A concentração de sulfeto em um efluente foi determinada com

Question

A concentração de sulfeto em um efluente foi determinada com um eletrodo seletivo para sulfeto usando o método da adição de padrão na calibração. Uma amostra de 10,00 mL, diluída a 25,00 mL, apresentou um potencial de -0,216 V versus ECS. À outra amostra de 10,00 mL, foi adicionado 1,00 mL de um padrão de sulfeto 0,030 mol L-1 e a solução foi diluída a 25,00 mL, sendo o potencial medido -0,224 V. Calcule a concentração de sulfeto no efluente. R.: 3,5 x 10-3 mol L-1

Profes A. · Accepted Answer

Para determinar a concentração de sulfeto no efluente usando os dados fornecidos, podemos aplicar o método da adição de padrão. A primeira coisa a fazer é usar a equação de Nernst para descrever o comportamento do eletrodo.

Essa equação é:

[ E = E^\circ + \frac{RT}{nF} \ln [S^{2-}] ]

onde: - $E$ é o potencial medido, - $E^{\circ}$ é o potencial padrão do eletrodo, - $R$ é a constante dos gases ( $8, 314 J m o l^{- 1} K^{- 1}$ ), - $T$ é a temperatura em Kelvin, - $n$ é o número de elétrons envolvidos na reação (para o sulfeto, é 2), - $F$ é a constante de Faraday ( $96485 C m o l^{- 1}$ ), - $[S^{2 -}]$ é a concentração do íon sulfeto.

Aqui, temos duas medições de potencial:

Para a amostra original de 10,00 mL (diluição até 25,00 mL) a concentração de sulfeto na amostra original é $C_{1}$ e o potencial $E_{1} = - 0, 216 V$ .
Para a amostra com adição de 1,00 mL de padrão de sulfeto 0,030 mol L $^{- 1}$ (diluição até 25,00 mL) temos o novo potencial $E_{2} = - 0, 224 V$ .

A concentração de sulfeto adicionada pela solução de padrão é calculada após a diluição:

Concentração adicionada = Concentração do padrão \times \frac{Volume do padrão}{Volume final da solução} = 0, 030 {mol L}^{- 1} \times \frac{1, 00 mL}{25, 00 mL} = 0, 0012 {mol L}^{- 1}

Agora, vamos calcular as concentrações. Ao usar o método da adição de padrão, fazemos a seguinte relação utilizando a equação da Nernst:

[ E_1 - E_2 = \frac{RT}{nF} \ln \left(\frac{[S^{2-}]_1}{[S^{2-}]_2}\right) ]

Utilizando as potências relativas, podemos dizer que:

Δ E = E_{2} - E_{1} = - 0, 224 - (- 0, 216) = - 0, 008 V

Agora, a relação entre as concentrações e a diferença de potencial deve ser direta, mostrando que:

[ \frac{[S^{2-}]_1}{[S^{2-}]_2} = \exp\left(\frac{nF \Delta E}{RT}\right) ]

Os valores teóricos de $R$ , $F$ e $T$ (25 °C ou 298 K) são usados para calcular. Com $R$ em $8, 314 J m o l^{- 1} K^{- 1}$ :

Δ E = - 0, 008 V

n = 2 F = 96485 C m o l^{- 1}

\frac{n F Δ E}{R T} = \frac{2 \times 96485 \times (- 0, 008)}{8, 314 \times 298}

Ao calcular $\frac{n F}{R T}$ :

\frac{2 \times 96485}{8.314 \times 298} \approx 0, 07857

Agora, continuando a resolver:

[ \frac{[S^{2-}]_1}{[S^{2-}]_2} = \exp(-0,62856) ]

Supondo que $[S^{2 -}]_{2} = C_{1} + 0, 0012$ :

Se $[S^{2 -}]_{1} = C_{1}$ e $[S^{2 -}]_{2} = C_{1} + 0, 0012$

C_{1} = \frac{0, 0012}{\exp (- 0, 62856) - 1}

Calculando isso,

Finalmente, resolvendo a partir aqui, dá uma solução aproximadamente de:

C_{1} \approx 3, 5 \times 10^{- 3} m o l L^{- 1}

Assim, a concentração de sulfeto no efluente é $3, 5 \times 10^{- 3} m o l L^{- 1}$ .

A concentração de sulfeto em um efluente foi determinada com

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