Uma solução aquosa contém
de
e
de
. Considerando que esta solução esteja saturada com
de
, responda:
Qual o pH máximo em que esta solução pode ser mantida para que o CdS precipite enquanto o
permanece em solução? Dados kps
,
e ka
. ( 1,5 pontos)
Qual o pH máximo em que esta solução pode ser mantida para que o CdS precipite enquanto o
Passo 1
Vamos resolver um exercício de química sobre equilíbrio químico envolvendo solubilidade e pH. Temos uma solução aquosa com concentrações conhecidas de íons
,
e
. Precisamos encontrar o pH máximo para que o sulfeto de cádmio (
) precipite sem que o sulfeto de zinco (
) forme precipitado. Para isso, vamos usar os conceitos de produto de solubilidade (
) e a constante de dissociação ácida (
).
Passo 2
Primeiro, vamos entender como o
se comporta na água. A
é um ácido que pode se dissociar em íons hidrogênio (
) e íons sulfeto (
). A constante de dissociação ácida
nos diz o quanto isso acontece. A equação da dissociação é:
Passo 3
Sabemos que o produto de solubilidade
para um sal representa o produto das concentrações dos íons que formam o sal. Para o
, temos:
Queremos que o
precipite, então precisamos que o produto
atinja esse valor.
Passo 4
Vamos expressar a concentração de
em função do pH. Da equação de dissociação da
, podemos rearranjar para encontrar
:
Substituindo os valores conhecidos:
Passo 5
Agora, igualamos a concentração de
ao valor necessário para que o
comece a precipitar:
Simplificando:
Passo 6
Resolvendo para
:
Então,
Passo 7
Agora, encontramos o pH usando a relação:
No entanto, o pH não pode ser negativo. Isso indica que para que o
precipite sem que o
o faça, a solução precisa estar em um ambiente altamente ácido, o que não é viável na prática. Portanto, o pH máximo teórico seria muito baixo, mas na realidade, não seria possível manter o
em solução nessas condições.
Resposta
O pH máximo para que o
precipite enquanto o
permanece em solução é aproximadamente
.