COEFICIENTE DE SOLUBILIDADE - 2 ano

Prévia do material em texto

COEFICIENTE DE SOLUBILIDADE
SATURAÇÃO DE UMA SOLUÇÃO
Juntando-se gradativamente sal comum à água, em temperatura constante e sob agitação contínua, verifica-se que, em dado momento, o sal não se dissolve mais.
No caso particular do NaCl, isso ocorre quando há aproximadamente 360 g de sal por litro de água. Daí em diante, toda quantidade adicional de sal que for colocada no sistema irá depositar-se (ou precipitar) no fundo do recipiente; dizemos então que ela se tornou uma solução saturada ou que atingiu o ponto de saturação. 
O ponto de saturação depende do soluto, do solvente e das condições físicas (a temperatura sempre influi, e a pressão é especialmente importante em soluções que contêm gases). O ponto de saturação é definido pelo coeficiente (ou grau) de solubilidade
Podemos definir o Coeficente de Solubilidade (Cs) como:
“Coeficiente de solubilidade (ou grau de solubilidade) é a quantidade necessária de uma substância (em geral, em gramas) para saturar uma quantidade padrão (em geral, 100 g, 1.000 g ou 1 L) de solvente, em determinadas condições de temperatura e pressão.”
Observe os exemplos abaixo, com os coeficientes de solubilidade em água, a 0 °C, de algumas substâncias:
Para o NaCl é igual a 357 g/L;
Para o AgNO3, vale 1.220 g/L;
Para o CaSO4, é igual a 2 g/L.
Quando o coeficiente de solubilidade é praticamente nulo, dizemos que a substância é insolúvel naquele solvente; é o caso do cloreto de prata (AgCl), cujo grau de solubilidade em água é 0,014 g/L. 
Quando falamos de dois líquidos, dizemos que são imiscíveis; é o caso de água e óleo. 
Quando duas substâncias se dissolvem em qualquer proporção (coeficiente de solubilidade infinito), dizemos que elas são totalmente miscíveis; é o caso da mistura de água com álcool.
Em função do ponto de saturação, classificamos as soluções em:
não-saturadas (ou insaturadas): contêm menos soluto do que o estabelecido pelo coeficiente de solubilidade;
saturadas: atingiram o coeficiente de solubilidade;
supersaturadas: ultrapassaram o coeficiente de solubilidade.
CURVAS DE SOLUBILIDADE 
Curvas de solubilidade são os gráficos que apresentam a variação dos coeficientes de solubilidade das substâncias em função da temperatura.
Vamos utilizar o exp
	Temperatura (°C)	Gramas de KNO3/100 g de H2O
	0	13,3
	10	20,9
	20	31,6
	30	45,8
	40	63,9
	50	85,5
	60	110
	70	138
	80	169
	90	202
	100	246
No gráfico, a 20 °C, temos os pontos X, Y e Z
 X representa uma solução não-saturada; 
Y, uma solução saturada; 
Z, uma solução supersaturada. 
Podemos concluir que, na prática, só poderemos usar as soluções que estão “abaixo” da curva de solubilidade, pois acima dessa curva as soluções seriam supersaturadas e, portanto, todo o excesso do soluto tenderia a precipitar.
As curvas de solubilidade têm grande importância no estudo das soluções de sólidos em líquidos, pois nesse caso a temperatura é o único fator físico que influi perceptivelmente na solubilidade. Damos a seguir mais alguns exemplos de curvas de solubilidade de substâncias sólidas em água.
Como podemos verificar no gráfico ao lado, para a maior parte das substâncias, a solubilidade aumenta com a temperatura; isso em geral ocorre quando o soluto se dissolve com absorção de calor (dissolução endotérmica). Pelo contrário, as substâncias que se dissolvem com liberação de calor (dissolução exotérmica) tendem a ser menos solúveis a quente.
Há certas substâncias cujas curvas de solubilidade apresentam “pontos de inflexão”; um ponto de inflexão sempre indica uma mudança de estrutura do soluto, como assinalamos neste gráfico:
SOLUBILIDADE DE GASES EM LÍQUIDOS
Os gases são, em geral, pouco solúveis em líquidos.
Assim, por exemplo, 1 L de água dissolve apenas cerca de 19 mL de ar em condições ambientes.
A solubilidade dos gases em líquidos depende consideravelmente da pressão e da temperatura.
Aumentando-se a temperatura, o líquido tende a “expulsar” o gás; consequentemente, a solubilidade do gás diminui, como se vê no gráfico ao lado.
Os peixes, por exemplo, não vivem bem em águas quentes, por falta de oxigênio dissolvido na água.
Aumentando-se a pressão sobre o gás, estaremos, de certo modo, empurrando o gás para dentro do líquido, o que equivale a dizer que a solubilidade do gás aumenta. 
Quando o gás não reage com o líquido, a influência da pressão é expressa pela lei de Henry, que estabelece:
“Em temperatura constante, a solubilidade de um gás em um líquido é diretamente proporcional à pressão sobre o gás.”
Nessa expressão, k é uma constante de proporcionalidade que depende da natureza do gás e do líquido e, também, da própria temperatura.
O aumento da pressão sobre o gás, para fazer com que ele se dissolva em um líquido, é a técnica usada pelos fabricantes de refrigerantes — o gás carbônico (CO2) é dissolvido sob pressão no refrigerante, e a garrafa é fechada.
Abrindo-se a garrafa, principalmente se ela for agitada e o conteúdo não estiver gelado, o líquido vazará com muita espuma. 
Isso ocorre porque a pressão dentro da garrafa diminui, e o excesso de CO2, antes dissolvido no refrigerante, escapa rapidamente, arrastando líquido e produzindo a espuma que sai pela boca da garrafa. 
Verifica-se fato idêntico quando se abre uma garrafa de champanhe; nesse caso, porém, o CO2 é produzido pela fermentação própria da bebida.
Um outro caso a considerar é aquele em que o gás reage com o líquido. Nessa circunstância, as solubilidades são, em geral, bastante elevadas. 
EXEMPLO 1: é possível dissolver cerca de 450 L de gás clorídrico (HCl), por litro de água, em condições ambientes, devido à reação:
De modo idêntico, dissolvem-se cerca de 600 L de gás amoníaco (NH3) por litro de água em condições ambientes, pela reação:
(Fuvest-SP) Entre as figuras abaixo, identifique a que melhor representa a distribuição das partículas de soluto e de solvente numa solução aquosa diluída de cloreto de sódio.
(PUC-RJ) Observe a figura ao lado, que representa a solubilidade, em g por 100 g de H2O, de 3 sais inorgânicos em determinada faixa de temperatura. Identifique a afirmativa correta.
a) A solubilidade dos 3 sais aumenta com a temperatura.
b) O aumento de temperatura favorece a solubilização do Li2SO4.
c) A solubilidade do KI é maior que as solubilidades dos demais sais, na faixa de temperatura dada.
d) A solubilidade do NaCl varia com a temperatura.
e) A solubilidade de 2 sais diminui com a temperatura.
(PUCCamp-SP) Considerando o gráfico abaixo, adicionam-se, separadamente, 40,0 g de cada um dos sais em 100 g de H2O. À temperatura de 40 °C, que sais estão totalmente dissolvidos na água?
a) KNO3 e NaNO3
b) NaCl e NaNO3
c) KCl e KNO3
d) Ce2(SO4)3 e KCl
e) NaCl e Ce2(SO4)3
(Unicamp-SP) Uma solução saturada de nitrato de potássio (KNO3) constituída, além do sal, por 100 g de água, está à temperatura de 70 °C. Essa solução é resfriada a 40 °C, ocorrendo precipitação de parte do sal dissolvido. Calcule:
a) a massa do sal que precipitou;
b) a massa do sal que permaneceu em solução.
Abaixo, o gráfico da solubilidade do nitrato de potássio em função da temperatura.
(UFRN) A dissolução de uma quantidade fixa de um composto inorgânico depende de fatores tais como temperatura e tipo de solvente. Analisando a tabela de solubilidade do sulfato de potássio (K2SO4) em 100 g de água (H2O) ao lado, indique a massa de K2SO4 que precipitará quando a solução for devidamente resfriada de 80 °C até atingir a temperatura de 20 °C.
a) 28 g 
b) 18 g 
c) 10 g 
d) 8 g
	Temperatura (°C)	0	20	40	60	80	100
	K2SO4 (g)	7,1	10	13	15,5	18	19,3
(Fuvest-SP) Quatro tubos contêm 20 mL de água cada uma 20 °C. Coloca-se nesses tubos dicromato de potássio (K2Cr2O7) nas quantidades indicadas na tabela ao lado. A solubilidade do sal, a 20 °C, é igual a 12,5 g por 100 mL de água. Após agitação, em quais dos tubos coexistem, nessa temperatura, solução saturada e fase sólida?
a) Em nenhum. 
b) Apenas em D. 
c) Apenas em C e D. 
d) Apenas em B, C e D.
e) Em todos.
		Tubo A 	Tubo B 	Tubo C	Tubo D
	Massa de K2Cr2O7(g) 	1,00	3,00	5,00	7,00
(PUC-SP) Um estudante pretende separar os componentes de uma amostra contendo três sais de chumbo II: Pb(NO3)2, PbSO4 e PbI2. Após analisar a tabela de solubilidade abaixo, ele propôs o seguinte procedimento:
“Adicionar água destilada em ebulição à mistura, agitando o sistema vigorosamente. Filtrar a suspensão resultante, ainda quente. Secar o sólido obtido no papel de filtro; este será o sal A. Recolher o filtrado em um béquer, deixando-o esfriar em banho de água e gelo. Proceder a uma nova filtração e secar o sólido obtido no papel de filtro; este será o sal B. Aquecer o segundo filtrado até a evaporação completa da água; o sólido resultante será o sal C.”
Identifique os sais A, B, e C, respectivamente.
a) Pb(NO3)2, PbSO4 e PbI2
b) PbI2, PbSO4 e Pb(NO3)2
c) PbSO4, Pb(NO3)2 e PbI2
d) PbSO4, PbI2 e Pb(NO3)2
e) Pb(NO3)2, PbI2 e PbSO4