CENTRO UNIVERSITÁRIO ESTÁCIO DA BAHIA

1

EQUILÍBRIO DE SOLUBILIDADE

1.

2. Solução saturada, insaturada e supersaturada 3. Equilíbrio de solubilidade

4. Produto de solubilidade

5. Produto de solubilidade e Kps 6. Cálculos Kps e solubilidade

Solubilidade

A uma dada temperatura, existe uma quantidade

limite de uma dada substância que se consegue

dissolver num determinado volume de solvente, e que

se denomina

solubilidade

dessa substância nesse

solvente. A

solubilidade

é representada por

S

.

Solubilidade do soluto no solvente

Saturada:

contém a máxima quantidade de soluto dissolvido

em um dado volume de solvente a uma dada

temperatura.

Exemplos:

açúcar possui solubilidade de 200g /100 mL ( 20

°

C ).

CaSO

possui solubilidade de 0,2 g /100 mL ( 20

°

C ).

Insaturada:

contém uma quantidade de soluto dissolvido

inferior à solubilidade possível a uma dada

temperatura.

Supersaturada:

contém mais soluto dissolvido e tende a

Equilíbrio de Solubilidade

Considerando uma solução saturada de cloreto de prata,

AgCl. Se continuarmos a adicionar AgCl a uma solução saturada,

verificamos que há formação de

precipitado, e passamos a ter

uma solução heterogênea com uma fase líquida e uma

fase

sólida. Nestas condições, ocorre um equilíbrio entre estas duas

fases, designado por

equilíbrio em soluções saturadas de sais, e

que, neste caso, pode ser

representado por:

AgCl (s)



AgCl (aq)

Equilíbrio de solubilidade

Equilíbrio entre um eletrólito

pouco solúvel e os íons que este

eletrólito libera em solução.

Ex: solução de AgCl ocorrem os seguintes equilíbrios:

AgCl



AgCl



Ag

+ Cl

Ks

Kd

Equilíbrio de solubilidade

No entanto, a maioria dos sais pouco solúveis encontra-se

essencial e totalmente dissociado em soluções aquosas

saturadas.

Ba(IO

)

= Ba

(aq)

+ 2IO





3 2 3

Ba(IO ) ( ) _ps [Ba ][IO ]

K s  K   





2 2

3

3 2

[Ba ][IO ] Ba(IO ) ( )

K

s

 



Constante do Produto de Solubilidade

Kps

M+ M

+ A -A -A -A -A

-MA

↔

M

(aq)

+ A

) (s MA A M

a

a

a

Keq





Constante do Produto de Solubilidade

Kps

Exemplo 1. Solução de Ba(IO

)

ocorre o seguinte equilíbrio:

Obs: Ba(IO₃)_2(s) → estado padrão → a=1

Portanto, o equilíbrio independe da quantidade de sólido em

contato com a solução.

) ( ) ( _{3 2}

3 2 s IO Ba IO Ba

a

a

a

Keq





K

= a

a

Ba(IO

)

= Ba

Constante do Produto de Solubilidade

Kps

Quando o eletrólito é pouco solúvel e a força iônica é baixa:

K

= [Ba

_][IO

3-

]

Exemplo 2:

Ag

S 

2

Ag

₊

₁

_S

Importância da solubilidade

As estalactites e estalagmites encontradas em

grutas e cavernas, não são mais do que equilíbrios de

solubilidade entre os depósitos subterrâneos,

constituídos essencialmente por carbonato de cálcio

(CaCO

), e as águas naturais, como por exemplo a água

da chuva.

Princípio do produto de solubilidade

“

Em uma

solução saturada

de um

eletrólito pouco solúvel

,

o produto das concentrações molares dos íons (molL

),

elevadas a potências apropriadas é

constante,

para uma

dada

temperatura

,

independentemente

de

outros

Produto de Solubilidade e Solubilidade

Ex.: AgCl

S representa a solubilidade (em molL-1_{) do AgCl em água}

1AgCl(s)  1Ag+ _{+ 1Cl}-

Como um mol de Ag+ _{é formado para cada mol de AgCl,}

a S do AgCl = [Ag+_{] e sei que [Ag}+_{] = [Cl}-_]:

K_ps = [Ag+_][Cl-_]

K_ps = S S

K_ps = S2

Kps

Produto de Solubilidade e Solubilidade

Em geral, para sais moderadamente solúveis:

)

y

x

(

y

x

ps

y

x

K

Produto de Solubilidade e Solubilidade

Ex. CaF

 Ca

_{+ 2F}

Como um mol de Ca

_{é formado para cada mol de}

CaF

, a S do CaF

= [Ca

_{] e [F}

_{] = 2S.}

K

= [Ca

_]

_[F

_]

K

= S

_(2S)

_{= 4S}

K

=

4S

3

Exercício 2. A solubilidade do AgCl a 25°_{C é 1,9x10}-4 _{g por}

100 mL. Calcular seu K_ps.

a) Escrever a equação iônica para o equilíbrio de solubilidade

AgCl_(s)  Ag+ _{+ Cl}-

b) Formular a expressão de K_ps

K_ps= [Ag+_][Cl-_]

c) Calcular as concentrações molares dos íons

S = 1,9x10-4 _{g em 100 mL , ou seja, S =1,9x10}-3 _gL-1

Cálculo de K_ps a partir da solubilidade

Exercício 2. A solubilidade do AgCl a 25°_{C é 1,9x10}-4 _{g por}

100 mL. Calcular seu K_ps.

d) Massa molar do AgCl = 143,32 g mol-1

A solubilidade molar S será:

S = [Ag+_{] = [Cl}-_{] = 1,33x10}-5 _{mol L}-1

e) Substituir os valores na expressão do K_ps

K_ps = [Ag+_][Cl-_{] = (1,33x10}-5₎2 _{= 1,82 x 10}-10 _{(mol L}-1₎2

1 5

10

33

,

1

32

,

143

0019

,

0



Exercício 3.

A

solubilidade do AgCl a 10

_{C é 0,000089 g/100 mL.}

O peso molecular do AgCl é 143,32 g mol

_{. Qual a solubilidade}

molar e o produto de solubilidade nesta temperatura?

a)n = massa(g) / mol(g)

b) 6,21 x 10

_mol

–

_{100 mL}

n = 8,9 x 10

/ 143,32

mol

–

1000 mL

n = 6,21 x 10

_mol

_{S = 6,21 x 10}

_{mol L}

c) S = (K

)



6,21 x 10

= (K

)

K

= (6,21 x 10

₎

Cálculo de K_ps a partir da solubilidade

Exercício 4. A solubilidade do Ag₃PO₄ é 0,20 mg por 100mL. Calcular seu K_ps.

a) Ag₃PO₄  3Ag+ _{+ PO} 4

3-b) K_ps = [Ag+_]3 _[PO 43-]

c) 0,20 mg em 100mL ou 2x10-3 _gL-1

d) Massa molar do Ag₃PO₄ = 419 g mol-1

1 6

10

8

,

4

419

0020

,

0







molL

Exercício 4. A solubilidade do Ag₃PO₄ é 0,20 mg por 100ml. Calcular seu K_ps.

e) Lembrando, Ag₃PO₄  3Ag+ _{+ PO} 4

[Ag+_{] = 3 x 4,8x10}-6 _{= 1,44x10}-5

[PO₄3-_{] = 4,8x10}-6

Kps = [Ag+_]3_[PO

43-] = (1,44x10-5)3(4,8x10-6)

Kps Ag₃PO₄= 1,4x10-20 _{(mol L}-1₎4

Cálculo de solubilidade a partir de K_ps

Exercício 5.

O produto de solubilidade do CaF

é 4,0 x 10

_{. Calcule a}

solubilidade S.

CaF

→ Ca

_{+ 2F}

S 2S

K

= [Ca

_][F

_]

_K

ps

= S . (2S)

K

= 4S

ps

Kps de um eletrólito pouco solúvel estabelece o critério para a formação de um precipitado.

K_ps → constante para uma dada temperatura.

K

e formação de precipitado

Se PI < K_ps , solução não saturada, não haverá ppt

Se PI = K_ps , solução saturada, não haverá ppt

Se PI > K_ps , forma-se ppt ou a solução está supersaturada (metaestável).

ps

Exercício 6

O K_ps para o BaSO₄ é 1,0 x 10-10_{. Se em 1L de solução existem}

0,0010 mol de Ba2+ _{e 0,00010 mol de SO}

42- haverá

precipitação de BaSO₄?

Solução:

a) BaSO



Ba

_{+ SO}

2-b) K

BaSO

= [Ba

_{] [SO}

42-

] = 1,0x10

c) Antes de alcançar o equilíbrio:

[Ba

_{] = 1,0 x 10}

[SO

_{] = 1,0 x 10}

d) PI = ( 1,0x10

_)(1,0x10

_{) = 1,0x10}

K

e formação de precipitado

Exercício 7

Calcular a concentração de íon sulfeto necessária para iniciar a precipitação de FeS em uma solução 1,0x10-4 _{molL-1 em}

Fe₂+_{(Kps= 5x10}-18_).

Solução:

a)

FeS



Fe

_{+ S}

b)

K

= [Fe

_{] [S}

_]

c) [Fe

_{] = 1,0x10}

d)

[S

_{] = K}

ps

/1,0x10

= 5,0x10

saturação da solução

1. Efeito da Pressão

A pressão sobre o equilíbrio de soluções não

exerce efeito significativo e prático, pois os líquidos

sofrem menos o efeito da pressão do que gases.

Fatores que afetam a solubilidade

2. Efeito da Temperatura

3. Efeito da natureza do solvente

A natureza polar da molécula de água exerce efeitos

de solvatação sobre ânions e cátions do soluto, formando

íons hidratados. Esta força de atração supera as forças que

mantêm cátions e ânions na estrutura cristalina do sal.

Fatores que afetam a solubilidade

4. Efeito do pH

A solubilidade de precipitados contendo um

ânion com propriedades básicas ou um cátion com

propriedades ácidas ou ambos depende do pH.

5. Efeito do íon comum

O efeito do íon é uma consequência da Lei das Ação

das Massas descrita no princípio de Le Chatelier.

O efeito do íon comum é responsável pela redução

da solubilidade de um precipitado iônico quando um

composto solúvel contendo um dos íons do precipitado é

adicionada à solução que está em equilíbrio com o

precipitado.

Exemplo:

a solubilidade do AgCl em solução 1,0 x 10

_molL

Fatores que afetam a solubilidade

5. Efeito do íon estranho

Medidas

de

solubilidade

de

diferentes

eletrólitos pouco solúveis indicam que a solubilidade

em solução salina é maior do que em água.

Exemplo

ps

Exercícios

7) Calcular a solubilidade molar do Mg(OH)₂ em água. R. 1,2 x 10-4

mol L-1_.

8) Sabendo que a solubilidade molar S do Ba(IO₃)₂ é 7,32 x 10-4

mol L-1_{, calcule o produto de solubilidade, Kps. R. 1,57 x 10}-9_.

9) Sabendo que Kps é 1,57 x 10-9_{, calcule a solubilidade molar S}

do Ba(IO3)₂. Quantos gramas de Ba(IO₃)₂ (487 g/mol) podem ser dissolvidos em 500 mL de água a 25°C? R. 0,178g

10) Diferente da maioria dos sais, o sulfato de cálcio dissocia-se apenas parcialmente em solução aquosa. Sabendo que Kd = 5,2 x 10-3 _{e que a constante do produto de solubilidade do sulfato de}

cálcio é 2,6 x 10-5_{, calcule a solubilidade do CaSO4 em água. R.}