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Biblioteca de Química
Curso: Biblioteca de Química > Unidade 14
Lição 3: Equilíbrio da solubilidade- Dissolução e precipitação
- Íons poliatômicos comuns
- Introdução ao equilíbrio de solubilidade
- Exemplo resolvido: como calcular a solubilidade a partir de Kₚₛ
- Química Avançada 2015 - Discursiva 4
- Efeito do íon comum
- pH e solubilidade
- Solubilidade e formação do íon complexo
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Efeito do íon comum
A solubilidade de um composto iônico diminui com a presença de um íon comum (um íon que também está presente no composto). Isso é conhecido como o efeito do íon comum. Versão original criada por Jay.
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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!