Soluções - Semana 37

Iniciante

a) Usando os dados de massa fornecidos, calcula-se que a massa molar do tiossulfato de sódio, Na₂S₂O₃, é de (23.2+2.32+3.16)=158g/mol.

Assim, a fração massa/massa W de cada elemento é de:

W_Na=2.23/158=29,1% W_S=2.32/158=40,5% W_O=3.16/158=30,4%

b) Assumindo que o metal Me apresente carga 1+ ou 2+, de modo que haja apenas uma unidade S₂O₃ na fórmula mínima, tem-se que:

W_S=2.32/(2.32+3.16+n.M_Me)=0,421, em que n=2 se a carga é 1+ e n=1 se a carga é 2+. Resolvendo para ambas as possibilidades, obtém-se que, para n=2, M_Me=20g/mol, o que implicaria Me=Ne, o que é inconsistente; para n=1, obtém-se M_Me=40g/mol, que indica Me=Ca, um resultado coerente. Assim, o metal Me é o cálcio.

c) Sabe-se que a soma dos NOx dos elementos do ânion tiossulfato deve dar a carga, isto é:

2.NOx(S) + 3.NOx(O) = -2

Como o NOx do oxigênio é constante (com algumas exceções) e de valor -2, temos que NOx(S)=+2. Vale ressaltar, porém, que esse valor é médio para ambos os átomos de enxofre: na realidade, um deles apresenta NOx=+4 (o central, ligado aos átomos de oxigênio) e o outro, NOx=0 (ligado apenas ao outro enxofre).

Intermediário

a) A estrutura do tiossulfato é análoga àquela do íon sulfato: a diferença é que um dos átomos de O é substituído por um átomo de S. Assim, a estrutura é um tetraedro de átomo central S, o qual faz ligações duplas com o átomo de S e com um dos átomos de O e ligações simples com os dois outros átomos de O, os quais apresentam (por fazer apenas uma ligação) carga formal negativa.

b) O átomo de enxofre central apresenta geometria tetraédrica e hibridação sp³.

c) Na titulação, o tiossulfato atua como agente redutor frente ao iodo, gerando íons tetrationato como produto:

I₂ + 2 S₂O₃^2- → 2 I^- + S₄O₆^2-

O amido complexa com o iodo, gerando um complexo descrito comumente como azul (ou até mesmo roxo), sendo incolor na presença de iodeto apenas. Assim, permite a observação do consumo de todo o iodo, pois gera uma mudança de cor do azul para o incolor quando isso ocorre.

d) Sabe-se que a soma dos NOx dos elementos do ânion tiossulfato deve dar a carga, isto é:

2.NOx(S) + 3.NOx(O) = -2

Avançado

a) Gera-se iodo ao se adicionar iodeto, o qual é oxidado pelo cloro presente no produto:

Cl₂ + 2 I^- → 2 Cl^- + I₂

(Obs: na realidade, geralmente o cloro ativo encontra-se sob a forma de íon hipoclorito, que é o produto do desproporcionamento de Cl₂ em meio básico; nesse caso, a equação que representa o processo é OCl^- + 2 I^- + H₂O → Cl^- + 2 OH^- + I₂ . Note que a estequiometria é equivalente, pois 1 OCl^- : 1 Cl₂: 1 I₂)

A reação que ocorre na titulação é expressa pela equação:

I₂ + 2 S₂O₃^2- → 2 I^- + S₄O₆^2-

Note que a razão de iodo e tiossulfato é 1:2.

Com os dados da titulação, obtém-se que há 3,00mmol de I₂ e, consequentemente de 3,00mmol de Cl₂, que é equivalente a 213mg de Cl₂. Essa é a quantidade presente em 5,oo mL do produto, que apresenta massa m=5,00.1,134=5,67g.

Assim, a fração em massa de Cl₂, W_Cl₂, é dada por:

W_Cl₂=0,213/5,67 ⇒ W_Cl₂=3,76%

Assim, o teor de cloro ativo no produto é de 3,76%.

b) Sim, se encontra.

c) O tiossulfato decompõe em meio ácido, gerando dióxido de enxofre e uma solução coloidal de enxofre sólido:

S₂O₃^2- + 2 H⁺→ S + SO₂ + H₂O

(pode-se pensar que ocorrem duas reações separadas: inicialmente, tiossulfato se decompõe em enxofre e sulfito; então, o sulfito pode ser protonado em meio ácido, gerando ácido sulfuroso, H₂SO₃, que é instável e se decompõe em água e dióxido de enxofre).

O meio ácido desloca o equilíbrio para produto, ao consumir o íon sulfito gerado na decomposição do tiossulfato, favorecendo e acelerando a decomposição do S₂O₃^2-. Vale notar que essa decomposição também ocorre (mesmo que em menor grau) em uma solução pouco ácida ou até mesmo neutra, de modo que soluções de tiossulfato são, de forma geral, instáveis frente a longos períodos de tempo, de modo que devem ser padronizadas regularmente (de preferência logo antes de sua utilização analítica).

d) Sabe-se que a soma dos NOx dos elementos do ânion tiossulfato deve dar a carga, isto é:

2.NOx(S) + 3.NOx(O) = -2