Você está realizando uma análise de cromatografia de troca iônica para separar uma mistura contendo os seguintes íons: sódio (N a^+), cálcio (C a^2+) e magnésio (M g^2+). Para isso, você está utilizando uma coluna de troca iônica com fase estacionária de resina de troca catiônica. A fase móvel é uma solução de cloreto de sódio ( NaCl ) a 0,01 M. O fluxo da fase móvel é ajustado para 1,0 mL / min e a temperatura da coluna está mantida a 25^circ C. Qual será a ordem de eluição dos cátions no cromatograma e porquê?

Passo 1

Beleza, o exercício pede pra gente separar três íons – Na⁺, Ca²⁺ e Mg²⁺ – usando cromatografia de troca iônica catiônica. A gente tem:
• Fase estacionária: resina de troca catiônica (com grupos sulfonato, digamos).
• Fase móvel: NaCl 0,01 M.
• Fluxo: 1,0 mL/min, 25 °C.
Conteúdo da matéria: cromatografia de troca iônica. Vamos precisar entender como funcionam a afinidade e a força de retenção dos cátions na resina.

Passo 2

Teoria básica de troca iônica:
  1. A resina catiônica tem cargas negativas fixas que “seguram” cátions da amostra.
  2. Quanto mais forte a interação íon-resina, maior o tempo de retenção.
  3. A força dessa interação depende de dois fatores principais:
    a) Carga do íon (valência) – cátions com carga maior interagem mais.
    b) Tamanho efetivo do íon (raio iônico hidratado) – íons muito hidratados não se aproximam bem do sítio carregado.
  4. Em geral, ordem de retenção típica em resina forte: Ca²⁺ > Mg²⁺ > Na⁺ (maior carga e menor raio hidratado dão maior afinidade).

Passo 3

Aplicando aos nossos íons:
  • Na⁺ é monovalente, então interage fraquinho.
  • Ca²⁺ e Mg²⁺ são divalentes, então interagem mais forte que Na⁺.
  • Entre Ca²⁺ e Mg²⁺, o Ca²⁺ “enxuga” menos moléculas de água ao redor (raio hidratado menor), ficando mais perto do grupo sulfonato e grudando mais forte. O Mg²⁺ é super-hidratado, fica “mais gordo” de água e interage um pouco menos.
Portanto, a resina solta primeiro o íon que “gruda” menos, depois o intermediário, e por fim o que mais gruda.

Resposta

Ordem de eluição (do primeiro ao último):
Na⁺ → Mg²⁺ → Ca²⁺
Porque Na⁺ tem menor carga e afinidade, Mg²⁺ é divalente mas bem hidratado, e Ca²⁺ é divalente com menor raio hidratado, se retendo mais.

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