COEFICIENTE DE SOLUBILIDADE – PROF ALAN LAW – QUÍMICA 1
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 dasolubilidade 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 innão-saturada. 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
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
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:
a) Qual composto é mais solúvel em água à 20ºC? b) Qual composto é menos solúvel em água à 100ºC?
c) Pode-se afirmar que a solubilidade destes compostos aumenta com o aumento da temperatura? Justifique.
d) 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: a) O soluto A é mais solúvel que B em
qualquer temperatura.
b) O soluto B é um exemplo do soluto que com o aumento da temperatura aumenta a sua solubilidade.
c) Uma solução preparada com 60g de A, 100g de água, à 40ºC é chamada de saturada.
d) 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
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
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, expressa em gramas do soluto por 100 gramas de água.
Indique os itens corretos:
I — A solubilidade dos sais aumenta com a elevação da temperatura na ordem: NaCl, KCl, RbCl, CsCl.
II — Com exceção do Li2SO4, a solubilidade de
todos os sais aumenta com a elevação da temperatura.
III — A solubilização do KCl aumenta com o aumento da temperatura.
IV — A 0ºC o NaCl é menos solúvel que o KCl.
14) O brometo de potássio (KBr) apresenta a seguinte tabela de solubilidade:
Uma solução saturada desse sal foi preparada utilizando-se 200 g de H2O a 70 °C e a seguir foi
resfriada a 30ºC. Com base nessas informações, responda: a) Qual é a massa de KBr que se precipita?
b) Calcule a massa total da solução final.
c) Determine a menor massa de água necessária para dissolver 40 g de KBr a 50ºC.
15) Analise o preparo de três soluções de brometo de potássio, a 50ºC e responda os quesitos:
Com base nestas soluções e na tabela de solubilidade do KBr em água da questão anterior, assinale V ou F para as afirmativas abaixo:
1-( ) A solução A é classificada como insaturada. 2-( ) A solução B é classificada como saturada. 3-( ) O frasco C apresenta corpo de fundo 4-( ) A solução B encontra-se mais diluída.
16) (PAIES-2003) Observe a figura ao lado: Considerando as informações que podem ser obtidas na figura, assinale (V) verdadeira ou (F) falsa para cada afirmativa abaixo.
1-( ) A dissolução do nitrato de potássio ocorre com absorção de calor, portanto é um processo endotérmico.
2-( ) Ao se resfriar, de 60ºC até 15ºC, uma solução contendo inicialmente 5g de sulfato de cério em 100g de água, haverá a precipitação de aproximadamente 10g do sal.
3-( ) O processo de dissolução do sal Na2SO4.10H2O é endotérmico, enquanto a dissolução do sal
Na2SO4 é exotérmico.
4-( ) A 10ºC, num mesmo volume de água, com certeza dissolve- se maior quantidade, em gramas, do sal sulfato de cério do que do sal nitrato de potássio.
23) (UnB-DF) Examine a tabela abaixo, em que constam dados sobre a solubilidade da sacarose
(C12H22O11), do sulfato de sódio (Na2SO4) e do clorato de potássio (KClO3) em água, a duas
temperaturas diferentes e julgue os itens seguintes:
1-( ) A solubilidade de uma substância em determinado solvente independe da temperatura. 2-( ) Uma solução aquosa de sulfato de sódio, de concentração 488 g/L, deixa de ser
saturada, quando aquecida a 60ºC.
3-( ) A uma dada temperatura, a quantidade limite de um soluto que se dissolve em determinado volume de solvente é conhecida por solubilidade.
4-( ) Nem todas as substâncias são mais solúveis a quente.
17) Sabe-se que, a 20ºC, 30g de um sal formam com 200g de água uma solução saturada. A 80ºC, são necessários 50g desse sal, dissolvidos em 200g de água, para dar uma solução saturada. Supondo que a variação da solubilidade em função da temperatura seja linear, calcule:
a) o coeficiente de solubilidade desse sal, a 40ºC b) o coeficiente de solubilidade desse sal, a 60ºC.
18) A uma determinada temperatura, o coeficiente de solubilidade do iodeto de sódio é de 180g/100 g de água. Calcule a massa de água necessária para preparar uma solução saturada que contenha 12,6 gramas desse sal na temperatura considerada.
é a que contém uma quantidade de soluto inferior ao coeficiente de solubilidade.26) (PAIES) Baseando-se no gráfico abaixo, que relaciona a
solubilidade de K2Cr2O7 em função da
temperatura, julgue os itens a seguir:
1-( ) Uma solução saturada de K2Cr2O7 em
200g de água é resfriada de 60°C a 10°C e será precipitado 40 g deste sal
2-( ) Uma solução preparada com 10g de K2Cr2O7 em 200g de água é uma solução
saturada, a 10ºC.
3-( ) Uma solução preparada com 50g de água, a 60ºC, será insaturada se a massa de K2Cr2O7 for inferior a 21g.
4-( ) Para preparar uma solução saturada de K2Cr2O7 em 1 litro de água, serão
necessários 400g deste sal.
Substância Solubilidade em água (g/L)
40ºC 60ºC
C12H22O11 2 381 2 873
Na2SO4 488 453
CAP 2 – A QUÍMICA DOS LÍQUIDOS - PÁG. 72 PAG. 91 → FIGURA IMPORTANTE
