diminui.\n
Força extra de memória: pense que ácido “consome” o ânion sulfeto, e o sólido precisa se dissolver para repor o ânion; logo o sólido some mais.
Resposta
Diminui — o
se dissolve (o equilíbrio de solubilidade desloca-se para a direita).