Efeito do íon comum

RKA4JL - Olá! Tudo bem com você? Você vai assistir agora a mais uma aula de Ciências da Natureza. Nesta aula vamos conversar sobre o efeito do íon comum, ou seja, nós vamos ver como a presença de um íon comum pode afetar o equilíbrio de solubilidade. Para conversar sobre isso, vamos dizer que temos uma solução saturada de cloreto de chumbo 2. O cloreto de chumbo 2 é um sólido branco, inclusive aqui no fundo do béquer nós temos esse sólido branco e o sólido está em equilíbrio com os íons em solução. Temos aqui Pb₂+ e Cl-. Observe que a razão molar é de um para dois entre Pb₂+ e Cl-. Sendo assim, se temos dois íons Pb₂+ em nosso diagrama, deve haver o dobro de ânions cloreto. No equilíbrio, a taxa de dissolução é igual à taxa de precipitação. Dessa forma, a concentração de íons na solução permanece constante. Bem aqui nosso sistema está em equilíbrio e vamos adicionar um pouco de cloreto de potássio sólido para ver o que acontece. O cloreto de potássio é um sal solúvel, portanto ele vai se dissociar e se transformar em solução de K+ e Cl-. Ao adicionar uma fonte de ânion cloreto tiramos o sistema do equilíbrio, inclusive vou escrever isso aqui: não está em equilíbrio nesse momento. Portanto, o sistema estava em equilíbrio e o estresse foi adicionado ao sistema. Nesse caso, o estresse foi o aumento de ânion cloreto, ou seja, houve um aumento na concentração de Cl-. De acordo com o princípio de Le Chatelier, o sistema vai se deslocar na direção que diminua o estresse. Como o estresse foi o aumento da concentração de ânion cloreto, o sistema vai se deslocar para a esquerda a fim de se livrar de parte desse ânion cloreto extra. Quando o sistema se move para a esquerda, os íons Pb₂+ se combinam com os ânions cloreto para formar PbCl₂. Podemos ver isso aqui no diagrama. Ou seja, teremos esse íon Pb₂+ se combinando com esses dois ânions cloreto para formar um pouco mais do sólido branco. Olhando para o terceiro diagrama, a quantidade de sólido branco aumentou a partir do segundo diagrama e perdemos esse íon Pb₂+ e esses dois ânions cloreto. Inclusive, a quantidade de nosso precipitado PbCl₂ continuará a se formando até que o equilíbrio seja alcançado novamente. Sabendo disso, vamos dizer que esse terceiro diagrama representa o sistema em equilíbrio. Então vou escrever aqui: está em equilíbrio. Esse é um exemplo do efeito do íon comum. Para esse problema o íon comum é o ânion cloreto, pois havia duas fontes dele, em que uma era da dissolução de PbCl₂. Se tivéssemos dissolvido algum sólido para fazer uma solução saturada, a fonte desses ânions cloreto seria o PbCl₂, já a segunda fonte seria do KCl adicionado, que naturalmente se dissolveu para formar o ânion cloreto. Portanto o ânion cloreto é o íon comum. Usamos o princípio de Le Chatelier para prever que o sistema se moveria para a esquerda para se livrar do ânion cloreto extra. Quando o sistema se moveu para a esquerda, formamos mais do PbCl₂ sólido e é por isso que essa quantidade ficou maior aqui. Sendo assim, se a gente comparar o primeiro diagrama com o terceiro, o primeiro diagrama tem mais cloreto de chumbo 2 em solução e o terceiro diagrama tem menos. Sendo assim, a adição do íon comum ao ânion cloreto diminui a solubilidade do cloreto de chumbo 2, ou seja, o efeito do íon comum diz que a solubilidade de um sal ligeiramente solúvel, como cloreto de chumbo 2, é diminuída pela presença de um íon comum. Outra maneira de pensar sobre isso é usando o quociente de reação Q. Para o diagrama à esquerda estamos em equilíbrio, portanto o quociente de reação Qps é igual ao valor Kps para o cloreto de chumbo 2, o que significa que o sistema está em equilíbrio. Adicionar o ânion cloreto aumenta o valor de Qps. Com isso, o Qps vai ficar maior que Kps e o sistema não estará mais em equilíbrio. Para diminuir o valor de Q, o sistema precisa se mover para a esquerda e o sistema vai continuar a se mover para a esquerda até que Qps seja igual a Kps novamente e o sistema atinja o equilíbrio. Um deslocamento para a esquerda significa um aumento na quantidade de PbCl₂, e, portanto, diminui a solubilidade de PbCl₂. Mas isso não muda o valor de Kps. Kps para o PbCl₂ permanece o mesmo na mesma temperatura. Sabendo de tudo isso, vamos ver como a presença de um íon comum afeta a solubilidade molar do cloreto de chumbo 2. Para fazer isso, vamos calcular a solubilidade molar do cloreto de chumbo 2 a 25 graus Celsius em uma solução que é 0,10 molar em cloreto de potássio. O valor Kps para o cloreto de chumbo 2 a 25 graus Celsius é 1,7 vezes 10 ⁻⁵. Para nos ajudar a calcular a solubilidade molar, vamos usar uma tabela IVE, em que I representa a concentração inicial, V é a variação na concentração e E é a concentração de equilíbrio. Primeiramente vamos dizer que nenhum cloreto de chumbo 2 tenha se dissolvido ainda, e se isso for verdade, a concentração de íons de chumbo 2+ é zero e a concentração de ânions de cloreto, do cloreto de chumbo 2, também é zero. No entanto, há outra fonte de ânions cloreto porque nossa solução é 0,10 molar em KCl. KCl é um sal solúvel. Assim, KCl se dissocia completamente para se transformar em K+ e Cl-. Portanto, se a concentração de KCl é 0,10 molar, essa também é a concentração de Cl- do KCl. Sendo assim, podemos adicionar aqui mais 0,10 molar. E pense nisso como sendo do nosso KCl. Temos aqui duas fontes, ou seja, há duas fontes de ânions cloreto aqui. Devido a isso, o ânion Cl é o nosso íon comum. A outra fonte de ânion cloreto é o PbCl₂ quando se dissolve. Sendo assim, parte do PbCl₂ se dissolverá. Mas como não sabemos quanto, eu vou escrever -x aqui, e se parte disso se dissolver, a razão molar de PbCl₂ para Pb₂+ é uma razão molar de um para um. Então se estamos perdendo x de PbCl₂, estaremos ganhando x de Pb₂+. Olhando nossas razões molares, se estamos ganhando x de Pb₂+, como temos uma razão molar de um para dois em relação ao ânion cloreto, vamos colocar aqui mais 2x para o ânion cloreto. Dessa forma, a concentração de equilíbrio de Pb₂+ é zero mais x, ou apenas x, e para concentração de equilíbrio do ânion cloreto temos 0,10 mais 2x. 0,10 veio do cloreto de potássio e o 2x veio da dissolução do cloreto de chumbo 2. Em seguida precisamos escrever uma expressão Kps que podemos obter a partir da equação de dissolução. Kps é igual à concentração de íons de chumbo 2+ elevado à primeira potência vezes a concentração de ânions cloreto. Como a há um 2 como coeficiente na equação balanceada, precisamos elevar essa concentração à segunda potência. Os sólidos puros são deixados de fora das expressões de constante de equilíbrio. Portanto, não escrevemos nada para PbCl₂. Agora substituímos nossas concentrações de equilíbrio. Para o chumbo 2+, a concentração de equilíbrio é x e para o ânion cloreto a concentração de equilíbrio é 0,10 mais 2x. Também precisamos substituir o valor de Kps aqui para o cloreto de chumbo 2. Aqui já temos a expressão com o valor de Kps, x e 0,10 mais 2x substituídos. Antes de resolver, vamos pensar aqui em 0,10 mais 2x por um segundo. Com o valor muito baixo para Kps, ou seja, temos 1,7 vezes 10⁻⁵, isso significa que não teremos muito do PbCl₂ se dissolvendo e se isso for verdade, x é um número bem pequeno. Se x é um número bem pequeno, 2x também é muito pequeno. Sabendo disso, vamos fazer uma aproximação e dizer que 0,10 mais o número bem pequeno é aproximadamente igual a apenas 0,10. Isso vai deixar a matemática um pouco mais fácil. Então em vez de escrever (0,10 mais 2x)², teremos apenas 0,10². Resolvendo para x, chegamos à conclusão que x é igual a 0,0017, que podemos escrever apenas como 1,7 vezes 10⁻³. Não há problema em escrever molar aqui porque esse valor x representa a concentração de equilíbrio de Pb₂+ e se essa é a concentração de equilíbrio de Pb₂+, essa também é a concentração de cloreto de chumbo que se dissolveu. Portanto, esse número, essa concentração, é a solubilidade molar do cloreto de chumbo 2 em uma solução a 25 graus Celsius em que a solução é 0,10 molar em KCl. Grande parte dos livros didáticos deixa esse -x de fora de suas tabelas IVE devido ao fato de a concentração de um sólido não mudar. Eu gosto de colocar isso aqui para me lembrar que x representa a solubilidade molar do sal ligeiramente solúvel. Finalmente, se calcularmos a solubilidade molar do cloreto de chumbo 2 sem a presença de um íon comum, esse 0,10 teria desaparecido. Fazendo as contas dessa forma, teríamos chegado à conclusão de que a solubilidade molar a 25 graus Celsius, usando esse valor para o Kps, é claro, seria de 0,016 molar. Portanto, comparando essas duas solubilidades menores, 0,016 molar e 0,0017, temos uma diferença aqui de aproximadamente um fator de 10, ou seja, a adição de um íon comum diminui a solubilidade em aproximadamente um fator de 10. Resumindo: fazer o efeito do íon comum de forma quantitativa também mostra uma diminuição na solubilidade de um sal ligeiramente solúvel devido à presença de um íon comum. Espero que você tenha compreendido todas as ideias que conversamos aqui e mais eu quero deixar para você um grande abraço e dizer que encontro você na próxima. Então, até lá!