Produto de solubilidade de sais Nos sais pouco solúveis (solubilidade menor que 0,01mol/L) o produto da concentração molar de íons é uma constante a uma determinada temperatura, esse produto (Kps) é chamado produto de solubilidade. Seja a equação genérica: AB A + + B K ps (AB) = [A + ]. [B ] K ps (AB) = Produto das concentrações de A + e B De uma maneira geral: A p B q pa q+. qb p A P B q = [A q+ ] p. [B p ] q Produto de solubilidade de sais Escrever a equação do produto de solubilidade do Ag 2 CrO 4. Ag 2 CrO 4 2Ag + + CrO 4 K ps = [Ag + ] 2. [CrO 4 ] 1
Produto de solubilidade de sais O K ps do AgCl a 25 o C é 1,0x10 10. Calcule as concentrações de Ag + e Cl em solução saturada de AgCl e a solubilidade molar do AgCl. reação = AgCl Ag + + Cl K ps = [Ag + ].[Cl ] onde s é a solubilidade molar : [Ag + ] = [Cl ] = s Substituindo na equação do K ps 1,0x10 10 = [Ag + ].[Cl ] 1,0x10 10 = s. s 1,0x10 10 = s 2 s = (1,0x10 10 ) 1/2 s = 1,0x10 5 se s = [Ag + ] = [Cl ] = 1x10 5 Produto de solubilidade de sais 2
Produto de solubilidade de sais Cálcio, estrôncio e bário formam carbonatos insolúveis em solução alcalina. O magnésio não precipita com hidróxido em presença de excesso de íons amônio que reduzem a concentração dos íons hidroxila a um valor tal, que o produto de solubilidade do hidróxido de magnésio não é atingido. Por razões semelhantes, o carbonato de magnésio não precipita na presença de excesso de íons amônio. Esta propriedade tende a separar os íons Mg 2+ de Ca 2+, Sr 2+ e Ba 2+. Produto de solubilidade de sais Ânions Mg 2+ Ca 2+ Sr 2+ Ba 2+ OH 5,9x10 12 1,0x10 5 4,8x10 9 7,0x10 10 4,9x10 9 C 2 O 4 8,6x10 5 2,3x10 9 5,6x10 8 2,3x10 8 SO 4 6,1x10 5 2,8x10 7 1,0x10 10 CrO 4 7,1x10 4 3,6x10 6 1,2x10 10 3
Reações dos íons Mg 2+ Reação com base forte: Mg 2+ + 2 OH Mg(OH) 2 (s) Esse precipitado deve dissolverse na presença de sais de amônio. A adição de sais de amônio resulta num aumento da concentração de íons NH 4+ que ocasiona um deslocamento do equilíbrio da dissociação da amônia no sentido da formação de amônia não dissociada. NH 3 + H 2 O NH 4+ + OH Esse deslocamento de equilíbrio implica numa diminuição da concentração de OH. Quando a concentração de OH for reduzida a um valor tal que o produto de solubilidade do Mg(OH) 2 não for atingido deve haver dissolução completa do precipitado. Reações dos íons Mg 2+ Reação com Hidróxido de amônio: NH 3 + H 2 O NH 4+ + OH Mg 2+ + 2 OH Mg(OH) 2 (s) A razão da não formação do precipitado de Mg(OH) 2, na presença de NH 4 Cl, já foi explicada no caso da reação com NaOH. Se usarmos solução de HCl, no lugar do cloreto de amônio também não haverá formação de precipitado. 4
Reações dos íons Mg 2+ Íons magnésio reagem com solução de carbonato de amônio, dando origem a um sal básico, gelatinoso, de composição variável, quando se deixa a solução em repouso, ou quando se aquece brandamente: Reação com Carbonato de amônio: 5 Mg 2+ + 5 + 6 H 2 O 4 Mg.Mg(OH) 2.5H 2 (s) + CO 2 Reações dos íons Mg 2+ Aquecese o tubo da reação sem ferver, centrifugandose o precipitado e desprezandose o sobrenadante. Separase o precipitado em duas partes. Tratandose uma das partes do precipitado com solução de ácido acético devese observar a dissolução do precipitado. Esta dissolução se dá devido à diminuição da concentração dos íons carbonato pela reação com os íons hidrogênio. + H + H (1) H + H + H 2 CO 2 + H 2 O (2) Observandose os equilíbrios acima, notase que o aumento da concentração de H + desloca os equilíbrios para a direita, diminuindo a concentração de. Tratandose a segunda parte do precipitado com solução de cloreto de amônio, notase dissolução do precipitado, devido à diminuição da concentração dos íons carbonato: + NH 4 + H + NH 3 5
Reações dos íons Mg 2+ Reação com monohidrogenofosfato de sódio: Quando se adiciona uma solução de monohidrogenofosfato de sódio a uma solução Contendo íons magnésio tamponada com hidróxido de amôniocloreto de amônio, há a formação de um precipitado branco de MgNH 4 PO 4.6H 2 O, que cristaliza sob a forma característica de estrelas: HPO 4 + OH H 2 O + PO 4 3 (1) Mg 2+ + NH 4+ + PO 4 3 + 6 H 2 O MgNH 4 PO 4.6H 2 O (2) Reações dos íons Mg 2+ Reação com monohidrogenofosfato de sódio: Na precipitação dos íons magnésio por esse método, a solução deve ser alcalinizada com hidróxido de amônio para que a precipitação seja completa. Ver os equilíbrios (1) e (2). Por outro lado, é necessária a adição de cloreto de amônio, pois a presença dos íons amônio, além de ajudar a precipitação através do efeito do íon comum, impede a formação de uma precipitado branco, floculento, de fosfato ácido de magnésio. A adição de cloreto de amônio impede a formação de hidróxido de magnésio. 6
Reações dos íons Ca 2+, Sr 2+ e Ba 2+ Reação com carbonato de amônio: Soluções contendo os íons Ca 2+, Sr 2+ e Ba 2+ quando tratadas com solução de carbonato de amônio dão origem a formação de precipitados brancos de Ca, Sr e Ba Ca 2+ + Ca (s) Sr 2+ + SrCO3 (s) Ba 2+ + BaCO3 (s) Reações dos íons Ca 2+, Sr 2+ e Ba 2+ Separandose cada precipitado formado em duas partes, após centrifugação. Uma parte deve ser tratada com solução de cloreto de amônio e outra com solução de Ácido acético. No caso do tratamento do precipitado com cloreto de amônio o precipitado Deverá permanecer inalterado enquanto no caso do tratamento com ácido acético deverá Haver dissolução do precipitado. M (s) M 2+ + (1) + H + H (2) H + H + H 2 H 2 O + CO 2 (3) Na presença de HAc, os equilíbrios (1), (2) e (3) são deslocados para a direita, dissolvendo o precipitado. Na presença de íons amônio, há uma diminuição da concentração de, mas que ainda é suficiente para atingir o produto de solubilidade destes carbonatos ~ 10 9 ). Entretanto, esta concentração de não é suficiente o produto de solubilidade do Mg, que por essa razão é solúvel em solução de NH4Cl. + NH 4 + H + NH 3 7
Reações dos íons Ca 2+, Sr 2+ e Ba 2+ Reações com oxalato de amônio: Soluções neutras de oxalato de amônio ou de sódio, formam precipitados com os íons dos metais da coluna 2. O precipitado formado à frio é finamente dividido e difícil de centrifugar e decantar, entretanto, à quente, formamse cristais grandes. Os oxalatos dissolvemse em soluções de ácidos fortes, devido à formação dos íons HC 2 O 4 : MC 2 O 4 (s) M 2+ + C 2 O 4 C 2 O 4 + H + HC 2 O 4 Um ácido fraco, tal como o HAc não é suficiente para deslocar o equilíbrio e dissolver o precipitado no caso do cálcio. A solubilidade dos oxalatos aumenta na ordem Ca, Sr e Ba. Reações dos íons Ca 2+, Sr 2+ e Ba 2+ Reações com dicromato de potássio: Os íons bário formam com o cromato um precipitado amarelo de cromato de bário, BaCrO 4, somente solúvel em ácidos muito fortes. Os íons Sr 2+ e Ca 2+ não precipitam em meio ácido. Cr 2 O 7 + H 2 O 2 CrO 4 + 2 H + M 2+ + Cr 2 O 7 MCrO 4(s) 8
Reações dos íons Ca 2+, Sr 2+ e Ba 2+ Reações com dicromato de potássio: Em soluções neutras, a reação de precipitação do bário com o dicromato não é completa, porque um ácido forte é formado, como resultado da própria reação de precipitação, como mostrado no equilíbrio abaixo: Cr 2 O 7 + 2 Ba 2+ + H 2 O 2 BaCrO 4 + 2 H + Contudo, a precipitação do BaCrO 4 pode ser total se for adicionado acetato de sódio à solução, que reagirá com os íons H + resultante de precipitação, no sentido de formação de ácido acético, mantendo a concentração de H + baixa. Os íons cálcio e estrôncio não formam precipitados com os íons cromato nestas condições. Reações dos íons Ca 2+, Sr 2+ e Ba 2+ Reações com sulfato de amônio: Os íons sulfato provém de um ácido relativamente forte, HSO 4 de tal modo que h pouca tendência para os íons H + e SO 4 se combinarem. Desse modo, a dissolução do precipitado em qualquer ácido, requer uma concentração alta de íons hidrogênio. MSO 4(s) + H + M 2+ + HSO 4 No caso de Ba 2+ e Sr 2+ deverá haver formação de precipitados, enquanto que Ca 2+ não deverá precipitar em meio ácido. 9