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Química Analítica - Definição Compreende e aborda o equilíbrio iônico de solubilidade de sais pouco solúveis e da precipitação de sais. - Dissolução de Sais I) Processo 1: Consiste na separação de íons que antes eram formados por meio de uma ligação iônica, e que formavam uma rede cristalina do sólido, então o cátion se liga ao ânion, formando uma rede cristalina. Sua quebra, exige uma certa energia reticular (ER) tendo em vista que, sua conformação antiga se caracterizava como estável e por isso, sua quebra acontece mediante consumo de energia. II) Processo II: O segundo processo chamado de solvatação e em meio aquoso, tem-se como denominação hidratação, é o que garante que depois da quebra, as duas espécies de cargas opostas não tornem a ligar-se novamente, permanecendo em forma de íon. Para impedir que elas não se liguem novamente e estabeleçam a ligação iônica, e faz isso porque a água possui duas espécies com cargas opostas (Hidrogênio sendo positivo, oxigênio sendo negativo) que integram com as espécies de íons formadas pelo processo I. Por exemplo: o cátion é estabilizado pela parte negativa da molécula de água, e o ânion é circundado pela parte positiva da água, e assim, ambos são estabilizados. Tal estabilização gera/libera dada energia, chamada energia de hidratação. Como resultado dos dois processos acima, tem-se que a solubilidade, ou seja, a separação dos íons de um sólido em água depende da diferença entre as energias reticular e de hidratação, visto que, em uma é necessário o investimento energético e na outra ocorre a liberação de energia. Se ER > EH : solubilização com processo endotérmico, isto porque como a energia reticular é superior a energia de hidratação, é necessário que mais energia seja depositada no sistema para que as moléculas a rede cristalina sejam rompidas e assim, forme íons. (T aumenta e gera o aumento da solubilidade) Se ER < EH : solubilização com processo endotérmico, isto porque no segundo processo tem-se a liberação de energia maior do que o que foi gasto inicialmente, assim, se por acaso é adicionado ao sistema energia em forma de calor pelo aumento da temperatura, a solubilidade é diminuída. (T diminui e gera o aumento da solubilidade) SE ER = EH : solubilização não depende da temperatura, porque qualquer tipo de adição ou retirada de energia do sistema ocorre proporcionalmente para ambas as energias igualando-as. Tais condições são extremamente raras. - Coeficiente de solubilidade: É a quantidade de soluto suficiente para saturar, ou seja, dissolver determinada quantidade de solvente, numa dada temperatura, sendo o conceito de saturação a concentração máxima de soluto possível. Portanto, quando se agita um eletrólito pouco solúvel como sal, até resultar uma solução saturada, se estabelece um equilíbrio (heterogêneo) entre a fase sólida e os respectivos íons em solução. Vale salientar que a quantidade de íons é pequena e pode-se compreender que esse equilíbrio acontece porque parte da estrutura que estava na fase sólida, originou íons e a porção que se encontrava na forma iônica é convertida para a forma sólida. Resultando no estudo dos equilíbrios iônicos heterogêneos. - Produto de solubilidade: Kps Se existe um equilíbrio entre as quantidades de íons e de fase heterogênea, existe também uma constante relacionada que afirma: o produto de solubilidade é o produto das concentrações (em mol/L) dos íons existentes em uma solução saturada, ou seja, quanto que solubilizou por meio da agitação e portanto saiu do sólido e passou para a solução, estando cada concentração elevada ao coeficiente do íon na equação de dissociação iônica. • Para um sal BA pouco solúvel temos: BA (s) ↔ B+ (aq) + A- (aq) Kps: [B+] [A-] Generalizando: para um sal geral do tipo Bx Ay, temos: BXAY (s) ↔ xB+ (aq) + yA- (aq) Kps = [B+]x [A-]y - Produto de solubilidade e Solubilidade Existe uma relação entre a constante e solubilidade que corresponde à concentração que relaciona as espécies. Considerando S, a solubilidade molar de um composto BxAy, então podemos dizer que: [B+] = xS e [A-] = yS Substituindo a expressão da constante de equilíbrio: Kps = [xS]x [yS]y → Kps = xxSx * yYSY Kps = xXyY SX+Y → SX+Y = Kps xXyY S = √ 𝐾𝑝𝑠 𝑥𝑥𝑦𝑦 𝑋+𝑌 - Precipitação fracionada ou seletiva É muito importante nos processos de separação de cátions e ânions, de espécies de interesse, quando possuem solubilidades distintas e suficientemente diferentes para promover a separação delas em solução pelo uso de um reagente precipitante seletivo. Ex: A uma solução contendo [Ba2+] = 10-2 mol/L e [Sr2+] = 10-2 mol/L adicionou-se gota a gota uma solução de Na2SO4 (aq) concentrada. Considerando que não há variação do volume final e que Kps (BaSO4) = 1,1 * 10-10 e Kps (SrSO4) = 2,8 * 10-7, responda: a) Qual sal precipita primeiro? b) A concentração de SO42- na qual BaSO4 (s) começa a precipitar c) A concentração de SO42- na qual SrSO4 (s) começa a precipitar
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