Questão 82 do ENEM 2010 comentada
Entenda a extração de metais por solventes orgânicos e a troca de íons em um sistema de equilíbrio.
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 indicada 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 ions metálicos Cd(OH)2(s), Ni(OH)2(s), Co(OH)2(s) presentes na bateria, reagem com uma mistura ácida e são solubilizados. Em função da baixa seletividade (todos os ions metálicos são solubilizados), após a digestão ácida, é realizada uma etapa de extração dos metais com solventes orgânicos de acordo com a reação:
Onde:
M2+ = Cd2+ , Ni2+ ou Co2+
HR = C16H34-PO2H : identificado no gráfico por X
HR = C12H12-PO2H : identificado no gráfico por Y
O gráfico mostra resultado de extração utilizando os solventes orgânicos X e Y em diferentes pH.
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
- AAs moléculas X e Y atuam como extratores catiônicos uma vez que a parte polar da molécula troca o íon H+ pelo cátion do metal.
- BAs moléculas X e Y atuam como extratores aniônicos uma vez que a parte polar da molécula troca o íon H+ pelo cátion do metal.
- CAs moléculas X e Y atuam como extratores catiônicos uma vez que a parte polar da molécula troca o íon PO2-2 pelo cátion do metal.
- DAs moléculas X e Y atuam como extratores aniônicos uma vez que a parte polar da molécula troca o íon PO2-2 pelo cátion do metal.
- EAs moléculas X e Y fazem ligações com os ions metálicos resultando em compostos com caráter apolar o que justifica a eficácia da extração.
Tente resolver antes de abrir. Errar aqui é de graça.
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O que a questão cobra
A questão cobra a interpretação de uma reação de extração entre íons metálicos e moléculas orgânicas. Você precisa identificar qual íon é trocado e como isso classifica o extrator.
Resolução
M²⁺(aq) + 2 HR(org) ⇌ MR₂(org) + 2 H⁺(aq)
A equação mostra que o cátion metálico passa da solução aquosa para a fase orgânica ao reagir com as moléculas HR. Para isso, duas moléculas HR liberam seus íons H⁺, que ficam na fase aquosa, e formam MR₂ na fase orgânica. Portanto, ocorre uma troca de H⁺ pelo cátion do metal. Como o íon extraído é positivo, X e Y são extratores catiônicos.
O gráfico relaciona a porcentagem de extração ao pH de equilíbrio para os solventes X e Y. Ele mostra que a extração depende do pH, mas a classificação dos extratores é determinada pela troca indicada na equação: saem H⁺ e entram cátions metálicos.
Alternativa por alternativa
- A
Correta. HR libera H⁺ e recebe o cátion metálico, que é transferido para a fase orgânica.
- B
a troca envolve cátions metálicos, não ânions; por isso, os extratores não são aniônicos.
- C
a equação mostra a saída de H⁺ de HR, não a troca de um íon PO₂²⁻.
- D
não há troca de PO₂²⁻, e a extração de cátions não caracteriza um extrator aniônico.
- E
a formação de MR₂ na fase orgânica não basta para descrever o processo; a equação mostra especificamente a troca de H⁺ por cátions metálicos.
Para lembrarUm extrator catiônico troca seus H⁺ por cátions metálicos, que passam para a fase orgânica.
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