4 Aula - Equilíbrio de Solubilidade

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Equilíbrio 
de 
Solubilidade 
Prof. Ricardo Lima 
Prof. Sherlan Lemos 
Universidade Federal da Paraíba 
Centro de Ciências Exatas e da Natureza 
Departamento de Química 
Disciplina: Química Analítica Clássica 
Sumário 
Solubilidade, Solubilidade Molecular e 
Produto de Solubilidade 
Fatores que afetam a solubilidade 
 Efeito da temperatura e da pressão 
 Efeito da natureza do solvente 
Efeito do pH 
Efeito do Íon Comum 
Efeito do Íon Estranho 
Solubilidade 
MA(s) 
MA(aq) 
MA(aq) M+ 
M+ 
M+ 
M+ 
M+ 
A- 
A- 
A- A- 
A- 
MA(s) ↔ MA(aq) ↔ M+ + A- 
Solubilidade 
Intrínseca 
ou 
Molecular 
(S0) 
Solubilidade = + [M+] (ou [A-]) 
Solubilidade 
MA(s) 
MA(aq) 
MA(aq) M+ 
M+ 
M+ 
M+ 
M+ 
A- 
A- 
A- A- 
A- 
MA(s) ↔ M+(aq) + A-(aq) 
][MA
]][A[M
K
(s)
-
aqaq
+
=
]][A[M]MA[K -aqaq(s)
+=×
]][A[MK -aqaqps
+=
Solubilidade 
Exemplo: Em água, o ácido 2,4,6 triclorofenol (Cl3C6H2OH) tem 
uma solubilidade de 4,0 x 10-3 mol L-1 e uma constante de 
dissociação ácida de 1,0 x 10-6. Calcule a solubilidade molecular. 
 
 Cl3C6H2OH(s) ↔ Cl3C6H2OH(aq) ↔ H+(aq) + Cl3C6H2O-(aq) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
S0 = [Cl3C6H2OH] – [H+] = 4,0 x 10-3 – 6,27 x 10-5 = 3,94 x 10-3 mol L-1 
]OHHC[Cl
]OHC][Cl[H
K
(aq)263
-
aq263aq
a
+
=
][H-100,4
][H
100,1
aq
3
2
aq6
+−
+
−
×
=×
0104,0-][H100,1][H -9aq
62
aq =××+
+−+
15-
263aq 1027,6 ]OHCCl[][H
−−+ ×== Lmol
Produto de Solubilidade 
MA(s) ↔ MA(aq) ↔ M+ + A- 
Solubilidade (S) = S0 + [M+] (ou [A-]) 
 
Se considerarmos a dissociação completa de MA(aq) 
(ou seja, S0 = 0) Nesse caso S = [M+] 
 
 
 
Kps = [M+][A-] [M+] = [A-] 
Kps = [M+]2 
[M+] = (Kps)1/2 S = (Kps)1/2 
 
Produto de Solubilidade 
Exemplo: A solubilidade do AgCl a 10oC é 0,000089 g/100 
mL. O peso molecular do AgCl é 143,32. Qual a solubilidade em 
mol/L e o produto de solubilidade nesta temperatura? 
 
n = massa(g) / mol(g) 6,21 x 10-7 mols – 100 mL 
n = 8,9 x 10-5 / 143,32 S – 1000 mL 
n = 6,21 x 10-7 mols S = 6,21 x 10-6 mol L-1 
 
S = (Kps)1/2  6,21 x 10-6 = (Kps)1/2 
 Kps = (6,21 x 10-6 )2 
 Kps = 3,86 x 10-11 
Produto de solubilidade de alguns sais 
Produto de Solubilidade 
Consideremos um sal 
moderadamente solúvel 
do tipo M2A: 
M2A(s) ↔ 2M+ + A2- 
Kps = [M+]2 [A2-] 
 
M2A(s) ↔ 2M+ + A2- 
 2S S 
Kps = [M+]2 [A2-] 
Kps = (2S)2 . S 
Kps = 4S2 . S 
Kps = 4S3 
 
S = (Kps/4)1/3 
Em geral, para sais 
moderadamente solúveis da 
forma CxAy e sob as mesmas 
condições, tem-se: 
CxAy(s) ↔ xCy+ + yAx- 
Kps = [Cy+]x [Ax-]y 
Kps = xx yy S(x+y) 
)yx(
yx
ps
yx
K
S +=
Produto de Solubilidade 
Exemplo: O produto de solubilidade do CaF2 é 4,0 x 10-11. Calcule a 
solubilidade (S). 
CaF2 → Ca2+ + 2F- 
 S 2S 
Kps = [Ca2+][F-]2 Kps = S . (2S)2 Kps = 4S3 
S = (4,0 x 10-11 /4)1/3 S = 2,2 x 10-4 mol L-1 
 
Exemplo: O produto de solubilidade do Fe2S3 a 25oC é 1,4 x 10-88. 
Qual a solubilidade molar a esta temperatura? 
Fe2S3 ↔ 2 Fe3+ + 3 S2- 
 2S 3S 
Kps = [Fe3+]2 [S2-]3 Kps = (2S)2 x (3S)3 
Kps = 108 S5 
 
5 ps
108
K
S = 5
88
108
101,4S
−×
= = 9,0 x 10-19 mol L-1 
Produto de Solubilidade 
Fatores que afetam a Solubilidade 
Efeito da Temperatura 
A dissociação de um sal solúvel aumentará de maneira geral com o 
aumento da temperatura. Conseqüentemente, a solubilidade molar 
aumentará. 
 
Exemplo: AgCl 
a 25oC : 1,78 mg L-1 S = 1,25 x 10-5 mol L-1 Kps = 1,56 x 10-10 
a 100oC : 21,1 mg L-1 S = 1,48 x10-4 mol L-1 Kps = 2,17 x 10-8 
 
Efeito da Natureza do Solvente 
A natureza bipolar da molécula de água possui efeitos atrativos na 
solubilização de ânions e cátions do soluto, formando íons 
hidratados. Esta força de atração supera as forças que mantêm 
cátions e ânions na estrutura cristalina do sal. 
 
Solventes orgânicos não apresentam estas forças de atração iônicas 
da mesma forma que a água. Então muitos sais inorgânicos são 
pouco solúveis nesses solventes. 
Efeito do pH 
Freqüentemente, os íons em equilíbrio com seu precipitado 
encontram-se envolvidos em outros equilíbrios. Por exemplo, se o 
ânion do sal pouco solúvel é de um ácido fraco, a solubilidade irá 
variar com o pH. 
 
Equilíbrio para um sal CA de ácido fraco HA: 
CA(s) ↔ C+ + A- 
A- + H3O+ ↔ HA + H2O 
 
As equações associadas ao equilíbrio são: 
 
Kps = [C+] [A-] 
 
 
 
[HA]
]][A[HKa
−+
=
Fatores que afetam a Solubilidade 
Efeito do pH 
 
 Kps = [C+] [A-]  Kps = S.[A-]  [A-] = Kps / S 
 
 S = [HA] + [A-] 
 
 
 
[HA]
]][A[HKa
−+
=
a
-
K
]][A[H ][A S
−+
+= 





+=
+
a
-
K
][H1 ][A S






+=
+
a
-
K
][H1 ][A S





+=
+
aK
][H1 
S
Kps S






+=
+
a
ps
2
K
][H1 K S 





+=
+
a
ps K
][H1 K S
Fatores que afetam a Solubilidade 
Efeito do pH 
 
Exemplo: Determine a solubilidade molar do acetato de prata 
à 25ºC em solução aquosa pH 3 no equilíbrio. 
Dados: Ka (CH3COOH)=1,76 x 10-5. Kps (CH3COOAg)=2,30 x 10-3 
 
 
 
 
 
S = 3,65 x 10-1 mol L-1 
 
 
Obs: A solubilidade molar em água a 25ºC é 
 
S = (Kps)1/2 = 4,80 x 10-2 mol L-1 
 






+=
+
a
ps K
][H1 K S 





×
+×= −
−
−
5
3
3
101,76
101102,30S
Fatores que afetam a Solubilidade 
Efeito do pH 
De forma geral, para um sal CxAy e um ácido HaA (onde a = 
1, ácido monobásico): 
 
 
 
 
 
Efeito do Íon Comum 
Presença na solução de um íon comum com um dos íons do sal 
solúvel. 
 
Exemplo: AgCl  Kps = 1,56 x 10-10 
 
Solubilidade em água: 
Kps = [Ag+][Cl-] = S2  S = 1,25 x 10-5 
y)(x
y
1)(aa
2
a
yx
ps
KK
][H
K
][H1
yx
K
S +
−
++








+++= 
Fatores que afetam a Solubilidade 
Efeito do Íon Comum 
 
Solubilidade AgCl em água (25ºC): 
 
Kps = [Ag+][Cl-] = S2  S = 1,25 x 10-5 
 
Solubilidade em soluções aquosas de Cl- : 
 
[Cl-] = 0,001 mol L-1 Kps = [Ag+][Cl-] 
Kps = S x 0,001 
S = 1,56x10-10 / 0,001 = 1,56 x 10-7 
 
[Cl-] = 0,1 mol L-1 
S = 1,56 x 10-10 / 0,1 
S = 1,56 x 10-9 mol L-1 
 
 
Fatores que afetam a Solubilidade 
Efeito do Íon Estranho 
 
Muitos dos sais mostram um aumento de solubilidade na presença de 
concentrações crescentes de sais contendo íons diferentes daqueles do sal 
solúvel. 
 
O produto de solubilidade termodinâmico é: 
 
 
 
 
Para soluções diluídas, os coeficientes de atividade são aproximadamente 
igual a 1. Quando uma concentração significante de outros íons se faz 
presente há um decréscimo dos valores de como resultado do efeito 
de atração interiônica de Debye-Hückel. 
Assim: 
−+ αα= AB
o
psK ]A[]B[K AB
o
ps
−+
−+ γγ=
−+
=−+
AB
o
psKAB
γγ
]][[
−+−+ γγ
>
γγ AB
o
ps
AB
o
ps KK
 (íon diverso) (íon comum) 
Fatores que afetam a Solubilidade 
−+ AB γγ
Efeito do Íon Estranho 
 
Exemplo: Determine o efeito de uma solução 0,10 mol L-1 KNO3 na 
solubilidade molar do Ag2CrO4 a 25ºC, dado Kps = 9,0 x 10-12. 
 
Solubilidade em água 
Ag2CrO4 ↔ 2 Ag+ + CrO42- 
 2S S 
Kps = [Ag+]2 [CrO42-]  Kps = (2S)2 x S  S = (Kps/4)1/3 = 1,31 x 10-4 mol L-1 
 
Solubilidade em 0,10 mol L-1 KNO3 
I = ½ S Ci Zi2 ( I = força iônica). Considerada em termos do KNO3 
I = ½ {0,1(1)2 + 0,1(-1)2} = 0,1 
 
−+ γγ
=−+
AB
o
psK]A][B[
)()(
K
K
2
4CrO
2Ag
o
ps
ps
−+ γγ
=
−+ γ−γ−= 2
4CrOAg
o
psps loglog2KlogKlog
Fatores que afetam a Solubilidade 
Efeito do Íon Estranho 
 
 
 
log Kps = -11,05 + {2 x 0,509 x 12 x (0,1)1/2} + {1 x 0,509 x (-2)2 x (0,1)1/2 } 
 
log Kps = -11,05 + 0,32 + 0,32 
log Kps = -10,41 
Kps = 3,89 x 10-11 
Kps = [Ag+]2 [CrO42-]  Kps = (2S)2 x S  S = (Kps/4)1/3 = 2,13 x 10-4 
mol L-1 
 
 
Solubilidade em água 
S = 1,31 x 10-4 mol L-1 
Solubilidade em 0,10 mol L-1 KNO3 
S = 2,13 x 10-4 mol L-1 
 
−+ γ−γ−= 2
4CrOAg
o
psps loglog2KlogKlog I0,509Z = log-
2
iiγ
Fatores que afetam a Solubilidade 
	Equilíbrio �de �Solubilidade
	Sumário
	Solubilidade
	Solubilidade
	Solubilidade
	Produto de Solubilidade
	Produto de Solubilidade
	Slide Number 8
	Produto de Solubilidade
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