Questão 31. Uma solução desconhecida contendo íons de halogênio (com exceção do \mathrm{F}^{-}) foi tomada para teste em laboratório para determinar quais eram os íons que estavam presentes. Para esta tarefa, foram tomados 10 mL de solução em um tubo de ensaio. Primeiro foi adicionado excesso de solução de \mathrm{AgNO}_{3} ao tubo, o que provocou imediata precipitação, majoritariamente de cor branca. Depois, foi adicionada uma solução de amônia diluída e foi observado que o precipitado diminuiu e ficou amarelado. Por fim, foi colocado solução concentrada de amônia e nenhum fenômeno pode ser observado, ou seja, quantidade de precipitado permaneceu a mesma.
Quais íons halogênios estavam presentes na solução desconhecida?
A ( ) Apenas C t^{-}.
C ( ) Apenas I-.
E ( ) Apenas C t^{-}e I-.
B ( ) Apenas Br .
D ( ) Apenas \mathrm{C} \ell^{-}e Br .

Passo 1

Vou listar com calma tudo o que o enunciado dá (sem resolver ainda). Peguei todas essas informações do enunciado:
  • Foi tomada uma amostra de 10\\ \mathrm{mL} da solução desconhecida (contendo íons haleto, exceto \mathrm{F^-}).
  • Foi adicionado excesso de \mathrm{AgNO_3} e ocorreu precipitação imediata, majoritariamente de cor branca.
  • Em seguida foi adicionada solução de amônia diluída; observou-se que o precipitado diminuiu de quantidade e ficou amarelado.
  • Por fim foi adicionada solução de amônia concentrada; não houve mudança adicional na quantidade de precipitado (permaneceu a mesma).
  • O enunciado pede: quais íons halogênios (entre \mathrm{Cl^-}, \mathrm{Br^-}, \mathrm{I^-}) estavam presentes na solução desconhecida?

Passo 2

Entendendo o que acontece quando se adiciona \mathrm{AgNO_3}. Quando \mathrm{Ag^+} encontra um haleto \mathrm{X^-} (com \mathrm{X = Cl, Br, I}) forma um sal pouco solúvel \mathrm{AgX} que precipita:
\mathrm{Ag^+ (aq) + X^- (aq) \longrightarrow AgX (s)}.
As cores típicas dos precipitados são:
  • \mathrm{AgCl}: branco.
  • \mathrm{AgBr}: creme/pálido (tendendo a amarelo-pálido).
  • \mathrm{AgI}: amarelo (claro a amarelo intenso).
    Essas cores são importantes para identificar quais haletos estão presentes.

Passo 3

Interpretação inicial da observação com base nas cores:
  • O precipitado foi descrito como “majoritariamente de cor branca”. Isso sugere que o sal predominante formado ao adicionar \mathrm{AgNO_3} foi \mathrm{AgCl} (branco).
  • Se houvesse muito \mathrm{AgI} puro, esperaríamos um precipitado já claramente amarelo desde o início. Como o início foi majoritariamente branco, há forte indicação de presença de \mathrm{Cl^-} na mistura. Mas pode haver outros haletos em menor quantidade misturados; a cor final pode resultar da mistura dos sólidos.

Passo 4

Explicando o efeito da amônia: complexação e solubilidade.
  • A amônia aquosa complexa o íon prata formando o íon diamina prata:
\mathrm{Ag^+ + 2NH_3 \rightleftharpoons [Ag(NH_3)_2]^+}.
  • Quando \mathrm{[Ag(NH_3)_2]^+} se forma, a concentração livre de \mathrm{Ag^+} na solução diminui. Pelo equilíbrio de solubilidade do sólido \mathrm{AgX},
\mathrm{AgX (s) \rightleftharpoons Ag^+ (aq) + X^- (aq)},
uma diminuição em [\mathrm{Ag^+}] desloca o equilíbrio para a direita (consome sólido), aumentando a solubilidade do haleto — isto é, parte do precipitado pode dissolver-se formando o complexo solúvel. Esse é o princípio de Le Châtelier aplicado com a complexação.
  • Entretanto, a eficiência desse processo depende da força do complexo em relação à força com que \mathrm{AgX} está retido no sólido (i.e., da solubilidade, do K_{sp} de \mathrm{AgX} e da constante de formação do complexo). Em termos práticos conhecidos de análise qualitativa:
    • \mathrm{AgCl} dissolve facilmente em amônia diluída (forma \mathrm{[Ag(NH_3)_2]^+}), por isso o precipitado branco some com amônia diluída.
    • \mathrm{AgBr} é menos solúvel e exige amônia mais concentrada para dissolver-se parcialmente.
    • \mathrm{AgI} é muito pouco solúvel e praticamente não se dissolve em amônia, mesmo concentrada; portanto permanece como sólido amarelo.

Passo 5

Aplicando a teoria às observações experimentais (passo a passo):
  • Observação 1 (após \mathrm{AgNO_3}): precipitado majoritariamente branco → indica presença de \mathrm{Cl^-} como componente principal do precipitado (formando \mathrm{AgCl}).
  • Observação 2 (após amônia diluída): o precipitado diminuiu e ficou amarelado → interpretação:
    • A parte branca diminuiu porque \mathrm{AgCl} se dissolveu por formação do complexo \mathrm{[Ag(NH_3)_2]^+} (isso ocorre já com amônia diluída).
    • O precipitado que permaneceu e deu a coloração amarelada é \mathrm{AgI} (ou contém \mathrm{AgI}), porque \mathrm{AgI} não se dissolve em amônia diluída e é de cor amarela.
    • Assim, havia pelo menos duas espécies: \mathrm{Cl^-} (explicando o branco inicial que desapareceu) e \mathrm{I^-} (explicando o resíduo amarelo).
  • Observação 3 (após amônia concentrada): nenhuma mudança adicional → isso confirma que o que restou não é \mathrm{AgBr} (porque \mathrm{AgBr} muitas vezes se dissolve em amônia mais concentrada). O fato de que nem mesmo amônia concentrada dissolveu o que restou é consistente com a presença de \mathrm{AgI}, que é praticamente insolúvel em amônia concentrada.

Passo 6

Por que as outras combinações são inadequadas:
  • Apenas \mathrm{Cl^-}: se só houvesse \mathrm{Cl^-}, todo precipitado ( \mathrm{AgCl}, branco) teria dissolvido com amônia diluída; não ficaríamos com um precipitado amarelado persistente. Portanto "apenas \mathrm{Cl^-}" não explica o amarelamento residual.
  • Apenas \mathrm{I^-}: se só houvesse \mathrm{I^-}, o precipitado inicial seria amarelo desde o começo (porque \mathrm{AgI} é amarelo). O enunciado diz que o precipitado foi majoritariamente branco inicialmente, então \mathrm{I^-} sozinho não explica a aparência inicial.
  • Presença de \mathrm{Br^-}: se houvesse \mathrm{Br^-} em quantidade significativa, esperaríamos um precipitado inicialmente mais creme/amarelado e alguma dissolução com amônia concentrada; mas aqui o início foi majoritariamente branco e nada mais se dissolveu com amônia concentrada, portanto a combinação com \mathrm{Br^-} não encaixa nas observações.
    Tudo isso converge para a presença simultânea de \mathrm{Cl^-} (explica o branco que some com amônia diluída) e \mathrm{I^-} (explica o resíduo amarelo que não se dissolve, mesmo com amônia concentrada).

Passo 7

Resposta final (síntese curta e confiante): os íons halogênios presentes eram \mathrm{Cl^-} e \mathrm{I^-}.

Resposta

E ( ) Apenas \mathrm{Cl^-} e \mathrm{I^-}.

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