A capacidade de troca de uma resina de troca iônica pode ser definida como o número de mols de sítios eletricamente carregados por grama de resina seca. Descreva como você mediria a capacidade de troca de uma resina de troca aniônica usando NaOH padrão, HCl padrão ou qualquer outro reagente que você queira.

Passo 1

O enunciado pede a capacidade de troca de uma resina aniônica, medida em mol de sítios carregados por grama de resina seca. Vamos usar o princípio de trocar o estado O H^{-} da resina por C l^{-} proveniente de HCl padrão e determinar, por titulação ácido-base, quantos mols de HCl foram consumidos. A partir disso calculamos a capacidade como
\text{Capacidade} = \frac{\text{mol de HCl consumidos}}{\text{massa de resina seca (g)}}.

Passo 2

Condição da resina na forma O H^{-}:
  1. Pese precisamente m gramas de resina seca.
  2. Coloque em um Becker e adicione volume excessivo (por exemplo, 100 mL) de solução de NaOH 1,0 M para garantir que todos os sítios amônio quaternário estejam na forma O H^{-}.
  3. Agite por 1 h, depois lave com água deionizada até o pH do efluente ficar basicamente constante (pH ≳ 9).
  4. Decante e retenha a resina úmida para o próximo passo.

Passo 3

Reação com HCl padrão em excesso:
  1. Transfira a resina para um erlenmeyer limpo.
  2. Adicione volume V_i de solução de HCl padrão de concentração C_{\text{HCl}}. Ex.: V_i=50\,\text{mL}, C_{\text{HCl}}=0{,}10\,\text{M}.
  3. Agite por tempo suficiente (30 min) para que o C l^{-} substitua quantitativamente os sítios O H^{-} da resina, formando R–Cl + H_{2}O.
  4. Filtre ou decante para separar o sobrenadante (filtrado) da resina.

Passo 4

Titração do HCl não consumido:
  1. Tome um alíquota conhecida V_a do filtrado ou use o volume total V_i.
  2. Titule com NaOH padrão de concentração C_{\text{NaOH}} até ponto de viragem (fenolftaleína).
  3. Anote o volume de NaOH gasto, V_{\text{NaOH}}.
  4. Calcule moles de HCl inicialmente adicionados
n_i = C_{\text{HCl}}\;V_i,
e moles de HCl remanescentes
n_f = C_{\text{NaOH}}\;V_{\text{NaOH}}.
Logo, moles de HCl consumidos pela resina
n_{\text{cons}} = n_i - n_f.

Passo 5

Cálculo da capacidade de troca:
A capacidade Q em mol/g é dada por
Q = \frac{n_{\text{cons}}}{m}.
Basta inserir os valores medidos de n_{\text{cons}} e da massa m da resina seca.

Resposta

A capacidade de troca aniônica da resina, em mol de sítios por grama, é
Q = \frac{C_{\text{HCl}}\,V_{i} - C_{\text{NaOH}}\,V_{\text{NaOH}}}{m}\,.

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