7 solubilidade

Prévia do material em texto

As soluções podem ser caracterizadas relativamente à capacidade de dissolver um soluto.
Solução saturada: contém a quantidade máxima de soluto num determinado volume de 
solvente, a uma dada temperatura. 
Solubilidade
Solução insaturada: quando a concentração do soluto é 
inferior à da solução saturada. Pode dissolver mais soluto.
Solução supersaturada: quando a concentração do soluto
é superior ao da solução saturada. Trata-se de uma
solução instável. 
Solubilidade
Solubilidade: quantidade máxima de soluto que dissolve numa dada quantidade de 
solvente, a uma dada temperatura.
Unidades: gramas de soluto por 100 gramas de solvente.
gramas de soluto por 100 mL de solução.
gramas de soluto por 1000 mL de solução.
….
Solubilidade molar (s) – número de moles de soluto em 1 litro de solução saturada. 
(mol/L)
Exercício: A 40 °C, a solubilidade do KBr é 80 g/100 g H2O. Identifique as seguintes
soluções como saturada s ou insaturadas. Explique:
A. 60 g KBr em 100 g de água a 40 °C.
B. 200 g KBr em 200 g de água a 40 °C.
C. 25 g KBr em 50 g de água a 40 °C.
Solubilidade
Nem todos os compostos iônicos se dissolvem em água!
https://www.youtube.com/watch?v=sAr7mvBjWq8
Solubilidade
Nota: Mesmo os compostos insolúveis são solúveis em alguma extensão. 
Solubilidade
Reação de precipitação: resulta na formação de um produto insolúvel, ou precipitado.
Exemplo:
É um exemplo de uma reação de metátese (dupla troca ou duplo deslocamento).
Equações moleculares, equações iônicas e equações iônicas globais
Solubilidade
Equação molecular
Na realidade:
Equação iônica
Mas:
Íons K+ e NO3
- são chamados de íons espectadores
Equação iônica global
Solubilidade
Nas soluções saturadas existe um equilíbrio dinâmico entre o sólido não dissolvido
e as espécies iônicas em solução: equilíbrio de solubilidade.
A velocidade de dissolução é igual à velocidade de precipitação:
MmXn(s) � mMn+(aq) + nXm-(aq) 
Produto iônico: Qps = [Mn+]m[Xm-]n
No equilíbrio: 
Constante produto de solubilidade: Kps = [Mn+]m[Xm-]n
Solubilidade
• Kps pode ser usado para calcular a solubilidade molar (e a solubilidade)
• Solubilidade molar pode ser usada para determinar o valor de Kps
Solubilidade
Exemplo 1: Calcular a solubilidade do SnS em g/L a 25°C.
SnS(s) Sn2+(aq) + S2-(aq)
SnS(s) Sn2+(aq) + S2-(aq)
s
+s
s
+s
2622
sp 10 x 1.0]][S[Sn −−+ ==K
2sss ==− ))((10 x 1.0 26
Ms 10 x 1.0 13−=
L
g10 x 1.5
mol
150.77g
x
L
mol 10 x 1.0
solubility
1113 −−
==solubilidade
Exemplo 2: A solubilidade do cromato de chumbo(II) (PbCrO4) é 4.5 x 10
−5 g/L. Calcular o 
produto de solubilidade (Kps) do cromato de chumbo(II).
Pb2+(aq) + CrO42-(aq)PbCrO4(s)
Ms 7
5
10 x 1.4
g 323.2
mol
 x 
L
g10 x 4.5
−
−
==
]][CrO[Pb 2422sp −+== sK
1477
sp 10 x 2.0]10 x ][1.410 x [1.4 −−− == MMK
Solubilidade
Exemplo 3:
AgCl(s) ���� Ag+(aq) + Cl-(aq) 
Kps = [Ag+][Cl-] = 1.6 x 10-10
Se s é a solubilidade de AgCl, então:
[Ag+] = s e [Cl-] = s Kps = (s)(s) = s2 = 1.6 x 10-10
s = 1.3 x 10-5 mol/L
Solubilidade
Exemplo 4: Ag2CrO4(s) ���� 2Ag+(aq) + CrO42-(aq)
Kps = [Ag+]2[CrO42-] = 9.0 x 10-12
Se s é a solubilidade de Ag2CrO4, então:
[Ag+] = 2s e [CrO42-] = s Kps = (2s)2(s) = 4s3 = 9.0 x 10-12
s = 1.3 x 10-4 mol/L
Previsão da ocorrência de precipitação
Comparação do produto iônico (Q) com o Kps:
Solubilidade
Qps = Kps� solução saturada, sem precipitado
Qps < Kps� solução insaturada
Qps > Kps� solução saturada, com precipitado
Solubilidade
Aplicações práticas do equilíbrio de solubilidade
• Análise qualitativa
o Isolamento e identificação de cátions e/ou ânions em amostras
desconhecidas. 
• Síntese de sólidos iônicos de interesse comercial.
• Precipitação selectiva baseada no Kps
Solubilidade
Vista molecular do processo de solução
A solubilidade depende das interações soluto-soluto, soluto-solvente e solvente-
solvente.
Solutos formados por moléculas polares geralmente se dissolvem em solventes
também polares.
Solutos formados por moléculas apolares geralmente se disolvem em solventes
também apolares. 
Semellhente dissolve semelhante.
https://www.youtube.com/watch?feature=player_embedded&v=JE4pwRD8t9Q
A possibilidade de formação de ligações intermoleculares (e.g. ligações de hidrogênio) 
entre o soluto e o solvente aumenta consideravelmente a solubilidade das substâncias.
Exemplo: Os álcoois (ROH), aminas primárias (NH2R) e secundárias (NHR2, açucares, etc, 
são solúveis em água devido à formação de ligações de hidrogênio entre as moléculas de 
solvente e de soluto.
Quando dois líquidos são completamente solúveis um no outro em todas as proporções, 
diz-se que sãomiscíveis.
https://www.youtube.com/watch?v=xdedxfhcpWo
Solubilidade
Solubilidade
Solubilidade
Solubilidade
Como funcionam os sabões: formação de micelas
Solubilidade
∆∆∆∆H1 e ∆∆∆∆H2 >>>> 0
∆∆∆∆H3 >>>> 0 ou <<<< 0 
∆∆∆∆Hsol = ∆∆∆∆H1 + ∆∆∆∆H2 + ∆∆∆∆H3
∆∆∆∆Hsol>>>> 0 se as interações soluto-solvente forem mais fracas que as solvente-solvente e 
soluto-soluto.
∆∆∆∆Hsol<<<< 0 se as interações soluto-solvente forem mais fortes que as solvente-solvente e 
soluto-soluto (processo favorável).
Exemplos: ∆Hsol(MgSO4)= -91.2 kJ/mol --> exotérmica
∆Hsol(NH4NO3)= 26.4 kJ/mol --> endotérmica
Solubilidade
Reagentes →→→→ produtos
∆∆∆∆H: entalpia de reação ∆∆∆∆H = H(produtos) – H (reagentes)
Especifica a quantidade de calor absorvido (positivo) ou libertado(negativo) durante um 
processo a pressão constante.
A maioria das substâncias dissolve mais depressa a temperaturas mais elevadas. Porém, 
isso não significa necessariamente que elas são mais solúveis – isto é, alcançam uma
concentração mais alta de soluto – a temperauras mais altas. Em alguns casos, a 
solubilidade é mais baixa a temperaturas mais elevadas. 
Exemplos:
• A maioria dos gases é menos solúvel quando a temperatura é mais alta ( as bolhas de 
ar saem da água quando esta é aquecida). 
• Li2SO4, Na2SO4.
Solubilidade
Factores que afectam a solubilidade: temperatura
Solubilidade
Solubilidade
Factores que afectam a solubilidade: pressão
Lei de Henry
sgás = kH . pgás
kH = constante de Henry e 
depende do gás, do solvente e 
da temperatura.
A solubilidade de um gás (sgás) é 
directamente proporcional à pressão
parcial do gás (Pgás) acima da solução. 
Solubilidade
Solubilidade
Solubilidade
Exercício: 
O nível mais baixo de oxigênio dissolvido em água que suporta a vida é de 
1.3 x 10-4 mol/L. À pressão normal atmosférica existe oxigênio suficiente
para existência de vida?
KH (O2 dissolvido em água) = 1.3 x 10
-3molL-1 atm-1
Pressão parcial do O2 = 1 atm x 21 % = 0.21 atm
SO2 = KH x PO2 = 1.3 x 10
-3 x 0.21
SO2= 2.7 x 10
-4mol /L → solubilidade suficiente para existência de vida.
Solubilidade
• Quando um composto contendo um íon em comum com alguma substância em solução
e em equilíbrio, o equilíbrio desloca-se para a esquerda: Efeito do íon comum. 
• É resultante da adição de um segundo soluto. 
Solubilidade
Factores que afectam a solubilidade: o efeito do íon comum
O efeito do íon comum– um exemplo do príncipio de Le Châtelier:
Quando um sistema em equilíbrio é submetido a uma força , ele tenderá a se 
ajustar, reagindo de maneira a contariar essa força. A palavra força refere-se a 
a concentração, pressão, volume,ou temperatura.
Exemplo 1: Calcular a solubilidade molar do BaSO4 em 0.0010 M de Na2SO4.
29
BaSO4(s) Ba2+(aq) + SO42-(aq)
BaSO4(s) Ba2+(aq) + SO42-(aq)
0.0010 M
0.0010 M + s
+s +s
s
SolubilidadeExemplo 2: Considerar o seguinte equilíbrio de solubilidade: 
AgI(s) ⇌⇌⇌⇌ Ag+(aq) + I-(aq); Kps = 8.5 x 10-17 a 25 oC.
Kps = 8.5 x 10
-17 = [Ag+][I-] → solubilidade [I-] =[Ag+] = 9.22 x 10-9 M
Solubilidade
Se NaI é adicionado, o equilíbrio desloca-se para a esquerda devido ao aumento da [I-] e 
algum AgI irá precipitar.
Por exemplo, se [I-] = 0.1 M,
No equilíbrio: [Ag+] = x e [I-] = 0.1 +x
Kps = [Ag
+][I-] = x(0.1 + x) = 8.5 x 10-17
x2+ 0.1x – 8.5 x 10-17 = 0
Ou
0.1 + x ≈ 0.1 x ≈ 8.5 x 10-16 → solubilidade de AgI em NaI 0.1 M = 8.5 x 10-16 M
Efeito do íon comum: diminui a solubilidade.
Solubilidade
Factores que afectam a solubilidade: o pH
No equilíbrio qual o valor de pH?
Leite de magnésia, que
contém Mg(OH)2 é usada do 
tratamento da indigestão
ácida.
Solubilidade
A pH < 10.45:
[H+] maior e [OH-] menor, o equilíbrio desloca-se par a direita: dissolução do 
Mg(OH)2 : solubilidade aumenta
A pH > 10.45:
[OH-] maior, o equilíbrio desloca-se par a esquerda : solubilidade
diminui (efeito do íon comum).