Capítulo VIII. Equilíbrio de Distribuição. Analytical Chemistry - Robert V. Dilts. D. Van Nostrand, ISBN Departamento de Química

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1 Cpítulo VIII Equilíbrio de istribuição Alyticl Chemistry - Robert V. ilts. V Nostrd, ISBN eprtmeto de Químic 1

2 As váris técics de extrção e cromtogrfi de prtição, evolvem prtição dos solutos etre dois líquidos imiscíveis. Soluto X soluto solúvel em dus fses imiscíveis. X X 1 fse fse 1 X X 1 Coeficiete de Prtição Pr soluções diluíds em que forç ióic é bix, temos: [ X ] [ X ] 1 - [X] bix s fses - mesm form moleculr s fses - fse 1 e fse imiscíveis eprtmeto de Químic

3 Não existe coveção pr. No etto, é hbitul represetr form: X [ ] Coeficiete de Prtição X [ ] etermição do Coeficiete de Prtição Exemplo 1: 50 ml de um solução uos de I é gitd com 0 ml de tetrcloreto de crboo té se tigir o equilíbrio. A cocetrção iicil de I fse uos é de 1.97x10 - M e pós o equilíbrio cocetrção fse uos desceu pr 5.30x10-4 M. Clcule o coeficiete de prtição pr I etre tetrcloreto de crboo e águ. eprtmeto de Químic 3

4 Equilíbrio de distribuição: I CCl 4 H O I [ ] I [ ] CCl 4 HO I º de mmoles iiciis (fse uos) 1.9x10 - x º de mmoles fiis (fse uos) 5.3x10-4 x º de mmoles trsferids pr fse âic [ I ] [ I ] 4 CCl HO eprtmeto de Químic 4

5 Exemplo : 75 ml de um solução uos que cotem g de I é gitd com 5 ml de tetrcloreto de crboo. Após o equilíbrio, qul percetgem de I foi removid d fse uos? 90.6 MM (I ) 53.8 [ I ] X grms 53.8 grms mole 0.05 l CCl4 / [ I ] grms X 53.8 grms mole l HO / X grms 53.8 grms / mole 0.05 l X grms 53.8 grms / mole l eprtmeto de Químic 5

6 X grms X grms X x X X 0.19/ grms de I fse âic % remoção (0.081/ ) x % 96.3 % do I que se ecotrv fse uos foi trsferido pr fse âic. eprtmeto de Químic 6

7 Exemplo 3: Que volume de tetrcloreto de crboo é ecessário pr extrir 99.9% de I de 80 ml de um soluçõ uos de I M º mmoles I iiciis fse M x 80 ml.904 º mmoles I o equilíbrio fse âic x º mmoles I o equilíbrio fse vol vol 883 ml eprtmeto de Químic 7

8 Rzão de istribuição A expressão do coeficiete de prtição descreve o equilíbrio, pes o cso em que existe mesm espécie moleculr em mbs s fses. Se est espécie estiver evolvid um recção diciol, um ou em mbs s fses, rzão etre tods s forms dess espécie um fse em relção tods outrs outr fse, ão é umericmete igul o coeficiete de prtição e, lém disso, ão é um vlor costte; depede ds codições recciois. Experimetlmete é muito mis fácil qutificr cocetrção totl, C, de um soluto um liquído, do que determir cocetrção d espécie moleculr. Rzão de istribuição cocetrção totl de X fse cocetrção totl de X fse 1 eprtmeto de Químic 8

9 C C Rzão de istribuição A rzão etre e é idêtic à existete etre est e est. qudo X ão está evolvido em recções diciois qudo X existe em váris forms, um ou em mbs s fses. eprtmeto de Químic 9

10 Relções etre e Equilíbrio ácido-bse HA âic uos [ HA] [ HA] + H A [ HA] HA H + + A - [ HA] [ HA] [ HA] + A [ HA] [ HA] + H + [ HA] [ HA] 1 + H + + H + H + eprtmeto de Químic 10

11 Exemplo 1: O coeficiete de prtição do ácido bezóico etre 1-octol e águ é de Clcule o vlor d rzão de distribuição do ácido bezoico etre estes dois solvetes ph6.0. HBz octol águ HBz H + + Bz - eprtmeto de Químic 11

12 [ HBz] oct 1.88 HBz [ ] H + H + + H Bz HBz + [ ] 5 6 (1.88)( ) 6 5 ( ) ( ) eprtmeto de Químic 1

13 Exemplo : O coeficiete de prtição (águ/tetrcloreto de crboo) do ácido rutéico é de 58.4 pr soluções ácids e eutrs. Num solução de 1.00x10 - M de NOH, o vlor d rzão de distribuição é de Clcule o vlor d costte de dissocição pr o ácido rutéico, H RuO 5. H RuO 5 CCl 4 uos H RuO 5 H + + HRuO 5 - [ HRuO5] [ H RuO ] 4 5 CCl 58.4 [ H RuO ] [ H RuO ] 5 CCl + HRuO eprtmeto de Químic 13

14 Em soluções eutrs e ácids, H RuO 5 ão se dissoci, rzão pel qul rzão de distribuição é costte ests codições. Portto: 58.4 Cosiderdo pes 1ª dissocição, temos: [H + ] 1.00x10-1 M + H + H + 1 (58.4)( ) 1 ( ) x10-1 eprtmeto de Químic 14

15 Polimerizção fse âic A costte dieléctric dos liquídos âicos é meor do que d águ. Assim, lgus compostos polres têm tedêci polimerizr os solvetes âicos. X X X X p p âic âic X [ X ] [ X ] uos p [ X ] [ X ] X uos [ X] + [ X ] [ X ] [ X] + p [ X] [ X ] ( ) [ X] 1+ p [ X] [ X ] eprtmeto de Químic 15

16 + p [X] é mis fácil determir [X] Logo: + p. [X] + p [X] > eprtmeto de Químic 16

17 Formção de iões complexos fse uos M âic M + X est [ M ] [ M ] uos MX est [ MX ] [ M ][ X ] [ M ] [ ] + [ ] M MX [ M ] M M X [ ] + [ ][ ] est [ M ] ( ) + X [ M] 1+ est [ X] 1 [ ] est eprtmeto de Químic 17

18 istribuição de queltos metálicos HX MX âic (HX) (MX ) uos HX H + + X - M + + X - MX est [ MX ] C C MX M + M( ) M( ) [ ] + ( HX ) [ HX ] [ HX ] ( MX ) MX [ ] MX [ ] eprtmeto de Químic 18

19 est [ MX ] + M X eprtmeto de Químic + H X [ HX ] resolvedo est em relção [M + ] e substituido equção d rzão d distribuição: resolvedo em relção [X - ] e substituido equção d rzão d distribuição: [ MX ] [ MX ] [ MX ] + [ MX ] + est X [ MX ] [ MX ] est [ HX] H + 19

20 Simplificção d equção d rzão de distribuição: miori dos queltos metálicos, têm est muito elevds. Assim, podemos cosiderr que em solução o ião metálico existe todo form de quelto metálico. o quelto metálico o ser um espécie eutr terá grde tedêci pr ser extrído pr fse âic. N fse uos, podemos cosiderr que [MX ] <<< [M + ], o que sigific que o 1º termo o deomidor d rzão de distribuição poderá ser desprezdo: est [ MX ] [ MX ] [ HX ] H + (MX) [ HX ] ( MX ) est H + determição de [HX] ão é fácil f. uos eprtmeto de Químic 0

21 ( MX ) HX [ ] est ( HX ) H + eprtmeto de Químic 1