Equilíbrio de Solubilidade em Química

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<p>Universidade Federal de Alagoas</p><p>Instituto de Química e Biotecnologia</p><p>Programa de Pós-Graduação em Química e Biotecnologia</p><p>Equilíbrio de solubilidade</p><p>Discente: Maria de Fátima Correia da Silva Neta</p><p>Nível: Doutorado</p><p>Orientadora: Daniela Santos Anunciação</p><p>Coorientadora: Cintya D’Angeles do Espírito Santo Barbosa</p><p>Maceió - AL</p><p>Março de 2024</p><p>Solubilidade</p><p>Máxima quantidade de soluto que pode ser dissolvida em uma certa quantidade de</p><p>solvente a uma dada temperatura.</p><p>Dissolução de um sólido iônico Dissolução de um sólido molecular</p><p>Dissociação eletrolítica</p><p>Solubilidade em meio aquoso</p><p>Dissolução de um sólido iônico</p><p>Muito solúvel</p><p>> 1 mol L-1</p><p>Solúvel</p><p>0,1 - 1,0 mol L-1</p><p>Ligeiramente</p><p>solúvel</p><p>0,01 - 0,001 mol L-1</p><p>Pouquíssimo</p><p>solúvel</p><p>< 0,001 mol L-1</p><p>Classificação das</p><p>substâncias de acordo</p><p>com a solubilidade</p><p>Solubilidade em meio aquoso</p><p>Solubilidade de compostos iônicos em água a 25°C</p><p>Solubilidade em meio aquoso</p><p>Solubilidade de compostos iônicos em água a 25°C</p><p>Saturação</p><p>Classificação das soluções de acordo com a saturação</p><p>Quando uma solução é saturada o limite da capacidade do soluto em se dissolver em</p><p>uma determinada quantidade solvente foi atingido.</p><p>Saturação</p><p>Tipos de soluções</p><p>Insaturada Saturada Supersaturada</p><p>Saturação</p><p>SNaCl a 25°C é 35,9 g/100 mL de água (6,14 mol L-1)</p><p>mNaCl < 35,9g em 100</p><p>mL de solução</p><p>mNaCl = 35,9g em 100</p><p>mL de solução</p><p>NaCl(s) + H2O(l) → Na+</p><p>(aq) + Cl-</p><p>(aq) NaCl(s) + H2O(l) Na+</p><p>(aq) + Cl-</p><p>(aq)</p><p>mNaCl > 35,9g em 100</p><p>mL de solução</p><p>Insaturada Saturada Saturada</p><p>Saturação</p><p>Solução supersaturada</p><p>Uma solução que contém temporariamente maior quantidade de soluto do que a</p><p>existente em uma solução saturada.</p><p>SCH3COONa a 20°C 46 g/100 mL de água</p><p>SCH3COONa a 100°C 170 g/100 mL de água</p><p>Saturação</p><p>Em um laboratório de química, a professora Daniela lançou um desafio, mostrando</p><p>uma solução sem corpo de fundo aos estudantes. Em seguida, ela adicionou 2 g do</p><p>soluto na solução, onde observou-se formação de corpo de fundo. Ao filtrar a solução</p><p>e medir a massa do precipitado seco, obsteve-se uma massa de 1,5 g do soluto. Com</p><p>base no que ocorreu com a solução ao adicionar mais soluto, qual o tipo de solução</p><p>apresentada pela professora?</p><p>Fatores que influenciam a solubilidade</p><p>Temperatura</p><p>da solução</p><p>Pressão</p><p>Tamanho e</p><p>carga dos íons</p><p>(densidade de</p><p>carga do cátion</p><p>e/ou ânion)</p><p>Polaridade do</p><p>solvente</p><p>Solubilidade em meio aquoso</p><p>Temperatura</p><p>Sais iônicos</p><p>Não há correlação evidente entre a ΔHdiss e a variação da</p><p>solubilidade com a T. A dissolução do CaCl2 é exotérmica e do</p><p>NH4NO3 é endotérmica. Mas a solubilidade de ambos aumenta com</p><p>o aumento da T. Isso ocorre pois a solubilidade depende de outros</p><p>fatores como entropia e interações intermoleculares.</p><p>Gases</p><p>Solubilidade em meio aquoso</p><p>Pressão</p><p>A solubilidade de um gás em um líquido é</p><p>proporcional à pressão do gás sobre a solução.</p><p>Lei de Henry</p><p>Solubilidade em meio aquoso</p><p>Tamanho e carga dos íons (densidade de</p><p>carga do cátion e/ou ânion)</p><p>Polaridade do solvente</p><p>“Semelhante dissolve semelhante”</p><p>Substâncias polares se dissolvem em líquidos polares;</p><p>substâncias apolares se dissolvem em líquidos apolares</p><p>Compostos formados por íons pequenos e com muita carga ligam-se</p><p>fortemente, é necessário muita energia para quebrar a rede cristalina.</p><p>Compostos formados por íons grandes e com baixas cargas têm forças</p><p>atrativas fracas.</p><p>Solubilidade e Termodinâmica</p><p>A solubilização depende de energias envolvidas durante todo o processo.</p><p>Soluto Solvente</p><p>Solução</p><p>Solubilidade e Termodinâmica</p><p>Etapa 1</p><p>Separação de íons ou moléculas (∆Hr) Processo endotérmico</p><p>Etapa 2</p><p>Dispersão de íons ou moléculas no solvente (∆Hhid)</p><p>Processo endotérmico</p><p>• Interações soluto-soluto e solvente-solvente mais intensas</p><p>(∆Hdiss) > 0</p><p>• Interação soluto-solvente mais intensa (∆Hdiss) < 0 Processo exotérmico</p><p>A solubilização depende de energias envolvidas durante todo o processo</p><p>∆Hdiss= ∆Hr + ∆Hhid</p><p>Solubilidade e Termodinâmica</p><p>Exotérmico Endotérmico</p><p>Temperatura</p><p>(°C)</p><p>Solubilidade (g/100 g H2O)</p><p>Li2CO3 KCl</p><p>0 1,56 27,8</p><p>10 1,45 31,9</p><p>30 1,26 37</p><p>40 1,16 40,02</p><p>50 1,08 42,9</p><p>KCl(s) → K+</p><p>(aq) + Cl-</p><p>(aq) ∆Hdiss> 0Li2CO3(s) → 2Li+</p><p>(aq) + CO3</p><p>2-</p><p>(aq) ∆Hdiss< 0</p><p>H2O H2O</p><p>2I-</p><p>(aq) + Pb2+</p><p>(aq) PbI2(s)</p><p>Reações de precipitação</p><p>Ocorre quando duas soluções de eletrólitos são misturadas formando um sólido de</p><p>baixa solubilidade.</p><p>2KI(aq) + Pb(NO3)2(aq) PbI2(s) + 2K+</p><p>(aq) + 2NO3</p><p>-</p><p>(aq)</p><p>Reações de precipitação</p><p>Prediga os produtos que provavelmente se formam quando duas soluções de</p><p>carbonato de sódio e nitrato de chumbo(II) em água são misturadas. Escreva a</p><p>equação iônica simplificada da reação</p><p>Íons em solução</p><p>Na+, CO3</p><p>2-, Pb2+ e NO3</p><p>-</p><p>2</p><p>3Pb2+</p><p>(aq)+ 2 CO3</p><p>2-</p><p>(aq) PbCO3</p><p>Produto de solubilidade</p><p>A constante de equilíbrio entre um sólido e seus íons dissolvidos é chamada de</p><p>produto de solubilidade (Ks) ou (Kps)</p><p>AgCl(s) Ag+</p><p>(aq) + Cl-</p><p>(aq)</p><p>Ks= [Ag+] . [Cl-]</p><p>[AgCl]</p><p>Ks= [Ag+] . [Cl-]</p><p>Produto de solubilidade</p><p>Calcule o valor de Ks para AgCl se a concentração do íon cloro foi determinada</p><p>como 7,35 x 10-7 mol/L.</p><p>Passo 1 – Escrever a equação</p><p>Passo 2 – Balancear a equação</p><p>Passo 3 – Escrever a expressão</p><p>da constante do produto de</p><p>solubilidade</p><p>Passo 5 – Calcular</p><p>AgCl(s) Ag+</p><p>(aq) + Cl-</p><p>(aq)</p><p>Ks= [Ag+] . [Cl-]</p><p>Ks= (7,35 x 10-7)2</p><p>Ks= 5,4 x 10-13</p><p>Ks= S . S</p><p>s s</p><p>Ks= S2</p><p>Produto de solubilidade</p><p>Calcule o valor de Ks para CaF2 se a concentração do íon cálcio foi determinada</p><p>como 2,3 x 10-4 mol/L.</p><p>CaF2(s) Ca2+</p><p>(aq) + 2F-</p><p>(aq)</p><p>s 2s</p><p>Ks= [Ca+] . [F-]2</p><p>Ks= S . (2S)2</p><p>Ks= 4S3</p><p>Ks= 4,87 x10-11</p><p>Produto de solubilidade</p><p>O Ks para a barrita mineral (BaSO4) 1,1 x 10-10 mol/L. Calcule a solubilidade</p><p>do sulfato de bário em água em mols por litro.</p><p>BaSO4(s) Ba2+</p><p>(aq) + SO4</p><p>2-</p><p>(aq)</p><p>Ks= [Ba+] . [SO4</p><p>2-]</p><p>Ks= S . S</p><p>Ks= S2</p><p>S = Ks</p><p>S= 1,0X 10-5 mol/L</p><p>Produto de solubilidade</p><p>Calcule a solubilidade do AgCN em água em mols por litro. Ks= 6,0X10-7</p><p>Produto de solubilidade</p><p>Calcule a solubilidade para o MgF2 em água em mols por litro. Ks= 5,2 x10-11</p><p>Produto de solubilidade</p><p>O produto de solubilidade do iodato de crômio(III) em água, em 25 °C é igual a 5,0 x 10-6 . Estime a</p><p>solubilidade molar e a solubilidade em gramas por litro do sal. Dados: MM = 576,7 g mol-1</p><p>S = 0,021 mol/L</p><p>ou 12,11 g/L</p><p>Produto de solubilidade</p><p>As solubilidades relativas dos sais pode ser deduzidas por meio da comparação de valores</p><p>das constantes do produto de solubilidade.</p><p>Entretanto, comparações diretas de solubilidade podem ser feitas</p><p>apenas para os sais que possuem a mesma relação cátion-ânion</p><p>Composto KS em 25ºC</p><p>AgI 8,5 x 10-17</p><p>AgBr 5,4 x 10-13</p><p>AgCl 1,8 x 10-10</p><p>Composto KS em 25ºC</p><p>PbI2 9,8 x 10-9</p><p>PbBr2 6,6 x 10-6</p><p>PbCl2 1,7 x 10-5</p><p>Nestes casos, o aumento do Ks aumenta a solubilidade</p><p>Predição da precipitação</p><p>Ks</p><p>AgCl(s) Ag+</p><p>(aq) + Cl-</p><p>(aq)</p><p>Qs</p><p>AgCl(s) → Ag+</p><p>(aq) + Cl-</p><p>(aq)</p><p>Ks = [Ag+] . [Cl-] Qs = [Ag+] . [Cl-]</p><p>Quando K é indicado as concentrações</p><p>de reagentes e produtos são aquelas</p><p>presentes no equilíbrio</p><p>Quando Q é indicado as concentrações</p><p>de reagentes e produtos são aquelas</p><p>presentes em um instante arbitrário na</p><p>reação (antes do equilíbrio)</p><p>Somente quando Qs = K, o sistema se encontra em equlíbrio.</p><p>Lembrando...</p><p>Qs também pode ser chamado de produto iônico (PI)</p><p>Predição da precipitação</p><p>Quando Qs < Ks, a solução está insaturada</p><p>No equilíbrio de solubilidade</p><p>Quando Qs = Ks, a solução está saturada</p><p>Quando Qs > Ks, ocorrerá a precipitação</p><p>Neste caso a precipitação ocorrerá</p><p>até que Qs = Ks</p><p>Predição da precipitação</p><p>AgCl sólido foi colocado em uma proveta de água. Depois de algum</p><p>tempo, as concentrações de Ag+ e Cl- são, cada uma, de 1,2 x 10-5</p><p>mol/L. O sistema atingiu o equilíbrio? Em caso negativo, mais AgCl se</p><p>dissolverá? Dado Ks AgCl =1,8 x 10-10</p><p>Q = 1,4 X 10-10</p><p>Q < Ks</p><p>Ag Cl continua a se dissolver até Q = Ks</p><p>Predição da precipitação</p><p>PbI2 sólido (Ks = 9,8 x 10- 9) é colocado em um béquer com água depois</p><p>de um período</p><p>de tempo a concentração de chumbo(II) é medida e</p><p>verificou-se ser de 1,1 x 10- 3 M. O sistema atingiu o equilíbrio? Isto é,</p><p>a solução está saturada?</p><p>Predição da precipitação</p><p>A concentração de íons Ba2+, em uma solução é 0,010 M. Qual a</p><p>concentração de íons sulfato (SO4</p><p>2-), é necessária para iniciar a</p><p>precipitação de BaSO4? Ks BaSO4 = 1,1 x 10-10</p><p>Quando o produto das concentrações excede o Ks, ou seja, quando Q > Ks,</p><p>a precipitação ocorrerá</p><p>BaSO4(s) Ba2+</p><p>(aq) + SO4</p><p>2-</p><p>(aq)</p><p>K = [Ba2+] . [SO4</p><p>2-]</p><p>[SO4</p><p>2-] = Ks</p><p>[Ba2+]</p><p>[SO4</p><p>2-]= 1,1 x 10-8 mol/L</p><p>Se a concentração do íon SO4</p><p>2- for apenas um pouco maior que 1,1 x 10-8</p><p>mol/L, BaSO4 começará a precipitar</p><p>Predição da precipitação</p><p>Quando a concentração de íons sulfato na solução atinge a a concentração de 0,015</p><p>M, qual a concentração de íons bário permanecerá em solução? Ks BaSO4 = 1,1 x 10-10</p><p>Predição da precipitação</p><p>1 - Qual é a concentração mínima de I- que pode causar a precipitação de PbI2</p><p>em uma solução de 0,050 M de Pb(NO3)2? Ks para o PbI2 é 9,8 x 10- 9</p><p>2 - Qual a concentração de íons Pb2+ permanece na solução quando a</p><p>concentração de I- é 0,0015 M?</p><p>Slide 1</p><p>Slide 2</p><p>Slide 3</p><p>Slide 4</p><p>Slide 5</p><p>Slide 6</p><p>Slide 7</p><p>Slide 8</p><p>Slide 9</p><p>Slide 10</p><p>Slide 11</p><p>Slide 12</p><p>Slide 13</p><p>Slide 14</p><p>Slide 15</p><p>Slide 16</p><p>Slide 17</p><p>Slide 18</p><p>Slide 19</p><p>Slide 20</p><p>Slide 21</p><p>Slide 22</p><p>Slide 23</p><p>Slide 24</p><p>Slide 25</p><p>Slide 26</p><p>Slide 27</p><p>Slide 28</p><p>Slide 29</p><p>Slide 30</p><p>Slide 31</p><p>Slide 32</p><p>Slide 33</p>