Um químico, em uma estação de tratamento de efluente industrial, depara-se com uma amostra contendo PbSO4 proveniente de processos industriais anteriores. A legislação ambiental exige que a concentração de chumbo (Pb2+) na água tratada seja mantida abaixo do limite permitido. O químico decide, então, utilizar o método do equilíbrio iônico de solubilidade para determinar a concentração máxima de íons de chumbo que pode estar presente antes que o Pb²⁺ comece a precipitar na forma de sulfato de chumbo. Essa análise é importante para que o profissional qualifique a solução saturada para então adotar estratégias de tratamento. A equação química do equilíbrio de solubilidade é: PbSO4 (s) ⇌ Pb2+(aq) + SO2–4 (aq) A constante de equilíbrio (Kps) para essa reação é conhecida e equivale a 1,0 × 10−8 . Com base no equilíbrio iônico de solubilidade, a concentração máxima de íons de chumbo (Pb²⁺) na água tratada antes que o PbSO₄ comece a precipitar será de:
- A)1,0 × 10−4 mol/L.
Correta, porque no equilíbrio PbSO4(s) ⇌ Pb2+(aq) + SO4^2-(aq), com Kps = x², resulta em x = 1,0 × 10^-4 mol/L.
- B)1,0 × 10−8 mol/L.
Errada, porque 1,0 × 10^-8 é o valor do Kps, não a concentração de Pb2+.
- C)0,5 × 10+4 mol/L.
Errada, porque esse valor não corresponde à raiz do Kps e ainda está escrito de forma incompatível com a ordem de grandeza esperada.
- D)1,0 × 10+4 mol/L.
Errada, porque a concentração não pode ser tão alta nesse equilíbrio; o valor está completamente fora da escala dada pelo Kps.
Gabarito: A
Aqui o ponto central é o produto de solubilidade (Kps). Quando um sal pouco solúvel, como o PbSO4, está em equilíbrio com seus íons na água, vale a relação Kps = [Pb2+][SO4^2-]. Ou seja: para começar a precipitar, a solução atinge o limite de saturação e o produto das concentrações iônicas chega ao valor do Kps. No exercício, a dissociação do PbSO4 gera 1 mol de Pb2+ para 1 mol de SO4^2-, então as concentrações dos dois íons são iguais na solução saturada. Se chamarmos essa concentração de x, fica Kps = x·x = x^2. Como Kps = 1,0 × 10^-8, então x = raiz de 10^-8 = 10^-4 mol/L. Por isso, a concentração máxima de Pb2+ antes de começar a precipitar é 1,0 × 10^-4 mol/L. É uma questão bem clássica de equilíbrio de solubilidade: não tem truque, só montar a expressão do Kps e resolver a conta com calma, sem deixar o chumbo te pregar uma peça.