Questão
O cromo, Cr , é um elemento tóxico encontrado em rejeitos industriais, como os de curtumes (processamento de couro cru) e os de galvanização ou cromagem (recobrimento de peças com cromo para proteção contra oxidação). A partir das equações abaixo, faça o que se pede.
a) Explique, através do princípio de Le Chatelier, em que condição de pH o máximo de cromo pode ser extraído de um rejeito, por precipitação com adição de bário,
. Considere que todo o cromo presente no rejeito está nas formas de dicromato,
, e cromato,
, em equilíbrio.
não precipita com
e a adição de
não desloca apreciavelmente o equilíbrio representado na equação 1 .
b) Considere agora 100 L de um rejeito que contém cromo na concentração de
. Para retirar o cromo da solução, este foi todo convertido em CrO4
. Em seguida, foram adicionados
de cloreto de bário,
, um sal totalmente solúvel nessas condições. Considere que não houve variação de volume e que nenhuma outra espécie presente precipita com
ou com
. Mostre, através de cálculos, se ocorre a precipitação do
.
c) Calcule a quantidade máxima de
, em mg , que pode ser adicionada a
de uma solução
de cromato de potássio,
, para que não precipite
.
b) Considere agora 100 L de um rejeito que contém cromo na concentração de
c) Calcule a quantidade máxima de
Passo 1
O enunciado fornece duas reações em equilíbrio:
e o produto de solubilidade
Dados numéricos fornecidos:
- concentração de Cr no rejeito:
(para no item (b)); - massa adicionada de
em (b): ; -
; -
.
O enunciado pede:
(a) explicar, por Le Chatelier, em que condição de pH se maximiza a extração do cromo por precipitação com(considerando todo o Cr como e em equilíbrio; não precipita com e a adição de não desloca apreciavelmente o equilíbrio 1);
(b) paracom de Cr, tudo convertido em , e adição de de , verificar por cálculo se ocorre precipitação de ;
(c) calcular a massa máxima de(em mg) que pode ser adicionada a de solução de sem que precipite .
Passo 2
Conceito e interpretação do equilíbrio ácido/base e do princípio de Le Chatelier (aulas curtas e diretas).
- A primeira reação mostra o equilíbrio entre dicromato e cromato:
- Le Chatelier diz que se um sistema em equilíbrio sofre uma alteração (concentração, pressão, temperatura), o equilíbrio desloca-se para contrariar essa alteração.
- Aqui, se adicionamos
(meio ácido), o equilíbrio vai consumir esse excesso de deslocando-se para a esquerda, formando mais e diminuindo . - Se tornamos o meio mais básico (aumentamos
ou removemos ), o equilíbrio se desloca para a direita, aumentando a concentração de . - Como apenas
precipita com (formando ), quanto maior for a fração de cromo na forma , maior o potencial de precipitar com .
Conclusão qualitativa (resposta à parte a): para maximizar extração por precipitação com, deve-se ter meio básico (pH elevado), pois isso favorece a formação de .
Passo 3
Produto de solubilidade e critério de precipitação — conceito e fórmulas.
- Para o sal pouco solúvel
vale
- Define-se o quociente iônico
(produto iônico instantâneo) igual a
Critérios:
- Se
→ solução supersaturada → precipitação ocorre até que (ou até que algum reagente se esgote). - Se
→ solução insaturada → não precipita. - Se
→ solução saturada em equilíbrio.
Passo 4
Cálculos iniciais para o item (b): transformar a massa/volume de cromo em mols de
.
- Massa total de Cr em
:
- Moles de
:
Observação didática: cada mol de
contém um átomo de Cr; como todo o Cr foi convertido em
, o número de mols de
é igual a
.
- Concentração inicial de
em solução (volume ):
Passo 5
Cálculos de
para o item (b): quantidade adicionada de
e concentração resultante.
- Moles de
:
- Cada mol de
fornece 1 mol de , logo . - Concentração inicial de
em :
Passo 6
Aplicação do critério de precipitação (item b): calcular
e comparar com
.
- Produto iônico inicial:
- Comparação com
:
Interpretação:
é muito maior que
, portanto a solução está fortemente supersaturada em relação a
e ocorrerá precipitação até que
seja reduzido a
(ou até que algum reagente se esgote). Logo, precipitação ocorre.
Complemento quantitativo (opcional, para entender a extensão da precipitação):
- Se a precipitação prosseguir até coexistirem quantidades residuais de ambos os íons em equilíbrio, em solução saturada com
teríamos aproximadamente (se sobrar dos dois íons) concentrações residuais da ordem de
- Moles residuais em
: , muito menores que os iniciais, ou seja, quase todo o cromo e bário se precipitam.
Passo 7
Resolução do item (c): máxima massa de
que se pode adicionar a
de solução
de
sem precipitar
.
- Concentração de
dada:
- Para não precipitar é necessário
, portanto a concentração máxima permitida de é
- Em
isso corresponde a
- Como cada mol de
fornece 1 mol de , o número máximo de mols de é o mesmo. A massa máxima é
- Em miligramas:
Interpretação didática: com concentrações tão pequenas de cromato, só se pode adicionar uma massa muito pequena de
antes de começar a precipitar
, porque
é extremamente pequeno.
Resposta
(a) Meio básico (pH elevado) — quanto mais básico, mais
há e maior a extração por precipitação com
.
(b) Sim; ocorre precipitação, pois .
(c)
(b) Sim; ocorre precipitação, pois
(c)