Sulfetos de ferro(II), cobalto(II) e níquel(II) podem ser separados por dissolução com uma solução de HCl ? Em caso afirmativo, determine a [HCl] necessária para dissolver o primeiro sulfeto enquanto os outros são mantidos insolúveis e a [HCl] necessária para dissolver o segundo sulfeto enquanto o último é mantido insolúvel. Considere a concentração dos metais superior ou igual a 0,1 mol / L como indicador de solubilidade; e a concentração de 0,001 mol / L ou menor como indicador de insolubilidade. KP S FeS=6,3 times 10^-18 ; KP S CoS=4,0 times 10^-21 ; KP S NiS= 3,2 times 10^-19 ; H2 S Ka 1=1,1 times 10^-7 e Ka 2=1,0 times 10^-14. ( R=Nãoã podemos separar CoS e Ni ; porém, podemos deixar FeS insolúvel).

Passo 1

O enunciado pergunta se, ao adicionarmos uma certa concentração de HCl, conseguimos dissolver seletivamente cada um dos sulfetos FeS, CoS e NiS, usando como critério de “solúvel” a concentração do metal em solução >= 0,1,mol/L e como critério de “insolúvel” <= 0,001,mol/L. Vamos modelar a solubilidade de cada sulfeto em função de [H^+], usando KPS e as constantes de dissociação de H2S.

Passo 2

Para um sulfeto genérico
e o produto de solubilidade
As espécies sulfeto em solução estão ligadas por
Num meio bastante ácido ( é
Chamando , a massa de sulfeto dissolvida é e, aproximando a soma de todas as espécies de enxofre por (porque para ), chega\‐se à relação linear
once

Passo 3

Vamos calcular k para cada sulfeto:
Ka1Ka2 = 1,1times10^-7times1,0times10^-14 = 1,1times10^-21
1. FeS:
kFe = raiz6,3times10^-181,1times10^-21 approx raiz5,73times10^3approx75,7
2. CoS:
kCo = raiz4,0times10^-211,1times10^-21 approx raiz3,64approx1,91
3. NiS:
kNi = raiz3,2times10^-191,1times10^-21 approx raiz2,91times10^2approx17,1
Logo as solubilidades aproximadas são
sFe approx 75,7,[H^+], sCo approx 1,91,[H^+], sNi approx 17,1,[H^+]

Passo 4

Para dissolver seletivamente FeS (primeiro sulfeto) mantendo CoS e NiS insolúveis, precisamos:
sFe>=0,1, sCo<=0,001, sNi<=0,001
Isto é
75,7,[H^+]>=0,1 ;Rightarrow; [H^+]>=0,175,7approx1,32times10^-3,
1,91,[H^+]<=0,001 ;Rightarrow; [H^+]<=0,0011,91approx5,24times10^-4,
17,1,[H^+]<=0,001 ;Rightarrow; [H^+]<=0,00117,1approx5,85times10^-5
Não existe intervalo de [H^+] que satisfaça todas as três condições simultaneamente. Logo não é possível dissolver apenas FeS deixando CoS e NiS insolúveis segundo os critérios dados.

Passo 5

Para dissolver seletivamente CoS (segundo sulfeto) mantendo NiS (terceiro) insolúvel, faríamos:
sCo>=0,1, sNi<=0,001,
que leva a
[H^+]>=0,11,91approx5,24times10^-2 e [H^+]<=0,00117,1approx5,85times10^-5,
outra contradição. Não há intervalo de [H^+] para isso.

Passo 6

Conclusão geral: nenhum dos três sulfetos pode ser dissolvido isoladamente com HCl de modo a deixar os outros dois insolúveis, usando como definição tóxica “solúvel” >=0,1 M e “insolúvel” <=0,001 M. Em particular não há janela de [HCl] para separar FeS de CoS/NiS nem CoS de NiS.

Resposta

Não é possível separar qualquer par de sulfetos FeS, CoS e NiS por dissolução em HCl, segundo os critérios de solubilidade dados.

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