PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS

Questão 82 do ENEM 2010

1º dia · Ciências da Natureza · H18 · Química: Polaridade e solubilidade

As baterias de Ni-Cd muito utilizadas no nosso cotidiano não devem ser descartadas em lixos comuns uma vez que uma considerável quantidade de cádmio é volatilizada e emitida para o meio ambiente quando as baterias gastas são incineradas como componente do lixo. Com o objetivo de evitar a emissão de cádmio para a atmosfera durante a combustão é indicado que seja feita a reciclagem dos materiais dessas baterias.

Uma maneira de separar o cádmio dos demais compostos presentes na bateria é realizar o processo de lixiviação ácida. Nela, tanto os metais (Cd, Ni e eventualmente Co) como os hidróxidos de íons metálicos \ce{Cd(OH)_{2(s)}}, \ce{Ni(OH)_{2(s)}} , \ce{Co(OH)_{2(s)}} presentes na bateria, reagem com uma mistura ácida e são solubilizados. Em função da baixa seletividade (todos os íons metálicos são solubilizados), após a digestão ácida, é realizada uma etapa de extração dos metais com solventes orgânicos de acordo com a reação:

\ce{M^{2+}_{(aq)} + 2 HR_{(org)} <=> MR_{2(org)} + 2 H+_{(aq)}}

Onde :
\ce{M^{2+} = Cd^{2+}} , \ce{Ni^{2+}} ou \ce{Co^{2+}}
\ce{HR = C16H34 - PO2H} : identificado no gráfico por X
\ce{HR = C12H12 - PO2H} : identificado no gráfico por Y

O gráfico mostra resultado da extração utilizando os solventes orgânicos X e Y em diferentes pH.

Gráfico de linhas mostrando a extração (%) em função do pH de equilíbrio (de 0 a 7) para Cd, Co e Ni, comparando as curvas obtidas com os solventes orgânicos X e Y.

Disponível em: http://www.scielo.br. Acesso em 28 abr. 2010.

A reação descrita no texto mostra o processo de extração dos metais por meio da reação com moléculas orgânicas, X e Y. Considerando-se as estruturas de X e Y e o processo de separação descrito, pode-se afirmar que

  1. A
    as moléculas X e Y atuam como extratores catiônicos uma vez que a parte polar da molécula troca o íon \ce{H+} pelo cátion do metal.
  2. B
    as moléculas X e Y atuam como extratores aniônicos uma vez que a parte polar da molécula troca o íon \ce{H+} pelo cátion do metal.
  3. C
    as moléculas X e Y atuam como extratores catiônicos uma vez que a parte apolar da molécula troca o íon \ce{PO2^{2-}} pelo cátion do metal.
  4. D
    as moléculas X e Y atuam como extratores aniônicos uma vez que a parte polar da molécula troca o íon \ce{PO2^{2-}} pelo cátion do metal.
  5. E
    as moléculas X e Y fazem ligações com os íons metálicos resultando em compostos com caráter apolar o que justifica a eficácia da extração.
Escolha uma alternativa para conferir o gabarito.
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Resolução comentada

Na reação, o metal \ce{M^{2+}} (um cátion) passa da fase aquosa para a fase orgânica, formando \ce{MR2}. Ao mesmo tempo, cada molécula \ce{HR} libera um \ce{H+} para a água.

Assim, a molécula orgânica troca \ce{H+} por \ce{M^{2+}}. Isso é o que caracteriza um extrator catiônico: ele captura cátions.

Quem faz a troca é a parte polar. Em \ce{C16H34-PO2H} e \ce{C12H12-PO2H}, o grupo \ce{-PO2H} é a cabeça polar, com o hidrogênio ácido. A cadeia carbônica longa é a parte apolar, que deixa o complexo solúvel no solvente orgânico.

Verificando as alternativas:

  1. Extrator aniônico seria o que captura ânions, o que não ocorre aqui. Isso elimina B e D.
  2. Em C, quem troca o íon é a parte apolar, e o que sai é \ce{H+}, não \ce{PO2^{2-}}. Está errada.
  3. Em E, o composto \ce{MR2} é solúvel na fase orgânica graças à cadeia apolar. Mas a ligação do metal se dá no grupo polar, e a pergunta é sobre o tipo de extrator e a troca de \ce{H+}, não sobre a polaridade do complexo. A letra A descreve corretamente o mecanismo.

Portanto, a molécula atua como extrator catiônico, pois sua parte polar troca \ce{H+} pelo cátion metálico.

Alternativa A.

Por que as outras alternativas estão erradas

  • Bchama de aniônico um extrator que captura o cátion metálico.
  • Catribui a troca à parte apolar e diz que o íon trocado é \ce{PO2^{2-}}, quando é o \ce{H+} que sai.
  • Dclassifica como aniônico e afirma que o íon trocado é \ce{PO2^{2-}}, em vez de \ce{H+}.
  • Enão descreve o mecanismo de troca iônica e atribui a eficácia só à polaridade do complexo, sem tratar da troca de \ce{H+} pelo cátion.

Assunto: Polaridade e solubilidade.

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