Enunciado

Fluoreto de sódio é rotineiramente adicionado à água nas estações de tratamento, pois sabe-se que o íon fluoreto previne a cárie nos dentes. Num eletrodo íon-seletivo (ao íon fluoreto), usado na análise de amostras de água, um cristal de LaF3 dopado com Eu+2, simbolizado por Eu+2:LaF3, atua como uma barreira semipermeável entre a solução-teste e a solução interna do eletrodo, que contém NaF(aq) 0,1 mol/kg e NaCl(aq) 0,1 mol/kg. Um eletrodo de prata-cloreto de prata imerso na solução interna está conectado a um potenciômetro, e a fem da pilha pode ser medida contra um eletrodo de referência apropriado. Segue-se que a meia-pilha para o eletrodo seletivo ao fluoreto é representado por:

Onde b1 e b2 são as molalidades do íon fluoreto na solução interna e na solução teste, respectivamente. (a) Deduza uma expressão para a fem dessa meia-pilha. (b) O eletrodo seletivo ao fluoreto, descrito anteriormente, não é sensível ao HF(aq). O íon hidróxido é a única espécie interferente, com k F - , O H - = 0,1 . Use essa informação e o fato de que Ka do HF é igual a 3,5 × 10 - 4 , a 298 K para especificar a faixa de pH em que o eletrodo responde com exatidão à atividade do íon F- na solução-teste, a 298 K.

Passo 1

Opaaaaa, gente!!! Vamos que vamos?

(a) A equação de Nernst apropriada para o eletrodo seletivo de fluoreto é:

E = E a p + β R T F ln ⁡ a F - + k F - , O H - a O H -

A 298 K e considerando que β ≈ 1

E = E a p + 0,05916   V log ⁡ a F - + k F - , O H - a O H -

Passo 2

(b) Em altos pH, a O H - é muito grande, e com isso, o seguindo termo nos parênteses podem ser uma fração significante de a F - . Em baixo pH, F - é convertido a HF, ou seja, a espécie que nosso eletrodo não consegue ter sensibilidade. As atividades das espécies envolvidas são relatadas por cada Ka.

k a = a H + a F - a H F

a F - = k a a H F a H + = 3,5 × 10 - 4 a H F a H +

a H + e a O H - são relatados através do K w = a H + a O H -

E = E a p + 0,05916   V log ⁡ a F - + k F - , O H -   K w a H +

Passo 3

Na análise seguinte, vamos configurar todos os coeficientes de atividade igual a 1. Vamos então agora fazer uma tabelinha do tipo E - E a p

A gente consegue perceber que com p H ≤ 8 a força motriz emf responde linearmente ao log ⁡ a F - . Em pH = 5 e abaixo disso, a razão

a H F a F - = a H + K a = a H + 3,5 × 10 - 4 = 10 - 5 3,5 × 10 - 4 = 0,029

Essa razão indica que uma fração significante ( > 0,03) de F - foi removida da solução teste. Portanto, a faixa de pH aceitável para usar o eletrodo 5

Resposta

Ei, a resposta está no passo a passo :)

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