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COEFICIENTE DE SOLUBILIDADE substância solubilidade sal comum 36,0 açúcar 33,0 cloreto de chumbo 0,99 cal apagada 0,16 sulfato de bário 2,53x10-4 silicato de magnésio (talco) ≈ 0 iodo sólido 0,016 bicarbonato de sódio 9,6 sulfato de cobre 20,7 cloreto de potássio 7,4 éter dietílico 222,0 A solubilidade é uma propriedade específica que depende da natureza das substâncias envolvidas (soluto e solvente) e da temperatura do sistema. Devido à extensa utilização desse tipo de propriedade, para um grande número de substâncias o valor da solubilidade em várias temperaturas já foi determinado com grande precisão. A solubilidade é normalmente definida como a quantidade máxima (em massa) de determinada substância que é possível dissolver num volume determinado de solvente. Para uma temperatura definida, a solubilidade de uma substância sólida pode ser expressa em gramas de soluto por litro de solução (g/L) ou gramas de soluto por cm3 de solução (g/cm3). Podemos estabelecer uma relação entre diferentes solutos e as características de suas soluções aquosas por meio de experimentos bem simples, feitos à mesma temperatura. Observe a situação ao lado. A quantidade máxima de sal (NaCl) que se dissolve em 100 g de H2O a 20ºC é 36 g. Essa solução é denominada solução saturada. Solução saturada é a que contém a máxima quantidade de soluto numa dada quantidade de solvente, a uma determinada temperatura; essa quantidade máxima é denominada coeficiente de solubilidade. Logo, o coeficiente de solubilidade do NaCl obtido é: 36 g de NaCl/100 g de água a 20ºC Uma solução com quantidade de soluto inferior ao coeficiente de solubilidade é denominada solução não-saturada ou insaturada. Se submetermos a aquecimento, sob agitação, o sistema formado por 100 mL de água a que se adicionam 50 g de sal, conseguiremos dissolver o sal totalmente. Deixando o novo sistema esfriar, em repouso absoluto, até a temperatura inicial (20ºC), teremos uma solução que contém maior quantidade de soluto (50 g) do que a respectiva solução saturada (36 g). Essa solução é denominada supersaturada e é muito instável. Agitando-a ou adicionando a ela um pequeno cristal de soluto, ocorrerá a precipitação de 14 g do sal, que é exatamente a quantidade dissolvida acima da possível para saturação (36 g). Conhecendo o coeficiente de solubilidade de uma substância, a diferentes temperaturas, poderemos construir um gráfico relacionando a solubilidade e a temperatura. Veja o exemplo do cloreto de amônio (NH4Cl): Note que a solubilidade do NH4Cl aumenta com a elevação da temperatura (curva ascendente), que é o que se verifica com a maioria das substâncias não-voláteis. Com relação à influência da temperatura na solubilidade de uma substância, um aspecto importante merece ser destacado: observamos, na maioria das substâncias, um aumento da solubilidade com o aumento da temperatura (como pode ser observado no gráfico ao lado, para o cloreto de amônio). Essa, entretanto, é apenas uma regra geral. Com algumas substâncias, acontece exatamente o contrário, ou seja, uma diminuição da solubilidade com o aumento da temperatura. No gráfico ao lado, pode-se notar que os cloretos de potássio, lítio, rubídio e césio têm a solubilidade aumentada com a elevação da temperatura. Já o sulfato de lítio, tem comportamento inverso, uma vez que com o aumento da temperatura, sua solubilidade é diminuída. O aumento da temperatura praticamente não altera a solubilidade do cloreto de sódio. EXERCÍCIOS: O gráfico ao lado corresponde às curvas de solubilidade de três solutos (A, B e C) em 100 g de água (H2O). Analise com atenção este gráfico e responda todas as questões a baixo com base nele: 1) Qual a máxima quantidade é possível dissolver: a) de A, em 100g de água, à 20ºC? b) de B, em 100g de água, à 40ºC? c) de C, em 100g de água, à 60ºC? d) de A, em 200g de água, à 80ºC? e) de B, em 250g de água, à 80ºC? f) de C, em 500g de água, à 20ºC? 2) Classifique as soluções em saturada, insaturada ou supersaturada: a) 20g de A, 100g de água, à 20ºC. b) 20g de B, 100g de água, à 30ºC. c) 50,5g de C, 100g de água, à 40ºC. d) 140g de A, 200g de água, à 70ºC e) 30g de B, 75g de água, à 50ºC f) 26g de C, 250g de água, à 80ºC. 3) Responda: a) qual o soluto mais solúvel à 20ºC? b) qual o soluto menos solúvel à 60ºC? c) qual o soluto mais solúvel à 90ºC? d) em qual temperatura a solubilidade dos solutos A e B são iguais? e) em qual temperatura a solubilidade dos solutos A e C são iguais? f) em qual temperatura a solubilidade dos solutos B e C são iguais? 4) A tabela a seguir, fornece os valores de solubilidade do cloreto de sódio (NaCl) e do hidróxido de sódio (NaOH), em água, a diferentes temperaturas: 0º C 20 º C 50 º C 100 º C NaCl 35,7 36 37 39,8 NaOH 42 109 145 347 Na2SO4 8 20 48 40 Com base nestas informações responda: Qual composto é mais solúvel em água à 20ºC? Qual composto é menos solúvel em água à 100ºC? Pode-se afirmar que a solubilidade destes compostos aumenta com o aumento da temperatura? Justifique. Se pegarmos 20 g de cada composto à 20ºC e colocarmos cada um em um frasco com 100g de água, as soluções preparadas serão saturadas, insaturadas ou supersaturadas? 5) Analise atentamente o gráfico ao lado e assinale a afirmativa correta: O soluto A é mais solúvel que B em qualquer temperatura. O soluto B é um exemplo do soluto que com o aumento da temperatura aumenta a sua solubilidade. Uma solução preparada com 60g de A, 100g de água, à 40ºC é chamada de saturada. Uma solução preparada com 40,5g de B, 100g de água à 40ºC é chamada de supersaturada. O gráfico a seguir representa as curvas de solubilidade de várias substâncias: Com base nesse gráfico, responda às questões 6 a 10 6) Considerando apenas as substâncias NaNO3 e Pb(NO3)2, qual delas é a mais solúvel em água, a qualquer temperatura? 7) Aproximadamente a qual temperatura a solubilidade do KCl e do NaCl são iguais? 8) Qual das substâncias apresenta maior aumento de solubilidade com o aumento da temperatura? 9) Compare as solubilidades das substâncias KNO3 e NaNO3 a 68ºC, abaixo e acima dessa temperatura. 10) Qual a massa de uma solução saturada de NaNO3 a 20ºC obtida a partir de 500 g de H2O? 11) O gráfico representa as curvas de solubilidade das substâncias A, B e C: Com base no diagrama, responda: a) Qual das substâncias tem sua solubilidade diminuída com a elevação da temperatura? b) Qual a máxima quantidade de A que conseguimos dissolver em 100 g de H2O a 20ºC? c) Considerando apenas as substâncias B e C, qual delas é a mais solúvel em água? d) Considerando apenas as substâncias A e B, qual delas é a mais solúvel em água? e) Qual é a massa de C que satura 500 g de água a 100ºC? Indique a massa da solução obtida (massa do soluto + massa do solvente). f) Uma solução saturada de B com 100 g de água, preparada a 60ºC, é resfriada até 20ºC. Determine a massa de B que irá precipitar, formando o corpo de fundo a 20ºC. 12) Considere duas soluções aquosas de NaNO3 a 20ºC, cada qual contendo 100 g de H2O, cujo coeficiente de solubilidade seja 88 g de NaNO3/100 g de H2O. a) Para que a solução I seja considerada não-saturada a 20ºC, a quantidade de NaNO3 dissolvida deve ser igual a 88 g ou maior ou menor que 88 g? b) Para que a solução I seja considerada saturada a 20ºC, a quantidade de NaNO3 dissolvida deve ser igual a 88 g ou maior ou menor que 88 g? c) Para que a solução I seja considerada supersaturada a 20ºC, a quantidade de NaNO3 dissolvida deve ser igual a 88 g ou maior ou menor que 88 g? d) A solução II, a 20ºC, encontra-se não-saturada, saturada ou supersaturada? e) Se a massa do frasco for igual a 200 g e a massa do corpo de fundo for de 12 g, qual será a massa total do sistema a 20ºC? 13) (UFGO) O gráfico a seguir representa a solubilidade de vários sais em função da temperatura,
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