Balanço de material. Se você pretende medir todos os ânions e cátions em uma amostra desconhecida, pode verificar a qualidade dos seus resultados sabendo que o número total de cargas positivas deve ser igual ao número total de cargas negativas. A tabela apresentada a seguir mostra as concentrações de cátions e ânions na água de uma lagoa expressas em
, determinadas em um experimento feito por alunos de graduação. Determine a concentração total de carga negativa e de carga positiva (mol/L) para avaliar a qualidade da análise. O que você conclui a respeito desta análise?
Ânions
Cátions
0,26
2,8
43,6
0,2
5,5
3,5
12,6
7,3
24,0
Dados de K. Sinniah e K. Piers, “Ion Chromatography: Analysis of Ions in Pond Water,” J. Chem. Ed. 2001, 78, 358.
| Ânions |
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Cátions |
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0,26 |
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2,8 |
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43,6 |
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0,2 |
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5,5 |
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3,5 |
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12,6 |
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7,3 |
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24,0 |
Passo 1
O enunciado pede para verificar o balanço iônico numa amostra de água, calculando a concentração total de cargas negativas e positivas em
. O conteúdo é estequiometria aplicada a espécies dissolvidas: vamos converter as concentrações dadas em
para
e depois multiplicar pelo número de cargas de cada íon para obter as cargas (equivalentes) por litro.
Passo 2
Primeiro, convertemos cada concentração de
em gramas por litro. Como
então, se um íon tem
, ele corresponde a
Passo 3
Agora, para cada íon, calculamos a molaridade:
Anions:
Cátions:
Passo 4
Para cada íon, a concentração de carga (equivalentes por litro) é
, onde
é a valência. Somando os anions:
Passo 5
Somando os cátions:
Passo 6
Comparando:
Deveriam ser iguais, mas os cátions estão cerca de 25 % acima dos ânions. Concluímos que a análise não está balanceada — faltam ânions ou há erro experimental.
Resposta
Concentração total de carga negativa:
.
Concentração total de carga positiva: .
Conclusão: o balanço não fecha, indicando problema na análise.
Concentração total de carga positiva:
Conclusão: o balanço não fecha, indicando problema na análise.