Equilibrio Químico

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BC 0307 
Transformações Químicas 
ANDERSON ORZARI RIBEIRO 
 
Bloco B, 10º andar - Sala 1043 
 
 
 
www.andersonorzari.com 
Transformações Químicas 
BC0307 
Prof. Anderson O. Ribeiro 
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AULA 11 – Equilíbrio Químico: Produto de Solubilidade, Kps 
CAPÍTULO 9 e 11 – Peter Atkins, Loretta Jones, Princípios de Química - Questionando a Vida Moderna e o 
Meio Ambiente, 
3 ed., Porto Alegre: Bookman, 2006. 
 
EXERCÍCIOS: Lista 4, de 4.58 a 4.79 
 
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Transformações Químicas 
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Prof. Anderson O. Ribeiro 
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NH3(g) + H2O(l) + CO2(g) + NaCl(aq)  NH4Cl(aq) + NaHCO3(s)  Na2CO3(s) + CO2(g) + H2O(g) 
PROCESSO SOLVAY 
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Etapas principais do Processo Solvay: 
 
1. Saturação de uma solução aquosa de NaCl com amônia 
 NH3(g) + H2O(l)  NH4OH(aq) 
2. Saturação desta solução com CO2 
NH4OH(aq) + CO2(g)  NH4HCO3(aq) 
3. Reação do bicarbonato com NaCl 
 NH4HCO3(aq) + NaCl(aq)  NH4Cl(aq) + NaHCO3(s) 
4. Produção do Na2CO3 por calcinação 
 2NaHCO3(s)  Na2CO3(s) + CO2(g) + H2O(g) 
5. Recuperação da amônia 
 2NH4Cl(aq) + Ca(OH)2(s)  2NH3(g) + CaCl2(aq) + 2H2O(l) 
NH3(g) + H2O(l) + NaCl(aq)  NH4Cl(aq) + NaHCO3(s)  Na2CO3(s) + CO2(g) + H2O(g) 
PROCESSO SOLVAY 
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Solubilidade 
Energia em processos de dissolução: Entalpia de Rede + Entalpia Hidratação 
Hdiss = Hrede + Hhidratação 
G = H – T.S 
Figuras re Tabelas eitradas de: Peter Atkins and Loretta Jones, Chemical Principles:The Quest for Insight, 3th Ed, 2004, W. H. Freeman & Company. 
- A maior parte das substâncias têm 
a solubilidade aumentada com o 
aumento da temperatura. 
 
- Soluções saturadas e insaturadas 
Curvas de Solubilidade 
Exemplo: 
• Uma solução saturada de nitrato de potássio (KNO3) constituída, além do sal, 
por 100 g de água, está numa temperatura de 60 ºC. Essa solução é resfriada 
a 25 ºC, ocorrendo precipitação de parte do sal dissolvido, calcule: 
 
 
 
 
 
 
 
a) a massa do sal que precipitou; 
b) a massa do sal que permaneceu em solução. 
Resolução: 
a) A massa do sal que precipitou; 
 
solubilidades do KNO3 em 100 g de água. 
 
a 60 ºC = 70 g de KNO3 
a 25 ºC = 40 g de KNO3 
 
Reduzindo a temperatura de 60 ºC para 
25 ºC, precipitarão: 70 g – 40 g = 30 g. 
b) A massa do sal que permaneceu em 
solução. 
Permaneceu em solução o valor do 
coeficiente de solubilidade na temperatura de 
25 ºC, ou seja, uma massa de 40 g. 
 
A constante do produto de solubilidade, Kps 
• Considere 
 
 
• para o qual 
 
 
• Kps é o produto de solubilidade. (O BaSO4 é ignorado, uma vez que 
é um sólido puro, logo, sua concentração é constante.) 
BaSO4(s) Ba
2+(aq) + SO4
2-(aq)
Equilíbrios de solubilidade 
]SO][Ba[ -2
4
2spKKps 
Solubilidade de Sólidos Iônicos 
 
 
- Avaliação do equilíbrio heterogêneo: 
 
CaCO3(s) Ca
2+
 + CO3
2-
K=
[Ca
2+
] . [CO3
2-
]
[CaCO3]
K . [CaCO3] = [Ca
2+
] . [CO3
2-
]
Kps = [Ca
2+
] . [CO3
2-
]
H2O
Exemplo: 
 A solubilidade do iodeto de prata, AgCl, é 9,2 x 10-9 mol/L a 25°C. 
Calcule Kps para o AgCl. 
Primeiro passo: Escrever a expressão de Kps 
Segundo passo: Substituir as concentrações de equil. Pelos valores 
numéricos 
 
Kps = [Ag
+].[Cl-] = (9,2 x 10-9) . (9,2 x 10-9) = 8,5 x 10-17 
 
Exemplo: 
Sabendo-se que o valor de Kps para MgF2 é 5,2 x 10
-11, calcule a 
solubilidade do sal em (a) mol por litro e (b) gramas por litro. 
Pela equação MgF2(s) D Mg
+2
(aq) + 2 F
-
(aq) , temos: 
 
Kps = [Mg+2] . [F-]2 = 5,2 x 10-11 
 
Então: [Mg+2] = X e [F-] = 2X 
 
Logo: Kps = (X) . (2X)2 = 4X3 
 
4X3 = 5,2 x 10-11 X = (5,2 x 10-11/ 4)1/3 
 
(a) Solubilidade = X = 2,4 x 10-4 mol/L 
 
Como: MgF2 = 62,3 g/mol, temos: 
(b) Solubilidade = 0,015 g/L 
Solubilidade e pH 
• Mais uma vez aplicamos o princípio de Le Châtelier: 
 
 
– Se o F- é removido, então o equilíbrio desloca-se no sentido da 
diminuição e o CaF2 se dissolve. 
– O F- pode ser removido pela adição de um ácido forte: 
 
 
– À medida que o pH diminui, a [H+] e a solubilidade aumentam. 
• O efeito do pH na solubilidade é drástico. 
 
Fatores que afetam a solubilidade 
Exemplo: 
 Se AgCl sólido é adicionado a 1,00L de NaCl 0,55M, que massa de AgCl 
se dissolverá? Dado: Kps(AgCl) = 1,8 x 10
-10 
Exercício: 
A concentração de íons bário (Ba+2), em uma solução é 0,010M. 
a) Que concentração de íons sulfato, (SO4
-2), é necessária para iniciar a 
precipitação de BaSO4? 
b) Quando a concentração de íons sulfato na solução atinge 0,015M, 
que concentração de íons bário irá permanecer em solução? 
Dado: Kps = 1,1 x 10-10 
Em água: [Ag+] = [Cl-] = 1,3 x 10-5 mol/L 
 
Em solução de NaCl: [Ag+] = [Cl-] = 3,3 x 10-10 mol/L 
Exemplo: 
Qual a solubilidade molar do PbI2 em NaI 0.10 M? 
 válida)é inicial ãoconsideraç a portanto 0,10(
109,7ou )10,0(
então 10,020,10 ][
72





x
MxxK
xI
ps
Formação de íons complexos 
• Considere a formação de Ag(NH3)2
+: 
 
 
• O Ag(NH3)2
+ é chamado de íon complexo. 
• NH3 (a base de Lewis ligada) é chamada de ligante. 
• A constante de equilíbrio para a reação é chamada de constante de 
formação, Kf: 
Fatores que afetam a solubilidade 
 Formação de íons complexos 
• Considere a adição de amônia ao AgCl (precipitado branco): 
 
 
 
• A reação global é 
 
 
• Efetivamente, o Ag+(aq) foi removido da solução. 
• Pelo princípio de Le Châtelier, a reação direta (a dissolução do 
AgCl) é favorecida. 
Fatores que afetam a solubilidade 
AgCl(s) Ag+(aq) + Cl-(aq)
Ag+(aq) + 2NH3(aq) Ag(NH3)2(aq)
+
AgCl(s) + 2NH3(aq) Ag(NH3)2(aq) + Cl
-(aq)
+
 Formação de íons complexos 
Fatores que afetam a solubilidade 
 
 
• Em qualquer momento, Q = [Ba2+][SO4
2-]. 
– Se Q > Kps, a precipitação ocorre até que Q = Kps. 
– Se Q = Kps, existe o equilíbrio. 
– Se Q < Kps, o sólido se dissolve até que Q = Kps. 
• Baseado nas solubilidades, os íons podem ser removidos 
seletivamente das soluções. 
Precipitação e separação de íons 
BaSO4(s) Ba
2+(aq) + SO4
2-(aq)
Precipitação seletiva de íons 
 
• Os íons podem ser separados uns dos outros com base na 
solubilidades de seus sais. 
• Exemplo: se HCl é adicionado a uma solução contendo Ag+ e Cu2+, 
a prata precipita (Kps para AgCl é 1,8  10
-10) enquanto o Cu2+ 
permanece em solução. 
• A remoção de um íon metálico de uma solução é chamada de 
precipitação seletiva. 
Precipitação e separação de íons 
 
• Considere uma mistura de íons Zn2+(aq) e Cu2+(aq). 
• Adicione H2S lentamente. 
• À medida que H2S é adicionado à solução verde, forma-se CuS 
preto em uma solução incolor de Zn2+(aq). 
• CuS (Kps = 6  10
-37) é menos solúvel do que ZnS (Kps = 2  10
-25), 
o CuS será removido da solução antes do ZnS. 
• Quanto mais H2S é adicionado, forma-se um segundo precipitado 
de ZnS branco. 
Precipitação e separação de íons 
NH3(g) + H2O(l) + CO2(g) + NaCl(aq)  NH4Cl(aq) + NaHCO3(s)  Na2CO3(s) + CO2(g) + H2O(g) 
Re-analisando.... PROCESSO SOLVAY 
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