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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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Introdução ao equilíbrio de solubilidade
A constante do produto de solubilidade, Kₚₛ, é uma constante de equilíbrio que reflete a extensão em que um composto iônico se dissolve na água. Em compostos que se dissolvem para produzir o mesmo número de íons, podemos comparar diretamente seus valores de Kₚₛ para determinar suas solubilidades relativas. Se soubermos a solubilidade de um sal, podemos usar essa informação para calcular o valor de Kₚₛ do composto. Versão original criada por Jay.
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- -por que a quantidade mols de 278.19 envés de 278.10? 03:30(3 votos)
- Na letra a, a solubilidade não seria a concentração de cloreto de chumbo na solução?(1 voto)
- O valor de Kps não muda porque a solução já está saturada?(1 voto)
- Ok, Vitória Gabrielly Alves Miranda.(1 voto)
Transcrição de vídeo
RKA4JL - Olá!
Tudo bem com você? Você vai assistir agora a mais
uma aula de Ciências da Natureza. Nesta aula vamos realizar uma introdução
ao equilíbrio de solubilidade. Para começar a nossa conversa, vamos dizer que temos
um béquer com água destilada a 25 graus Celsius e a esse béquer nós vamos adicionar
um pouco de sulfato de bário. O sulfato de bário é um sólido branco e uma pequena
quantidade de sulfato de bário se dissolve na água e forma íons de bário 2+ em solução aquosa
e íons sulfato 2- em solução aquosa também. Deixe-me desenhar isso aqui
em nosso diagrama. Vamos formar alguns íons de bário 2+
e alguns ânions sulfato. Mas a maior parte do sulfato de bário
permanece não dissolvido. Então vamos desenhar isso
aqui no fundo do béquer. O sulfato de bário pode se dissolver para formar íons
de bário 2+ e ânion sulfato em solução e ao mesmo tempo é possível que o íon
bário 2+ se combine com o ânion sulfato para formar um precipitado
de sulfato de bário. Quando a taxa de dissolução é igual à taxa
de precipitação, o sistema está em equilíbrio. Esse tipo de equilíbrio é chamado de equilíbrio
de solubilidade e quando o sistema está em equilíbrio, as concentrações de íons de bário 2+
e da solução de ânion sulfato são constantes. Além disso, a quantidade
de sólido também é constante e isso forma o que nós
chamamos de solução saturada. A equação balanceada mostra a dissolução
de um sal de sulfato de bário e a partir da equação balanceada podemos escrever
uma expressão da constante de equilíbrio. Vamos dizer aqui que a constante de equilíbrio k
é igual à concentração de bário 2+ e como há um coeficiente igual a 1
na equação balanceada, essa concentração é elevada
à primeira potência. Então isso vezes a concentração de sulfato
também elevada à primeira potência. Como os sólidos puros são deixados de fora
das expressões da constante de equilíbrio, não incluiremos o
sulfato de bário sólido. Para equilíbrio de solubilidade escrevemos Kps,
onde "ps" significa produto de solubilidade. A constante do produto de solubilidade
Kps tem apenas um valor para um determinado sal
a uma temperatura específica. Essa temperatura geralmente é de 25 graus Celsius
e Kps indica quanto desse sal vai se dissolver. Por exemplo, a 25 graus Celsius o valor Kps
para o sulfato de bário é 1,1 vezes 10⁻¹⁰. Quando o valor de Kps é muito menor que 1,
isso indica que o sal não é muito solúvel. Portanto, o sulfato de bário
não é um sal solúvel. Se o valor do Kps for maior que 1,
como é para algo como o cloreto de sódio, isso indica um sal solúvel que
se dissolve facilmente em água. A solubilidade de uma substancia se refere à quantidade
de sólido que se dissolve para formar uma solução saturada. Um detalhe interessante é que normalmente as unidades
de solubilidade estão em gramas por litro. A solubilidade molar se refere ao número de mols do sólido
que se dissolve para formar um litro da solução saturada. Devido a isso, a unidade de medida vai ser
mol por um litro ou apenas m, de molar. Os valores de Kps podem ser usados para prever
as solubilidades relativas de sais que produzem o mesmo número
de íons em solução. Por exemplo, o cloreto de prata, o brometo de prata
e o iodeto de prata produzem dois íons em solução. Vamos ver a equação de dissolução do cloreto
de prata aqui para ver por que isso é verdade. O cloreto de prata sólido
se transforma em Ag+ e Cl-. Então temos aqui um íon Ag+ e um íon Cl-,
para um total de dois íons em uma solução. Poderíamos escrever equações semelhantes para o brometo
de prata e também para o iodeto de prata, de modo que todos eles produzem
dois íons em solução. No entanto, um sal como cloreto de chumbo 2
produz três íons em solução. Sendo assim, o cloreto de chumbo 2 vai fornecer
um íon chumbo 2+ e dois ânions cloreto em solução. Um mais dois são três íons. Como o cloreto
de chumbo 2 produz três íons em solução, podemos determinar sua solubilidade em relação
aos outros três comparando os valores de Kps. Aqui estão os valores que Kps para
os três sais a 25 graus Celsius. Para o cloreto de prata
temos 1,8 vezes 10⁻¹⁰, para o brometo de prata
temos 5,0 vezes 10⁻¹³ e para o iodeto de prata
temos 8,3 vezes 10⁻¹⁷. Ao comparar sais que produzem
o mesmo número de íons, quanto maior o valor de Kps,
maior a solubilidade do sal, e como cloreto de prata tem o valor
Kps mais alto entre esses três, o cloreto de prata é o sal mais solúvel.
Para saber por que isso é verdade, vamos examinar a expressão
Kps para o cloreto de prata que podemos obter a partir
da equação balanceada. Quanto mais alto for o valor de Kps, maior será
a concentração desses íons no equilíbrio, o que significa que mais do sólido
deve ter se dissolvido. Portanto, o cloreto de prata tem a maior
solubilidade entre esses três sais. Vamos dizer que temos um pouco de fluoreto de cálcio
sólido que adicionamos à água pura 25 graus Celsius. Em algum momento o equilíbrio é alcançado
e a concentração de equilíbrio de íons cálcio 2+ é medida e tem um valor de
2,1 vezes 10⁻⁴ molar. Nosso objetivo é calcular o valor de Kps
para o fluoreto de cálcio a 25 graus Celsius. O primeiro passo que temos que fazer é escrever
a equação de dissolução do fluoreto de cálcio. Vamos colocar aqui o CaF₂ sólido e sabemos
que o cálcio forma um cátion 2+, então escrevemos aqui Ca2+
em solução aquosa. Para equilibrar tudo isso precisamos
de dois ânions fluoreto. Portanto temos aqui 2F-,
também em solução aquosa. A próxima etapa é usar a equação balanceada
para escrever a expressão Kps. Kps é igual à... Nós temos 1 como
coeficiente na frente de Ca2+, então temos aqui a concentração de Ca2+
elevada à primeira potência vezes a concentração do ânion fluoreto.
Como existe um dois como o coeficiente, a concentração do ânion fluoreto
é elevada à segunda potência. Para uma expressão de Kps, essas são
as concentrações de equilíbrio e já sabemos que a concentração de Ca2+
no equilíbrio é 2,1 vezes 10⁻⁴. Portanto, isso pode ser substituído
na concentração de equilíbrio de Ca2+. Aqui está nossa expressão
com 2,1 vezes 10⁻⁴ já substituído. Agora precisamos substituir a concentração
de equilíbrio do ânion de flúor. Em nossa equação de dissolução temos
que a proporção molar entre o Ca2+ e o ânion fluoreto
é de um para dois. Dessa forma, em equilíbrio, há duas vezes mais
íons fluoreto em solução do que íons cálcio 2+. Portanto, a concentração
de equilíbrio do ânion fluoreto é o dobro dessa concentração
para o cálcio 2+. Sendo assim, a concentração de equilíbrio
do ânion fluoreto é igual a 4,2 vezes 10⁻⁴ molar. Sabendo disso, ao fazer os cálculos chegamos
à conclusão que o Kps para o fluoreto de cálcio é igual a 3,7 vezes 10⁻¹¹,
isso a 25 graus Celsius. Os valores de Kps podem ser
difíceis de medir e, portanto, livros diferentes geralmente fornecem valores
diferentes para Kps na mesma temperatura. Por exemplo, para o fluoreto
de cálcio a 25 graus Celsius, um livro tinha Kps
sendo igual a 3,5 vezes 10⁻¹¹, mas outro já tinha um valor
igual a 3,9 vezes 10⁻¹¹. Como encontramos 3,7 vezes 10⁻¹¹,
esse parece ser um cálculo muito bom para os números que usamos
em nosso problema. Agora vamos finalmente pensar sobre
a solubilidade molar do fluoreto de cálcio. Quantos mols de nosso sal se dissolveram para
formar um mol de nossa solução saturada? Bem, a proporção molar de íons cálcio 2+
para o fluoreto de cálcio é de um para um. Como a concentração de íons cálcio 2+
na solução é 2,1 vezes 10⁻⁴ molar, esse número também deve ser
a solubilidade molar do fluoreto de cálcio. Portanto, para esse problema, poderíamos dizer que
usamos a solubilidade molar do fluoreto de cálcio para calcular o valor Kps
do fluoreto de cálcio. Bem, eu espero que vocês tenham
compreendido tudo que conversamos aqui e mais uma vez eu quero deixar
para vocês um grande abraço e dizer que encontro vocês
na próxima. Então, até lá!