Para estudar equilíbrio químico de íons Co2+ em solução, uma turma de estudantes realizou uma série de experimentos explorando a seguinte reação: 

Nesse equilíbrio, o composto de cobalto com água, [Co(H2O)6]2+(aq), apresenta coloração vermelha, enquanto o composto com cloretos, [CoCl4]2-(aq), possui coloração azul.

Para verificar o efeito de ânions de diferentes sais nessa mudança de cor, 7 ensaios diferentes foram realizados. Aos tubos contendo apenas alguns mL de uma solução de nitrato de cobalto II, de coloração vermelha, foram adicionadas pequenas quantidades de diferentes sais em cada tubo, como apresentado na tabela, com exceção do ensaio 1, no qual nenhum sal foi adicionado.

Após agitação, os tubos foram deixados em repouso por um tempo, e a cor final foi observada.

A alternativa que representa a cor final observada nos ensaios 5, 6 e 7, respectivamente, é:

Note e adote:

Solubilidade dos sais em g/100 mL de água a 20 °C 

AgCℓ  1,9 x 10-4         NaCℓ  35,9

CuCℓ  9,9 x 10-3         Na2SO4  13,9

KCℓ    34,2                    K2SO4  11,1

Esta questão aborda conceitos relacionados ao equilíbrio químico.

Considerando a solução de nitrato de cobalto II, de coloração vermelha, temos o seguinte equilíbrio:

[Co(H₂O)₆]²⁺(aq) + 4 Cl^-(aq) ⇌ [CoCl₄]^2-(aq) + 6 H₂O(l)

 Vermelho                                    Azul

Para saber a coloração das soluções nos tubos após os ensaios 5, 6 e 7, é importante considerar que a adição de íons à solução desloca o equilíbrio. Nesse sentido, se adicionarmos íons Cl^- a essa solução, o equilíbrio é deslocado no sentido de minimizar essa perturbação, ou seja, no sentido do consumo desses íons, o sentido de formação de [CoCl₄]^2-(aq), tornando a solução azul.

Considerando a solubilidade (S) dos sais adicionados nos ensaios 5, 6 e 7, em g/100 mL, temos que:

• K₂SO₄

Como S = 11,1 g/100 mL, esse sal é solúvel em água, logo, temos a liberação dos íons K⁺ e SO₄^2- em solução:

K₂SO_4(s) ⇌ 2 K⁺_(aq) + SO₄^2-_(aq)

• AgCl

Como S = 1,9 × 10^-4 g/100 mL, um valor muito baixo, esse sal é insolúvel em água.

• NaCl

Como S = 35,9 g/100 mL, esse sal é solúvel em água. Dessa forma, temos a liberação dos íons Na⁺ e Cl^- em solução:

NaCl_(s) ⇌ Na⁺_(aq) + Cl^-_(aq)

Sendo assim, temos que:

• Ensaio 5

Com a adição de K₂SO₄ à solução de nitrato de cobalto II a coloração permanece vermelha, pois os íons liberados em solução não fazem parte do equilíbrio do sal de nitrato de cobalto II, logo, eles não alteram o equilíbrio.

• Ensaio 6

Com a adição de AgCl à solução de nitrato de cobalto II a coloração permanece vermelha, pois esse sal é insolúvel em água e não libera íons em solução. Dessa forma, o equilíbrio não é alterado.

• Ensaio 7

Com a adição de NaCl à solução de nitrato de cobalto II, há a liberação de íons Cl^-, pois esse sal é solúvel em água. O íon Cl^- faz parte do equilíbrio do sal nitrato de cobalto II, portanto, com a adição desse íon o equilíbrio é deslocado no sentido do seu consumo, ou seja, o sentido de formação do íon [CoCl₄]^2-(aq). Logo, a coloração passa a ser azul.

Gabarito da Professora: Letra D.