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Equilíbrio de solubilidade de sais pouco solúveis
Introdução ao equilíbrio de solubilidade
Sais pouco solúveis são aqueles que se dissolvem em água em uma extensão mínima. Compreender sua solubilidade é importante em muitos campos, incluindo química, ciência ambiental e engenharia. O equilíbrio de solubilidade nos ajuda a determinar como esses sais se comportam em sistemas aquosos e calcular seu produto de solubilidade.
Definições e conceitos básicos
Antes de discutirmos o equilíbrio de solubilidade, vamos discutir alguns conceitos fundamentais.
Solubilidade
Solubilidade é a quantidade máxima de soluto que pode se dissolver em um solvente a uma determinada temperatura, resultando em uma solução saturada. Para sais menos solúveis, essa quantidade é muito menor, frequentemente expressa em mols por litro (mol/L).
Solução saturada
Uma solução saturada contém a concentração máxima de soluto que pode se dissolver em uma temperatura particular. Qualquer outro soluto adicionado não se dissolverá e resultará na formação de sólido adicional.
Constante do produto de solubilidade (K sp)
A constante do produto de solubilidade, K sp, é uma constante de equilíbrio que se aplica à solubilidade de sais pouco solúveis. Ela mostra a extensão em que o composto se dissocia em água.
Expressão para K sp
Para dividir um sal comum AB em seus íons:
AB(s) ⇋ A + (aq) + B - (aq)A expressão de K sp é dada por:
K sp = [A + ][B - ]Exemplos visuais de equilíbrio de solubilidade
Considere o equilíbrio de solubilidade do cloreto de prata (AgCl):
AgCl(s) ⇋ Ag + (aq) + Cl - (aq)Aqui, K sp = [Ag + ][Cl - ]
Cálculos gerais relacionados a K sp
Vamos ver como a constante do produto de solubilidade é calculada para diferentes situações.
Determinando a solubilidade a partir de K sp
Para um sal AB onde K sp = s^2 :
s = √(K sp )Por exemplo, se K sp é dado para AgCl, então considere AgCl ⇋ Ag + (aq) + Cl - (aq) :
K sp = s^2Calculando a concentração de íons
Se a solubilidade s é dada então:
[A + ] = [B - ] = sExemplos ilustrativos
Considere o sulfato de cálcio (CaSO₄):
CaSO₄(s) ⇋ Ca 2+ (aq) + SO₄ 2- (aq)Dado K sp = 2.4 × 10 -5, resolva para s:
s = √(2.4 × 10 -5 ) = 4.9 × 10 -3 mol/LFatores que afetam a solubilidade
Para aplicar esses conceitos em cenários práticos, é necessário entender quais fatores afetam a solubilidade.
Efeito do íon comum
Quando um íon comum já está presente em uma solução, a solubilidade do sal diminui.
Por exemplo, em uma solução contendo NaCl, a solubilidade do AgCl é reduzida devido ao íon Cl - comum a ambos os sais.
pH da solução
A solubilidade pode ser aumentada ou diminuída dependendo do pH da solução. Em alguns casos, a adição de um ácido ou base afeta o equilíbrio.
Exemplo ilustrativo usando pH
Para o carbonato de chumbo (PbCO₃), a adição de ácido desloca o equilíbrio:
PbCO₃(s) ⇋ Pb 2+ (aq) + CO₃ 2- (aq)O H + do ácido reage com CO₃ 2-, aumentando a solubilidade.
Princípio de Le Chatelier e solubilidade
O princípio de Le Chatelier estabelece que se uma condição externa mudar, causando um deslocamento do equilíbrio, o sistema se ajustará para neutralizar essa mudança.
Aplicações à solubilidade
Quando a concentração de um íon aumenta, o equilíbrio se desloca, fazendo com que mais do sólido se forme, o que diminui a solubilidade, e vice-versa.
Aplicações no mundo real
O equilíbrio de solubilidade de sais pouco solúveis possui muitas aplicações práticas.
Tratamento de água
Compreender a solubilidade ajuda a remover íons indesejados da água, precipitando-os como sais insolúveis.
Medicamentos
Compostos pouco solúveis são utilizados para controlar a liberação de medicamentos, onde a solubilidade determina a taxa de liberação.
Problemas práticos
Praticar cálculos relacionados ao equilíbrio de solubilidade aprofundará seu entendimento. Aqui estão alguns problemas que você pode resolver:
Problema 1
K sp = 1.1 × 10 -10. Calcule a solubilidade de BaSO₄ em mol/L.
Problema 2
Se a solubilidade de PbI₂ é 1.3 × 10 -3 mol/L, encontre K sp.
Problema 3
Encontre a nova solubilidade de AgCl na presença de uma solução de 0.1 M NaCl.
Conclusão
Compreender o equilíbrio de solubilidade de sais pouco solúveis é essencial para prever como diferentes sais se comportarão sob diferentes condições. Juntamente com aplicações práticas, reconhecer os fatores que afetam a solubilidade fornece um profundo entendimento das reações químicas em processos naturais e industriais.
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