- A nanofiltração é um processo de separação que emprega membranas poliméricas cujo diâmetro de poro está na faixa de 1 nm . Considere uma solução aquosa preparada com sais solúveis de cálcio, magnésio, sódio e potássio. O processo de nanofiltração dessa solução retém os íons divalentes, enquanto permite a passagem da água e dos íons monovalentes.
As espécies iônicas retidas são:
(a) sódio e potássio
(b) potássio e cálcio
(c) magnésio e sódio
(d) cálcio e magnésio
As espécies iônicas retidas são:
(a) sódio e potássio
(b) potássio e cálcio
(c) magnésio e sódio
(d) cálcio e magnésio
Passo 1
O enunciado dá as seguintes informações (vou listar exatamente o que importa):
- A nanofiltração usa membranas poliméricas com diâmetro de poro na faixa de
. - A solução contém sais solúveis de cálcio, magnésio, sódio e potássio.
- O processo de nanofiltração, conforme descrito, retém os íons divalentes e permite a passagem da água e dos íons monovalentes.
A pergunta do exercício é: quais espécies iônicas, entre as opções dadas, são retidas pelo processo?
Passo 2
Entender o que significa “monovalente” e “divalente” é o primeiro passo. Vou explicar de forma simples:
- Um íon monovalente tem carga elétrica igual a
(ou se fosse aniônico). Ex.: e têm carga . - Um íon divalente tem carga elétrica igual a
(ou ). Ex.: e têm carga .
Por que isso importa? Porque a regra do enunciado diz que a nanofiltração retém os íons divalentes e deixa passar os monovalentes — então precisamos identificar, dentre os elementos citados, quais formam íonse quais formam íons .
Passo 3
Como identificar rapidamente as cargas típicas desses elementos (dica prática para a prova):
- Sódio (
) e potássio ( ) são metais alcalinos (grupo 1 da tabela periódica). Eles tendem a perder um elétron e formam íons com carga : , . - Cálcio (
) e magnésio ( ) são metais alcalino-terrosos (grupo 2). Eles tendem a perder dois elétrons e formam íons com carga : , .
Memorizar “grupo 1 → +1; grupo 2 → +2” é uma maneira rápida de resolver questões assim durante a prova.
Passo 4
Explicação didática do porquê a nanofiltração retém divalentes (isso te ajuda a justificar a resposta na hora da prova):
- Nanofiltração combina dois efeitos principais para rejeitar íons: exclusão por tamanho (pores ~
) e repulsão eletrostática (efeitos de carga, frequentemente chamados de efeito Donnan). - Íons na água carregam uma “camada de hidratação” — ou seja, estão cercados por moléculas de água. Íons com carga maior (como
) interagem mais fortemente com a água e com a superfície carregada da membrana, resultando em maior rejeição pela membrana. - Assim, íons divalentes (carga
) são muito mais propensos a ser retidos pela nanofiltração do que íons monovalentes ( ), que passam com mais facilidade junto com a água.
Esse é o ponto chave: por carga e por hidratação efetiva, os divalentes ficam retidos; os monovalentes passam.
Passo 5
Aplicando isso aos íons da solução:
-
e são monovalentes → tendem a passar pela membrana. -
e são divalentes → tendem a ser retidos pela nanofiltração.
Passo 6
Agora compare com as alternativas dadas. A alternativa que lista os íons divalentes (
e
) é a correta.
Resposta
(d) cálcio e magnésio