Considere os equilíbrios abaixo:
\begin{aligned} & \mathrm{CoS}_{(\mathrm{s})} \leftrightarrows \mathrm{Co}^{2+}{ }_{(\mathrm{aq})}+2 \mathrm{~S}^{2-}{ }_{(\mathrm{aq})} \\\ & \mathrm{H}_{2} \mathrm{~S}_{(\mathrm{aq})} \leftrightarrows \mathrm{H}_{3} \mathrm{O}_{(\mathrm{aq})}+\mathrm{HS}_{(\mathrm{aq})} \\\ & \mathrm{HS}_{(\mathrm{aq})} \leftrightarrows \mathrm{H}_{3} \mathrm{O}_{(\mathrm{aq})}^{+}+\mathrm{S}^{2-}{ }_{(\mathrm{aq})} \end{aligned}
O Que acontece com a quantidade de COS quando:
a) É aumentado o pH no sistema.

Passo 1

O enunciado apresenta três equilíbrios químicos e pergunta o que acontece com a quantidade de CoS quando é aumentado o pH do sistema. Informações dadas:
\begin{aligned} & \mathrm{CoS}_{(\mathrm{s})} \leftrightarrows \mathrm{Co}^{2+}_{(\mathrm{aq})}+2\,\mathrm{S}^{2-}_{(\mathrm{aq})} \\\ & \mathrm{H}_{2}\mathrm{S}_{(\mathrm{aq})} \leftrightarrows \mathrm{H}_{3}\mathrm{O}^{+}_{(\mathrm{aq})}+\mathrm{HS}^{-}_{(\mathrm{aq})} \\\ & \mathrm{HS}^{-}_{(\mathrm{aq})} \leftrightarrows \mathrm{H}_{3}\mathrm{O}^{+}_{(\mathrm{aq})}+\mathrm{S}^{2-}_{(\mathrm{aq})} \end{aligned}
A pergunta específica: “O que acontece com a quantidade de CoS quando é aumentado o pH no sistema?”

Passo 2

Entender o que significa “aumentar o pH”. Definição e consequência prática:
\mathrm{pH} = -\log_{10}\bigl([\mathrm{H_3O^+}]\bigr).
Aumentar a \mathrm{pH} significa diminuir a concentração de \mathrm{H_3O^+} no meio. Ou seja, um pH maior = ambiente mais básico = [\mathrm{H_3O^+}] menor.

Passo 3

Como equilibram os ácidos sulfurosos. Explicação didática das duas dissociações de ácido:
  • A primeira dissociação é
\mathrm{H_2S} \leftrightarrows \mathrm{H_3O^+} + \mathrm{HS}^-.
  • A segunda dissociação é
\mathrm{HS}^- \leftrightarrows \mathrm{H_3O^+} + \mathrm{S}^{2-}.
Aplicando o princípio de Le Châtelier (quando uma variável é perturbada, o equilíbrio desloca-se para contrabalançar): se reduzimos [\mathrm{H_3O^+}] (aumentamos o pH), ambos os equilíbrios de dissociação tendem a deslocar-se para a direita para produzir mais \mathrm{H_3O^+}. Na prática isso significa maior grau de desprotonação de \mathrm{H_2S}: mais \mathrm{HS^-} e, especialmente em pH mais alto, mais \mathrm{S^{2-}} serão formados.

Passo 4

Relação qualitativa entre pH e [\mathrm{S^{2-}}]. Em pH baixo predomina \mathrm{H_2S}; em pH intermediário predomina \mathrm{HS^-}; em pH alto predomina \mathrm{S^{2-}}. Como aumentamos o pH, a fração de enxofre na forma \mathrm{S^{2-}} aumenta — portanto [\mathrm{S^{2-}}] cresce.

Passo 5

Efeito do aumento de [\mathrm{S^{2-}}] sobre o equilíbrio do sulfeto de cobalto. Para o equilíbrio do sal sólido temos a constante de solubilidade (Ksp):
K_{sp} = [\mathrm{Co}^{2+}]\,[\mathrm{S^{2-}}]^2.
Se por mudança de pH [\mathrm{S^{2-}}] aumenta, para manter K_{sp} constante (estado de equilíbrio), a concentração de [\mathrm{Co}^{2+}] deve diminuir. Do ponto de vista prático, o sistema promove a precipitação de \mathrm{CoS}_{(s)} (o equilíbrio desloca-se para a esquerda), consumindo \mathrm{Co^{2+}} e \mathrm{S^{2-}} e formando mais sólido.

Passo 6

Resumo do raciocínio em cadeia (passo a passo para a prova):
  1. Aumento do \mathrm{pH} \Rightarrow diminuição de [\mathrm{H_3O^+}].
  2. Diminuição de [\mathrm{H_3O^+}] \Rightarrow deslocamento das dissociações de \mathrm{H_2S} e \mathrm{HS^-} para a direita (mais desprotonação).
  3. Mais desprotonação \Rightarrow aumento de [\mathrm{S^{2-}}].
  4. Aumentando [\mathrm{S^{2-}}] em relação ao equilíbrio do sal, o sistema desloca \mathrm{CoS}_{(s)} \leftrightarrows \mathrm{Co^{2+}} + 2\mathrm{S^{2-}} para a esquerda, precipitando \mathrm{CoS}.
    Logo, forma-se mais \mathrm{CoS}_{(s)} (a quantidade de sólido aumenta) e [\mathrm{Co^{2+}}] em solução diminui.

Passo 7

Observações práticas e limites (para você ter jogo de prova): a precipitação só ocorre até que o produto iônico alcance K_{sp}. Se não houver suficiente \mathrm{Co^{2+}} disponível, [\mathrm{S^{2-}}] pode permanecer alta mesmo após o ajuste, mas o efeito geral ao aumentar o pH é favorecer a formação do precipitado de sulfeto metálico.

Resposta

A quantidade de \mathrm{CoS}_{(s)} aumenta (forma-se mais precipitado de CoS).

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