Devido ao seu alto teor de sais, a água do mar é imprópria para o consumo humano e para a maioria dos usos da água doce. No entanto, para a indústria, a água do mar é de grande interesse, uma vez que os sais presentes podem servir de matérias-primas importantes para diversos processos. Nesse contexto, devido a sua simplicidade e ao seu baixo potencial de impacto ambiental, o método da precipitação fracionada tem sido utilizado para a obtenção dos sais presentes na água do mar.
Suponha que uma indústria objetiva separar determinados sais de uma amostra de água do mar a 25 °C, por meio da precipitação fracionada. Se essa amostra contiver somente os sais destacados na tabela, a seguinte ordem de precipitação será verificada:
A) Carbonato de cálcio, sulfato de cálcio, cloreto de sódio e sulfato de magnésio, cloreto de magnésio e, por último, brometo de sódio.
B) Brometo de sódio, cloreto de magnésio, cloreto de sódio e sulfato de magnésio, sulfato de cálcio e, por último, carbonato de cálcio.
C) Cloreto de magnésio, sulfato de magnésio e cloreto de sódio, sulfato de cálcio, carbonato de cálcio e, por último, brometo de sódio.
D) Brometo de sódio, carbonato de cálcio, sulfato de cálcio, cloreto de sódio e sulfato de magnésio e, por último, cloreto de magnésio.
E) Cloreto de sódio, sulfato de magnésio, carbonato de cálcio, sulfato de cálcio, cloreto de magnésio e, por último, brometo de sódio.
Matérias Necessárias para a Solução da Questão
- Química Geral (Soluções e Solubilidade)
- Métodos de Separação de Misturas (Precipitação Fracionada)
- Interpretação de Tabelas e Dados
- Notação Científica
Tema/Objetivo Geral:
Análise de dados de solubilidade para determinar a ordem de separação de sais por precipitação fracionada.
Nível da Questão
Fácil – A questão é considerada fácil pois se baseia na interpretação direta de uma tabela e na aplicação de um único conceito: o sal menos solúvel precipita primeiro. A principal dificuldade reside na correta ordenação dos valores em notação científica, o que exige atenção, mas não um raciocínio complexo.
Gabarito
Alternativa A. Esta alternativa está correta pois lista os sais em ordem crescente de solubilidade, que corresponde à ordem de precipitação, do menos solúvel (carbonato de cálcio) ao mais solúvel (brometo de sódio).
🔎 Passo 1: Análise do Comando e Definição do Objetivo
1.1 Transcrição Essencial
“…se essa amostra contiver somente os sais destacados na tabela, a seguinte ordem de precipitação será verificada:”
1.2 O que está sendo pedido?
O exercício nos pede para determinar a sequência em que os sais se tornarão sólidos e se separarão da água do mar, do primeiro ao último, usando o método da precipitação fracionada.
1.3 Objetivo Cristalino
Nosso objetivo é analisar os valores de solubilidade na tabela e ordenar os sais do menos solúvel para o mais solúvel, pois essa será a ordem exata em que eles irão precipitar à medida que a água evapora.
1.4 Pergunta de Atenção
Você já tentou dissolver sal e açúcar em um copo com pouca água? Há um limite para o quanto cada um dissolve. A precipitação fracionada é como se a gente começasse a evaporar a água lentamente. Quem você acha que formaria cristais no fundo primeiro: o que dissolve com mais dificuldade ou o que dissolve mais facilmente?
📚 Passo 2: Explicação de Conceitos e Conteúdos Necessários
2.1 Definições e Fórmulas / explicação de termos
Para resolver esta questão, precisamos entender alguns conceitos-chave:
- Solubilidade: É a quantidade máxima de um soluto (neste caso, os sais) que pode ser dissolvida em uma determinada quantidade de solvente (a água) a uma temperatura específica. A unidade na tabela é g/kg de H₂O, ou seja, quantos gramas do sal se dissolvem em 1 kg (1 litro) de água.
- Precipitação: É o fenômeno da formação de um sólido (o precipitado) a partir de uma solução. Isso acontece quando a concentração do soluto ultrapassa seu limite de solubilidade (a solução fica supersaturada).
- Precipitação Fracionada: É uma técnica usada para separar diferentes substâncias dissolvidas em um mesmo solvente. No contexto da água do mar, o método mais comum é a evaporação da água.
- Como funciona: À medida que a água evapora, o volume do solvente diminui, mas a quantidade de sais permanece a mesma. Isso faz com que a concentração de todos os sais aumente. O sal que tiver a menor solubilidade será o primeiro a atingir seu limite e começará a precipitar. O sal com a maior solubilidade será o último a precipitar, pois ele consegue permanecer dissolvido em menores quantidades de água.
- Regra de Ouro: Ordem de precipitação = Ordem crescente de solubilidade.
📝 Passo 3: Tradução e Interpretação do Problema
3.1 Contextualização Simplificada
Imagine que os diferentes sais são competidores em uma piscina (a água do mar) que está secando lentamente sob o sol. A “solubilidade” de cada sal é o seu “fôlego” para continuar “nadando” (dissolvido) com pouca água. O competidor com o menor fôlego (menor solubilidade) será o primeiro a “cansar” e sair da piscina (precipitar). O competidor com o maior fôlego (maior solubilidade) será o último a sair. A questão quer saber a ordem em que os competidores saem da piscina.
3.2 Estratégia Geral
Nosso plano será:
- Extrair os valores de solubilidade de cada sal da tabela.
- Converter os valores em notação científica para números decimais para facilitar a comparação.
- Ordenar esses valores do menor para o maior.
- A lista de sais nessa ordem será a nossa resposta.
🧮 Passo 4: Desenvolvimento do Raciocínio e Cálculos
4.1 Passo a Passo Detalhado
Vamos converter e ordenar os valores de solubilidade da tabela:
- Carbonato de cálcio (CaCO₃): 1,30 × 10⁻² = 0,013 g/kg
- Sulfato de cálcio (CaSO₄): 6,80 × 10⁻¹ = 0,68 g/kg
- Cloreto de sódio (NaCl): 3,60 × 10² = 360 g/kg
- Sulfato de magnésio (MgSO₄): 3,60 × 10² = 360 g/kg
- Cloreto de magnésio (MgCl₂): 5,41 × 10² = 541 g/kg
- Brometo de sódio (NaBr): 1,20 × 10³ = 1200 g/kg
Agora, vamos colocar os sais em ordem crescente de solubilidade (do menor para o maior valor):
- Carbonato de cálcio (CaCO₃) com 0,013 g/kg (o menos solúvel)
- Sulfato de cálcio (CaSO₄) com 0,68 g/kg
- Cloreto de sódio (NaCl) e Sulfato de magnésio (MgSO₄) com 360 g/kg
- Cloreto de magnésio (MgCl₂) com 541 g/kg
- Brometo de sódio (NaBr) com 1200 g/kg (o mais solúvel)
4.2 Verificação Intermediária
A ordem de precipitação será exatamente a ordem que encontramos acima. O primeiro a precipitar será o Carbonato de cálcio e o último será o Brometo de sódio.
4.3 Possível armadilha
A principal armadilha é inverter a lógica, pensando que o sal mais solúvel precipita primeiro. Lembre-se: ser mais solúvel significa que ele “resiste” mais a formar um sólido. Outra armadilha é errar na conversão da notação científica, por exemplo, confundindo 10⁻² (número pequeno) com 10² (número grande).
4.4 Fechamento e expectativa
Com a ordem de precipitação claramente definida, nossa expectativa é encontrar uma alternativa que liste os sais exatamente nesta sequência.
✅ Passo 5: Análise das Alternativas
5.1 Listagem das Alternativas
A) Carbonato de cálcio, sulfato de cálcio, cloreto de sódio e sulfato de magnésio, cloreto de magnésio e, por último, brometo de sódio.
B) Brometo de sódio, cloreto de magnésio, cloreto de sódio e sulfato de magnésio, sulfato de cálcio e, por último, carbonato de cálcio.
C) Cloreto de magnésio, sulfato de magnésio e cloreto de sódio, sulfato de cálcio, carbonato de cálcio e, por último, brometo de sódio.
D) Brometo de sódio, carbonato de cálcio, sulfato de cálcio, cloreto de sódio e sulfato de magnésio, cloreto de magnésio.
E) Cloreto de sódio, sulfato de magnésio, carbonato de cálcio, sulfato de cálcio, cloreto de magnésio e, por último, brometo de sódio.
5.2 Justificativa Individual
- 🟢 A) Carbonato de cálcio, sulfato de cálcio, cloreto de sódio e sulfato de magnésio, cloreto de magnésio e, por último, brometo de sódio.
Correta. Esta alternativa segue perfeitamente a ordem crescente de solubilidade que calculamos no passo 4. - 🔴 B) Brometo de sódio, cloreto de magnésio, cloreto de sódio e sulfato de magnésio, sulfato de cálcio e, por último, carbonato de cálcio.
Errada. Esta é a ordem exatamente inversa da precipitação. Começa com o mais solúvel e termina com o menos solúvel. - 🔴 C), D), E): Todas essas alternativas estão erradas, pois apresentam os sais em ordens aleatórias que não seguem o princípio da solubilidade crescente.
🏆 Passo 6: Conclusão e Justificativa Final
6.1 Resumo do Raciocínio
A precipitação fracionada por evaporação separa os sais de uma solução com base em suas diferentes solubilidades. Ao analisar a tabela, ordenamos os sais do menos solúvel (menor valor de g/kg) para o mais solúvel (maior valor de g/kg). Essa sequência corresponde diretamente à ordem em que eles precipitarão, do primeiro ao último.
6.2 Gabarito Reafirmado
A alternativa correta é a A.
6.3 Resumo Final para Revisão 🔍
Para precipitação fracionada por evaporação, a regra é simples: menos solúvel precipita primeiro. Ordene os valores de solubilidade do menor para o maior e você terá a resposta.
