Enunciado

O coeficiente de distribuição de Z entre n-hexano e água é 6,25. Calcular a porcentagem de Z que resta em 25,0 mL de água que era originalmente 0,0600   m o l   L - 1 em Z, após a extração com os seguintes volumes de n-hexano:

(a) uma porção de 25,0 mL.

(b) duas porções de 12,5 mL.

(c) cinco porções de 5,00 mL.

(d) dez porções de 2,50 mL.

Passo 1

Fala pessoal, tudo certinho? vamos responder mais uma questão, então prepara o material e vamos responder!!

Vamos primeiro fazer uma revisão teórica sobre extração: A extração é a separação em equilíbrio de um ou mais componentes de uma mistura sólida ou líquida (mistura inicial), utilizando-se outro solvente (extrator), que não se mistura com o solvente da mistura inicial ou é limitado na mistura, sendo os demais componentes insolúvel ou menos solúvel nele. Misturando vigorosamente a mistura inicial e o segundo solvente sobre uma superfície de separação tão grande quanto possível e pelo maior tempo possível, e repetindo sucessivamente o processo com quantidades menores do segundo solvente, a dissolução é acelerada e a quantidade de componente chave em o solvente é aumentado. A extração não dá um componente puro, mas duas novas misturas, ou seja, uma solução da qual o componente é separado (refinado) e uma solução enriquecida com um componente que é separado (extrato).

O coeficiente de distribuição (K) é definido como a razão da concentração de uma espécie química ou soluto entre dois meios em equilíbrio. Este meio pode ser um gás como o ar; líquido como água ou óleo; ou uma mistura complexa, como sangue ou outros tecidos.

Dada essa parte teórica, vamos partir para os cálculos.

Passo 2

A fórmula segundo a qual a concentração de uma substância Z que permanece na solução aquosa após a extração é calculada da seguinte forma:

Z i = V a q V o r g ∙ K + V a q i ∙ Z 0

Onde i é o número de extrações, Z i é a concentração de Z após a extração, Z 0 é concentração inicial de Z, V a q é o volume da solução extraída e V o r g é o volume do solvente orgânico. A fórmula para calcular a porcentagem de substância Z em 25 mL de água após a extração é a seguinte:

%   Z = Z i 0,0600   M ∙ 100 %

A – Nós temos os seguintes dados

K = 6,25

i = 1

V a q = 25   m L

V o r g = 25   m L

Z 0 = 0,0600   M

Aplicando a fórmula, nós temos que

Z i = V a q V o r g ∙ K + V a q i ∙ Z 0

Com isso, fazendo a substituição, nós obtemos o seguinte resultado

Z 1 = 25   m L 25   m L ∙ 6,25 + 25   m L 1 ∙ 0,0600   M

Portanto,

Z 1 = 0,00828   M

Calculando a proporção em porcentagem, temos

%   Z = Z 1 0,0600   M ∙ 100 % = 0,00828   M 0,0600   M ∙ 100 %

Que tem como resultado

%   Z = 13,8 %

Passo 3

B - Nós temos os seguintes dados

K = 6,25

i = 2

V a q = 25   m L

V o r g = 12,5   m L

Z 0 = 0,0600   M

Aplicando a fórmula, nós temos que

Z i = V a q V o r g ∙ K + V a q i ∙ Z 0

Com isso, fazendo a substituição, nós obtemos o seguinte resultado

Z 1 = 25   m L 12,5   m L ∙ 6,25 + 25   m L 1 ∙ 0,0600   M

Portanto,

Z 1 = 0,00 353   M

Calculando a proporção em porcentagem, temos

%   Z = Z 1 0,0600   M ∙ 100 % = 0,00 353   M 0,0600   M ∙ 100 %

Que tem como resultado

%   Z = 5,88 %

Passo 4

C - Nós temos os seguintes dados

K = 6,25

i = 5

V a q = 25   m L

V o r g = 12,5   m L

Z 0 = 0,0600   M

Aplicando a fórmula, nós temos que

Z i = V a q V o r g ∙ K + V a q i ∙ Z 0

Com isso, fazendo a substituição, nós obtemos o seguinte resultado

Z 5 = 25   m L 5   m L ∙ 6,25 + 25   m L 5 ∙ 0,0600   M

Portanto,

Z 1 = 0,00 104   M

Calculando a proporção em porcentagem, temos

%   Z = Z 1 0,0600   M ∙ 100 % = 0,00 104   M 0,0600   M ∙ 100 %

Que tem como resultado

%   Z = 1,73 %

Passo 5

D - Nós temos os seguintes dados

K = 6,25

i = 10

V a q = 25   m L

V o r g = 2,5   m L

Z 0 = 0,0600   M

Aplicando a fórmula, nós temos que

Z i = V a q V o r g ∙ K + V a q i ∙ Z 0

Com isso, fazendo a substituição, nós obtemos o seguinte resultado

Z 10 = 25   m L 2,5   m L ∙ 6,25 + 25   m L 10 ∙ 0,0600   M

Portanto,

Z 1 = 0,0004 67   M

Calculando a proporção em porcentagem, temos

%   Z = Z 1 0,0600   M ∙ 100 % = 0,00 0467   M 0,0600   M ∙ 100 %

Que tem como resultado

%   Z = 0,79 %

Resposta

a )   %   Z = 13,8 %

b )   %   Z = 5,88 %

c )   %   Z = 1,73 %

d )   %   Z = 0,79 %

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