Por que a extração de um íon metálico para um solvente orgânico com 8-hidroxiquinoleína é mais completa em pH alto?
Passo 1
O enunciado nos pede para entender por que um cátion metálico
é extraído de forma mais completa para a fase orgânica pelo ligante 8-hidroxiquinolina (denotado aqui por
) quando o meio aquoso está em pH alto. O conteúdo envolvido é química de extração por solvente e equilíbrio ácido-base do ligante, além do equilíbrio de complexação metálica.
Passo 2
Primeiro identifiquemos a reação ácido-base do ligante 8-hidroxiquinolina na fase aquosa. Esse ligante tem um próton ligado ao oxigênio fenólico e sofre ionização segundo
com constante de dissociação
Em pH baixo (alto
) a forma protonada
predomina; em pH alto (baixo
) a forma desprotonada
aumenta.
Passo 3
O complexo extraído para a fase orgânica é tipicamente neutro, por exemplo
onde
é solúvel no solvente orgânico. Para simplificar, no caso de um cátion divalente formam-se complexos do tipo
.
Passo 4
A extração obedece ao equilíbrio
cuja constante de distribuição pode ser escrita como
Passo 5
Note que
é produto nesse equilíbrio. Pelo princípio de Le Châtelier, diminuir
(isto é, aumentar o pH) desloca a reação para a direita, formando mais
na fase orgânica. Além disso, em pH alto o ligante existe em maior fração como
, a forma ativa para complexação, o que também favorece a extração.
Resposta
A extração é mais completa em pH alto porque o ligante 8-hidroxiquinolina se desprotona formando
, que complexa o íon metálico como espécie neutra
. Como a reação de extração gera prótons, um menor
(pH mais alto) afasta o equilíbrio para a formação do complexo orgânico e, assim, aumenta a eficiência de extração.