Questão 37440
ENEM
(ENEM - 2010)
As baterias de Ni-Cd muito utilizadas no nosso cotidiano não devem ser descartadas em lixos comuns uma vez que uma considerável quantidade de cádmio é volatilizada e emitida para o meio ambiente quando as baterias gastas são incineradas como componente do lixo. Com o objetivo de evitar a emissão de cádmio para a atmosfera durante a combustão é indicada que seja feita a reciclagem dos materiais dessas baterias.
Uma maneira de separar o cádmio dos demais compostos presentes na bateria é realizar o processo de lixiviação ácida.Nela, tanto os metais (Cd, Ni e, eventualmente, Co) como os hidróxidos de íons metálicos Cd(OH)2(s), Ni(OH)2(s), Co(OH)2(s) presentes na bateria, reagem com uma mistura ácida e são solubilizados. Em função da baixa seletividade (todos os íons metálicos são solubilizados), após a digestão ácida, é realizada uma etapa de extração dos metais com solventes orgânicos de acordo com a reação:
M2+ (aq) + 2 HR (org) → MR2 (org) + 2 H+ (aq)
Onde:
M2+ = Cd2+ , Ni2+ ou Co2+
HR = C16H34-PO2H : identificado no gráfico por X
HR = C12H12-PO2H : identificado no gráfico por Y
O gráfico mostra resultado de extração utilizando os solventes orgânicos X e Y em diferentes pH.
A reação descrita no texto mostra o processo de extração dos metais por meio da reação com moléculas orgânicas, X e Y. Considerando-se as estruturas de X e Y e o processo de separação descrito, pode-se afirmar que
as moléculas X e Y atuam como extratores catiônicos uma vez que a parte polar da molécula troca o íon H+ pelo cátion do metal.
as moléculas X e Y atuam como extratores aniônicos uma vez que a parte polar da molécula troca o íon H+ pelo cátion do metal.
as moléculas X e Y atuam como extratores catiônicos uma vez que a parte polar da molécula troca o íon PO22- pelo cátion do metal.
as moléculas X e Y atuam como extratores aniônicos uma vez que a parte polar da molécula troca o íon PO22- pelo cátion do metal.
as moléculas X e Y fazem ligações com os íons metálicos resultando em compostos com caráter apolar o que justifica a eficácia da extração.
Gabarito:
as moléculas X e Y atuam como extratores catiônicos uma vez que a parte polar da molécula troca o íon H+ pelo cátion do metal.
Resolução:
Para o estudante em dúvida quanto ao significado da expressão 'extrator catiônico' ou 'extrator aniônico', vale interpretar a expressão pela lógica lingüística: podemos entender que extrator é aquele que extrai algo; portanto, extrator catiônico é a substância que consegue extrair cátions, enquanto extrator aniônico é a substância que extrai ânions. Parece óbvio, mas na hora de resolver a questão, durante a prova, o estudante pode se assustar com termos desconhecidos.
Assim, como os íons de níquel, cádmio e cobalto são positivos (Ni2+, Cd2+ ou Co2+), os extratores utilizados só podem ser catiônicos. A extração catiônica ocorre com troca de cátions; ou seja, o extrator fornece cátions H+ ao meio, a partir da sua extremidade polar (–PO2H), que fica ionizada (–PO21- ).
Essa parte ionizada negativamente se torna capaz de reter os íons positivos dos metais, retirando-os da solução. Vale lembrar que a porção de uma molécula orgânica que contém apenas carbonos e hidrogênios (-C16H34 e -C12H12) é sempre apolar. Observe que a proporção estequiométrica é de duas moléculas de extrator para cada cátion metálico extraído, pois a carga do ânion do extrator é 1-, enquanto a do cátion metálico é 2+. Exemplo:
2 C16H34–PO2H + 1 Ni2+ → (C16H34–PO2H)2Ni + 2 H + (aq)
Considerando a estrutura de
Podemos afirmar que as moléculas X e Y atuam como extratores catiônicos, uma vez que a parte polar da molécula troca íon o H+ pelo cátion do metal.
