Aula 3 Equilíbrio Químico e produto solubilidade

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Adriana Vitorino Rossi, IQ-UNICAMP adriana@iqm.unicamp.br 
Carla Beatriz Grespan Bottoli 
Departamento de Química Analítica 
 Instituto de Química - Unicamp 
Adriana Vitorino Rossi, IQ-UNICAMP adriana@iqm.unicamp.br 
O que acontece em nossos dentes? 
Ca5(PO4)3OH (s) + H2O (l) ⇌ 5Ca
2+ (aq) + 3PO4
3– (aq) + OH– (aq) 
Silva, R. R.; Ferreira, G. A. L.; Baptista, J. A.; Diniz, F. V. Química Nova na Escola, 13, 3-8, 2001 
5Ca2+ (aq) + 3PO4
3– (aq) + F– (aq) ⇌Ca5(PO4)3F (s) 
 
Química serve para previsões meteorológicas? 
Dia de sol Dia chuvoso 
[CoCl4]
2-(aq) + 6 H2O (l) ⇌ [Co(H2O)6]
2+(aq) + 4Cl- (aq) 
Tempo seco Ar úmido 
 Dias quentes Dias frios 
 
hidroxiapatita 
fluoroapatita 
desmineralização 
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Lentes fotocromáticas 
Por que algumas lentes de óculos ficam 
incolores com luz ambiente e escurecem 
quando expostas à luz solar? 
2Ag+ + 2Cl- ⇌ 2Ag0 + Cl2 
Sólido prateado MAS... 
em pequenas 
partículas, assume 
aparência escura 
LENTES ESCURAS 
Sal insolúvel 
Sólido branco 
Partículas dispersas na 
lente. Aparência incolor. 
LENTES CLARAS 
O aumento da incidência de luz desloca o equilíbrio para a direita. 
 
Ao entrar em um local escuro, a diminuição da incidência de luz 
desloca o equilíbrio para a esquerda. 
energia 
 luminosa 
2 Cu+ + Cl2 ⇌ 2 Cu
2+ + 2Cl- 
2 Cu2+ + 2Ag0 ⇌ 2 Ag+ + 2Cu+ 
2 Ag+ + 2Cl- 
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Espécies envolvidas em reações químicas 
Como varia a concentração de reagentes [R] e de produtos [P] 
numa reação química? 
Tempo de reação 
C
o
n
c
e
n
tr
a
ç
ã
o
 
Tempo de reação 
C
o
n
c
e
n
tr
a
ç
ã
o
 
Tempo de reação 
C
o
n
c
e
n
tr
a
ç
ã
o
 
Chega um tempo quando: 
[R] e [P] não variam mais. 
 
Reação em equilíbrio! 
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d
C
/d
t 
(v
e
lo
c
id
a
d
e
, 
v
) 
Tempo (t) 
Reagentes
Produtos
V1 > V2 V1 = V2 
aA + bB cC + dD 
V1 
V2 
Fase cinética Fase de equilíbrio 
Equilíbrio 
 
estado dinâmico 
no qual as 
velocidades 
das reações direta 
e inversa 
 são idênticas 
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aA + bB cC + dD 
No equilíbrio: 
[C]c [D]d 
[A]a [B]b 
= K 
[X]: concentração em mol L-1 
 
 
 
 
K : constante de equilíbrio da reação 
Lei da ação 
das massas 
Equilíbrio químico 
2 
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Equilíbrio químico 
No equilíbrio: 
[C]c [D]d 
[A]a [B]b 
= K 
Medição experimental 
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Escrevendo as expressões de K 
 As concentrações dos sólidos puros, dos líquidos 
puros e dos solventes são omitidas porque são 
iguais a um. 
 S(s) + O2(g) ⇌ SO2(g) 
 
 K  
[SO2 ]
[O2 ]
NH3(aq) + H2O(liq) ⇌ NH4
+(aq) + OH-(aq) 
K  
[NH4
+][OH- ]
[NH3 ]
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“A posição do equilíbrio químico sempre se altera na direção que tende a 
minimizar o efeito da perturbação aplicada” 
 
Le Chatelier, 1888. 
Princípio de Le Chatelier 
“O sentido que o sistema avança de volta para o equilíbrio é aquele 
que permite que a perturbação seja parcialmente compensada.” 
“Quando uma perturbação exterior é aplicada a um sistema em equilíbrio 
dinâmico, ele tende a se ajustar para reduzir ao mínimo o efeito da perturbação.” 
Atkins, P. & Jones, L. Princípios de Química. 
Skoog, D.A.; West, D.M.; Holler, F.J.; Crouch, S.R., Fundamentos de Química Analítica. 
 
Harris, D. C. Análise Química Quantitativa. 
 
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Quociente de reação, Q 
Expresso da mesma maneira que a constante de equilíbrio, mas as 
concentrações presentes não são iguais às concentrações de equilíbrio 
Quando o sistema atingir o equilíbrio: Q= K 
 
Se Q < K, a reação se desloca para a direita 
para atingir o equilíbrio 
 
 Se Q > K, a reação se desloca para a esquerda 
para atingir o equilíbrio 
QUANDO VARIA A CONCENTRAÇÃO 
Princípio de Le Chatelier 
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Se a reação está em equilíbrio e são 
adicionados produtos (ou removidos 
reagentes), REAÇÂO se desloca para a 
ESQUERDA 
 
Se a reação está em equilíbrio e são adicionados 
reagentes (ou removidos produtos), REAÇÂO se 
desloca para a DIREITA 
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Previsões termodinâmicas, não cinéticas. 
 
 
Cálculo do que tem que acontecer para um sistema entrar em equilíbrio, 
mas não quanto tempo levará para isto. 
 
 
Algumas reações são instantâneas, outras não atingem o equilíbrio em 
milhões de anos. 
 
 
O valor da constante de equilíbrio não diz nada a respeito da velocidade 
da reação. 
 
 
Uma constante de equilíbrio grande não significa que a reação seja 
rápida. 
 
 
Considerações sobre a constante de 
equilíbrio químico 
3 
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Equilíbrios e constantes de equilíbrios 
 importantes para a Química Analítica 
 
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AgCl (s) ⇌ Ag+ (aq) + Cl- (aq) 
10
ps 108,1][Cl][AgK
 
Hg2Cl2 (s) ⇌ 2 Hg
+ (aq) + 2 Cl- (aq) 
1822
ps 102,1][Cl][HgK
 
BaCrO4 (s) ⇌ Ba
2+ (aq) + CrO4
2- (aq) 
10-2
4
2
ps 104,2][CrO][BaK
 
Ag2CrO4 (s) ⇌ 2 Ag
+ (aq) + CrO4
2- (aq) 
12-2
4
2
ps 103,1][CrO][AgK
 
Constante de equilíbrio 
Sais pouco solúveis 
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Produto de Solubilidade 
 
BaSO4 (s) ⇌ Ba
2+ (aq) + SO4
2- (aq) 
O que acontece quando se coloca BaSO4(s) em água? 
O sal se dissolve até atingir uma solução saturada 
(s)][BASO
]][SO[Ba
K
4
4
2
2


concentração dos íons 
em solução 
Concentração do BaSO4 na fase sólida 
)]([BaSOK ]][SO[Ba 44
2
2
s


constante 
ps4
2 K]][SO[Ba
2



produto iônico produto de solubilidade 
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Produto iônico = Kps 
Solução saturada 
Produto iônico > Kps 
Precipitação 
Produto iônico < Kps 
Solução não saturada 
Solubilidade (S) 
 Concentração da solução saturada 
PbI2 (s) ⇌ Pb
2+ (aq) + 2I- (aq) 
Como é feito o cálculo da solubilidade de PbI2 
PbI2 (s) ⇌ Pb
2+ (aq) + 2I- (aq) 
S 2S 
92-2
ps 101,7][I][PbK
 
32
ps 4(2S) SK S
S = 1,2 x 10-3 mol L-1 
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Exercício 
 
Uma solução saturada de PbCl2 contem 4,4 x 10
-1 g do sal em 100 mL. Qual 
o Kps do sal? 
 
M= 278 g/mol 
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Considerações sobre o 
produto de solubilidade 
 Nem sempre o sal com menor Kps é o mais insolúvel. 
 Ag3PO4 
 
Kps = 1,8 x 10-18 
Solubilidade = 6,5 x 10-3 g/L 
 AgCl 
 
Kps = 1,5 x 10-10 
Solubilidade = 1,5 x 10-3 g/L 
O produto de solubilidade não dá informações completas sobre a 
solubilidade dos sais. 
A concentração de espécies não dissociadas (pares iônicos solúveis) 
pode ser tão grande quanto a de íons dissociados. 
Par de íons com 
associação 
considerável 
 que se comporta 
como uma 
espécie única em 
solução 
MX(s) produz MX(aq) além de M+(aq) e X-(aq) 
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Aplicações analíticas do 
produto de solubilidade 
1. Na precipitação química 
2. Na precipitação controlada ou seletiva 
3. Na solubilização 
Precipitação química 
Ocorre precipitação quando o produto iônico de dois íons atingirem 
ou ultrapassarem o valor númerico de Kps. 
Exemplo: Adiciona-se, gota a gota, AgNO3 0,1 mol L
-1 a uma solução que 
é 0,1 mol L-1 em relação ao Cl- e 2 x 10-3 mol L-1 em relação ao CrO4
2-. 
Sabendo-se que o Kps do AgCl = 1,5 x 10-10 e do Ag2CrO4 = 2,4 x 10
-12, indicar 
o sal que precipitará primeiro. 
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Aplicações analíticas do 
produto de solubilidade 
Precipitação controlada ou seletiva 
Separação de cátions diferentes em uma solução pela adição de um sal com 
um ânion que forme um composto pouco solúvel com apenas um dos 
cátions 
K+ 
Ba2+ 
SO4
2-
 
BaSO4 (s) 
Kps (BaSO4) = 1,1 x 10
-4 
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E se o precipitante forma compostos pouco solúveis com ambos os cátions? 
Análise química qualitativa de misturas 
Aplicações analíticas do 
produto de solubilidade 
Proporcionar condições para que haja precipitação apenas de um 
ou mais cátions, enquanto o outro permanece em solução. 
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Aplicações analíticas do produto 
de solubilidade 
Solubilização de precipitados 
Ao romper o equilíbrio do produto de solubilidade ocorre a solubilização do sal 
COMO? 
Diminuindo a concentração de um ou mais íons na solução saturada 
Produto iônico < Kps 
Ex: Cr(OH)3 (s) Cr
3+ + 3OH- ⇌ 
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Aplicações analíticas do produto 
de solubilidade 
Solubilização de precipitados 
 Zn(CO)3 (s) Zn
2+
(aq) + CO3
2-
 (aq) ⇌ 
CO3
2- (aq) + 2H
+
 (aq)  CO2(g) + H2O (l) 
O estado das 
inscrições em 
baixo relevo 
da Agulha de 
Cleópatra 
piorou muito 
devido à ação 
da chuva ácida 
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Aplicações do produto de 
solubilidade 
Solubilização de precipitados 
 Mudança da identidade do íon alterando seu estado de oxidação 
 CuS(s) Cu
2+
(aq) + S
2-
 (aq) ⇌ 
3S2- (aq) + 8HNO3 (aq)  3S(s) + 2NO(g) + 4H2O(l) + 6NO3
- (aq) 
 
 Formação de íons complexos pode dissolver íons de metais 
AgCl (s) Ag+ + Cl- ⇌ 
NH3 
AgCl + 2NH3 [Ag(NH3)2]
+ + Cl- ⇌