Lista de exercícios_Extrações-gabarito

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<p>QFL -1313 – 2020 - Lista de exercícios - Extrações</p><p>1) A constante de distribuição para X entre n-hexano e água é 9,6. Calcule a concentração de X que resta na fase aquosa, após 50,0 mL de uma solução 0,150 mol L–1 de X terem sido extraídos com as seguintes quantidades de n-hexano:</p><p>(a) uma porção de 40,0 mL. 0,0173 M</p><p>(b) duas porções de 20,0 mL. 0,0064 M</p><p>(c) quatro porções de 10,0 mL. 0,00206 M</p><p>(d) oito porções de 5,00 mL. 0,000689 M</p><p>2) Qual é o volume de n-hexano necessário para reduzir a concentração de X no problema 1 a 1,00 × 10–4 mol L–1 se 25,0 mL de uma solução 0,0500 mol L–1 de X forem extraídos com</p><p>(a) porções de 25,0 mL? 75 mL</p><p>(b) porções de 10,0 mL? 40 mL</p><p>(c) porções de 2,0 mL? 22 mL</p><p>3) Qual é o valor mínimo do coeficiente de distribuição (KD) que permite a remoção de 99% de um soluto de 50,0 mL de água com:</p><p>(a) duas extrações com 25,0 mL de tolueno? 18</p><p>(b) cinco extrações com 10,0 mL de tolueno? 7,6</p><p>4) Uma solução aquosa 0,150 mol L–1 de um ácido fraco HA foi preparada a partir do composto puro e três alíquotas de 50,0 mL foram transferidas para balões volumétricos de 100,0 mL. A solução 1 foi diluída a 100,0 mL com HClO4 1,0 mol L–1; a solução 2, com NaOH 1,0 mol L–1; e a solução 3, com água. Uma alíquota de 25,0 mL de cada uma das soluções foi extraída com 25,0 mL de n-hexano. O extrato da solução 2 não continha nenhum traço detectável de espécies com A, indicando que a espécie A– não é solúvel no solvente orgânico. O extrato da solução 1 não continha ClO4- ou HClO4, mas tinha 0,0454 mol L–1 de HA (encontrado por re-extração com NaOH padrão e titulação de retorno com HCl padrão). O extrato da solução 3 continha 0,0225 mol L–1 de HA. Pressuponha que o HA não se dissocie ou se associe no solvente orgânico e calcule:</p><p>(a) a razão de distribuição para o HA entre os dois solventes. 1,53</p><p>(b) a concentração das espécies HA e A– na solução aquosa 3 após a extração. [HA]aq =0,0147 M, [A-]aq = 0,0378 M</p><p>(c) a constante de dissociação de HA em água. 0,097</p><p>5) Para determinar a constante de equilíbrio para a reação</p><p>25,0 mL de uma solução aquosa 0,0100 mol L–1 de I2 foi extraída com 10,0 mL de CHCl3. Após a extração, as medidas espectrofotométricas revelaram que a concentração de I2 na camada aquosa era igual a 1,12 × 10–4 mol L–1. Uma solução aquosa que era 0,0100 mol L–1 em I2 e 0,100 mol L–1 em KSCN foi preparada. Depois da extração de 25,0 mL dessa solução com 10,0 mL de CHCl3, a concentração de I2 na camada de CHCl3 foi determinada por medidas espectrofotométricas como 1,02 × 10–3 mol L–1.</p><p>(a) Qual é a constante de distribuição do I2 entre CHCl3 e H2O? 220</p><p>(b) Qual é a constante de formação do I(SCN)2- ? 3,36 x 103</p><p>6) Glifosato é atualmente o herbicida mais usado no mundo e seu monitoramento é essencial para o controle de qualidade ambiental.</p><p>Os equilíbrios de ionização do glifosato são mostrados abaixo, bem como a clássica derivatização com o reagente cloroformiato de 9-fluorenilmetila (FMOC-Cl):</p><p>a) Seria possível realizar a extração de glifosato diretamente por troca catiônica? Em que condições de pH? Considere a estabilidade química do adsorvente (baseados em sílica ou polímeros orgânicos)</p><p>O pH deveria ser muito baixo, inviabilizando o uso de adsorventes baseados em sílica. Poderia usar poli estireno dinilbenzeno, mas ainda o consumo de ácido seria grande.</p><p>b) E por troca aniônica? Em que condições de pH? Explique considerando os equilíbrios ácido-base e a estabilidade química do adsorvente.</p><p>Em meio neutro a carga líquida já é negativa e pode-se fazer a extração por troca aniônica</p><p>c) Comente a possibilidade de extração por fase reversa</p><p>Somente após a derivatização com FMOC-Cl. Apesar de continuar iônico, um grupo funcional apolar é introduzido na molécula, possibilitando assim a retenção por interações hidrofóbicas, forças de van der Waals.</p><p>7) OASIS-HLB é o nome comercial de um copolímero comercializado pela empresa Waters Co. para extração em fase sólido. Esse copolímero é preparado a partir dos monômeros divinilbenzeno (lipofílico) e N-vinilpirrolidona (Hidrofílico). O componente hidrofílico confere molhabilidade ao sorvente, permitindo uma rápida transferência de massa do analito para o sorvente enquanto o componente lipofílico permite que o mecanismo de interação hidrofóbica (ou de fase reversa) seja explorado para extração. Anthemidis e colaboradores (Microchemical Journal 98 (2011) 66-71, doi 10.1016/j.microc.2010.11.007) desenvolveram um método para a determinação de traços de Cd2+ e Pb2+ por absorção atômica em chama automatizado por FIA com uma etapa de concentração dos metais na forma de seus complexos com dietilditiofosfato de amônio (DDTP). O sistema FIA é mostrado abaixo:</p><p>a) Explique os fundamentos envolvidos na retenção de Cd2+ e Pb2+ em um sorvente como o OASIS-HLB</p><p>Nesse sistema forma-se um complexo neutro entre os metais e DDPA. Esse complexo é retido na coluna OASIS-HLB por mecanismo de fase reversa (similar à extração líquido-líquido de complexos discutida em aula)</p><p>b) Como é definido o volume de amostra injetado nesse sistema?</p><p>O volume de amostra é definido pelo tempo de atuação da bomba P. Multiplicando-se o tempo (min) pela vazão (mL/min) tem-se o volume</p><p>c) Por que o metanol e não um ácido é usado para eluir os analitos da coluna para o nebulizador? Porque o mecanismo de retenção é de interação hidrofóbica</p><p>d) trace um paralelo entre esse sistema e a extração líquido-líquido convencional</p><p>Usa-se menos solvente, é automatizada, gera menos resíduo e não expõe o analista a vapores de solvente</p><p>8) Se no lugar da coluna OASIS-HLB usássemos um sorvente com um grupo funcional complexante como o iminodiacetato (IDA, estrutura mostrada abaixo), quais modificações deveriam ser feitas no sistema FIA apresentado no problema 7. Considere que os complexos são formados em pH > 6, mas são completamente dissociados em meio de HNO3 1mol L-1? Considerando que a SPE é baseada em quatro etapas (condicionamento, carregamento, lavagem e eluição), quais soluções poderiam ser usadas para o condicionamento e a lavagem nesse sistema?</p><p>A coluna de extração deveria ser condicionada com solução neutra ou alcalina. No lugar de DPPA poderia usar um tampão adequado não complexante (MES, PIPES, com pH 6 ou 7). No lugar de MeOH usaria HNO3 1 M para dissociar o complexo e eluir os íons metálicos para o detector. Uma linha de fluxo para recondicionar a coluna para pH 6 – 7 seria necessária. Se injetar a amostra na coluna preenchida com HNO3 1 M, não haverá complexação e os metais passarão direto pela coluna.</p><p>image4.jpeg</p><p>image5.png</p><p>image1.emf</p><p>image2.emf</p><p>HO</p><p>1</p><p>H</p><p>2</p><p>N</p><p>1</p><p>P</p><p>OH</p><p>OH</p><p>OO</p><p>HO</p><p>H</p><p>2</p><p>NP</p><p>OH</p><p>O</p><p>OO</p><p>O</p><p>H</p><p>2</p><p>NP</p><p>OH</p><p>O</p><p>OO</p><p>O</p><p>H</p><p>2</p><p>NP</p><p>O</p><p>O</p><p>OO</p><p>O</p><p>H</p><p>NP</p><p>O</p><p>O</p><p>OO</p><p>pK</p><p>1</p>