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PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS

Questão 9 (2º dia · Grupo 2) da 2ª etapa da UFG 2008

2º dia · Química: Produto de solubilidade (Kps)

A presença de concentrações significativas de chumbo em águas naturais é, aparentemente, um paradoxo, dado que tanto seu sulfeto quanto seu carbonato são altamente insolúveis em água:

\text{K}_{\text{ps}}
\ce{PbS(s)} 8{,}4 \times 10^{-28}
\ce{PbCO3(s)} 1{,}5 \times 10^{-13}

Considerando que em águas naturais ocorre um equilíbrio entre a água e o dióxido de carbono presente na atmosfera, explique, utilizando equações químicas,

a) a característica do pH de águas naturais; (2,0 pontos)

b) a presença de chumbo dissolvido nessas águas. (3,0 pontos)

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Resolução comentada

Resolução comentada

a) O \ce{CO2} do ar se dissolve na água e reage com ela, formando ácido carbônico, que se ioniza parcialmente:

\ce{CO2(g) + H2O(l) <=> H2CO3(aq)}
\ce{H2CO3(aq) <=> H+(aq) + HCO3^-(aq)}

O ácido carbônico é um ácido fraco, mas libera íons \ce{H+}. Por isso a água natural, mesmo sem poluição, é levemente ácida, com pH em torno de 5,6, menor que 7 na temperatura ambiente.

Resposta: o pH é ácido (abaixo de 7), porque o \ce{CO2} atmosférico forma \ce{H2CO3}, que libera \ce{H+}.

b) O sulfeto e o carbonato de chumbo são pouco solúveis, e cada um estabelece seu equilíbrio de solubilidade:

\ce{PbCO3(s) <=> Pb^{2+}(aq) + CO3^{2-}(aq)}
\ce{PbS(s) <=> Pb^{2+}(aq) + S^{2-}(aq)}

Como a água natural é ácida, os íons \ce{H+} consomem os ânions dessas equações, que são bases conjugadas de ácidos fracos:

\ce{CO3^{2-}(aq) + H+(aq) -> HCO3^-(aq)}
\ce{S^{2-}(aq) + H+(aq) -> HS^-(aq)}

A retirada de \ce{CO3^{2-}} e de \ce{S^{2-}} diminui suas concentrações. Pelo princípio de Le Chatelier, os dois equilíbrios se deslocam para a direita, e mais sólido se dissolve. O resultado é um aumento da concentração de \ce{Pb^{2+}} em solução.

O efeito é ainda maior no \ce{PbCO3}, pois o próprio \ce{CO2} dissolvido o converte no bicarbonato solúvel:

\ce{PbCO3(s) + CO2(g) + H2O(l) <=> Pb^{2+}(aq) + 2 HCO3^-(aq)}

Assim, apesar dos K_{ps} muito baixos, a acidez causada pelo \ce{CO2} aumenta a solubilidade desses sais e explica o chumbo dissolvido.

Resposta: o meio ácido consome \ce{CO3^{2-}} e \ce{S^{2-}}, deslocando os equilíbrios de dissolução para a direita e liberando \ce{Pb^{2+}} na água.

Assuntos: Produto de solubilidade (Kps), Equilíbrio iônico: Ka, Kb e grau de ionização.

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Ver como caiu na prova Questão 9 no caderno Grupo 2 da 2ª etapa da UFG 2008

Fonte: UFG 2ª etapa 2008 · 2º dia · Grupo 2. Prova oficial ↗