Questão 748

ITA 2013

Química

(ITA - 2013 - 1ª Fase)

A tabela abaixo apresenta os números de cargas elétricas (Z) e o raio iônico (r) apresentados por alguns cátions metálicos.

Cátion metálico	Z	r (pm)
Na⁺	+1	95
Fe²⁺	+2	76
Mg²⁺	+2	65
Fe³⁺	+3	64
A $l$ ³⁺	+3	50

Para as mesmas condições de temperatura e pressão é CORRETO afirmar que o pH de soluções aquosas, com concentração 1 molL^-1 dos nitratos de cada um dos cátions apresentados na tabela, aumenta na sequência:

Na⁺ < Fe²⁺ < Mg²⁺ ≅ Fe³⁺ < A $l$ ³⁺

Na⁺ < Fe²⁺ < Mg²⁺ < Fe³⁺ < A $l$ ³⁺

A $l$ ³⁺ ≅ Fe³⁺ < Mg²⁺ ≅ Fe²⁺ < Na⁺

A $l$ ³⁺ < Fe³⁺ ≅ Mg²⁺ < Fe²⁺ < Na⁺

A $l$ ³⁺ < Fe³⁺ < Mg²⁺ < Fe²⁺ < Na⁺

Gabarito:

A $l$ ³⁺ < Fe³⁺ < Mg²⁺ < Fe²⁺ < Na⁺

Resolução:

A hidratação de um íon é considerada um tipo de complexação (o íon formado é um aquo-complexo):

$C^{x+}+nH_2O ightarrow C(H_2O)_n^{x+}$

Para os cátions da tabela temos:

$egin{matrix} Na^{+}+nH_2O ightarrow Na(H_2O)_n^{+}\ Fe^{2+}+nH_2O ightarrow Fe(H_2O)_n^{2+}\ Mg^{2+}+nH_2O ightarrow Mg(H_2O)_n^{2+}\ Fe^{3+}+nH_2O ightarrow Fe(H_2O)_n^{3+}\ Al^{3+}+nH_2O ightarrow Al(H_2O)_n^{3+} end{matrix}$

Adicionando o ácido nitrico:
$egin{matrix} Na(H_2O)_n^{+}+H^{+}+NO_3^{-}Rightarrow 1H^{+}\ Fe(H_2O)_n^{2+}+2H^{+}+2NO_3^{-}Rightarrow 2H^{+}\ Mg(H_2O)_n^{2+}+2H^{+}+2NO_3^{-}Rightarrow 2H^{+}\ Fe(H_2O)_n^{3+}+3H^{+}+3NO_3^{-}Rightarrow 3H^{+}\ Al(H_2O)_n^{3+}+3H^{+}+3NO_3^{-}Rightarrow 3H^{+} end{matrix}$

Raio de Mg²⁺ < Fe²⁺
Raio Al³⁺ < Fe³⁺

Quanto menor o raio do cátion maior será a distribuição de cargas postivas ao seu redor. Consequentemente:
Al³⁺ < Fe³⁺ < Mg²⁺ < Fe²⁺ < Na⁺

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