Faculdades Souza Marques

Química Analítica IV

Lista de exercícios de troca iônica

1º Questão: Aponte as principais propriedades dos sistemas trocadores que possibilitam

o uso destes sistemas em atividades de catálise e em remoção de contaminantes em

sistemas aquosos.

São sistemas que possibilitam a troca de cátions ou ânions presentes pela introdução de

outros cátions ou ânions para manutenção do equilíbrio de carga.

2º Questão: Algumas argilas do solo têm a capacidade de trocar cátions da sua estrutura

por cátions de soluções aquosas presentes no solo. O processo de troca iônica pode ser

representado pelo equilíbrio abaixo, onde R representa parte de uma argila. Se o solo for

regado com uma solução aquosa de um adubo contendo nitrato de amônio, NH4NO3(aq):

a- Explique o que ocorre no equilíbrio químico; Ocorre a entrada do íon amônio na

estrutura da argila (princípio de Le Chatelier)

b- A argila funciona como trocador aniônico ou catiônico? Explique. Catiônico

pois a troca de cátions é realizada.

c- Explique a diferença de velocidade de troca se o cátion fosse o sódio, o

hidrogênio e o alumínio.

Sodio: não seria trocado pois já existe sódio na estrutura da argila;

Hidrogênio: teria maior velocidade de troca em função da carga positiva ser

muito densa e conseqüentemente a relação carga/raio ser grande.

Alumínio teria velocidade menor que o sódio pelo simples fato da densidade de

carga ser mais dispersa do que no íon H+.

3º Questão: A velocidade de troca pode ser influenciada por vários fatores distintos.

Avalie a relação carga/raio do cátion neste processo e se o processo seria interessante

sob o ponto de vista quantitativo.

A relação carga/raio pode auxiliar na velocidade de troca em função de possibilitar

maior interação entre o íon e a matriz de carga oposta. O grande problema é que se o íon

de saída apresentar alta relação carga/raio ocorre dificuldade na saída do íon em função

da interação entre este íon e matriz continuar sendo grande. Desta forma, para auxiliar

no processo e aumentar a velocidade, deve-se utilizar cátions com relação/raio maior

que o a c/r do íon de saída, aumentar a temperatura do sistema de forma branda para não

aumentar a interação entre o íon de saída e a matriz e saturar a matriz com íons de

entrada. Se isto não acontecesse, ocorreria maior tendência do íon já presente

permanecer na matriz. Sob o ponto de vista quantitativo, este processo é muito

interessante pois os íons ocupam posições bem definidas nas matrizes e desta forma,

entram nas posições a eles destinadas estequiometricamente, podendo ser quantificados.

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4º Questão: Explique como se dá a intercalação por troca iônica em sistemas lamelares

com fins de uso catalítico. Como a distância interlamelar pode auxiliar no processo de

modo a selecionar somente alguns produtos de reação?

Sistemas lamelares são sistemas minerais aniônicos onde as matrizes negativas

ordenam-se em várias camadas intercaladas com cátions de um mesmo elemento

químico. Pode-se ter sistemas lamelares básicos e ácidos, quando os cátions existentes

apresentam estas características.

Para fins de uso catalítico, estes sistemas podem ser utilizados pois os cátions

(catalisadores) podem ocupar as posições positivas desta estrutura e direcionar a reação

química a se processar no interior do mineral lamelar. Entre uma lamela e outra faz-se o

acompanhamento da distância interlamelar via difração de raios-X e esta distância

auxilia no processo catalítico evitando a formação de vários subprodutos de diferentes

estruturas. O exemplo clássico é a formação de um único composto compatível com a

distância interlamelar (onde está presente o cátion catalisador) e a não formação de um

composto altamente volumoso pelo impedimento estérico que as lamelas irão provocar.

Obs: Sistemas lamelares são sistemas onde existe interdependência entre as lamelas que

formam o mineral. Elas podem até se afastar até certo ponto, porém nunca ao extremo

pois assim diz-se que houve desnaturação da estrutura e consequentemente ruptura do

composto lamelar.