Considere a solubilidade do \mathrm{KNO}_{3} em água a diferentes temperaturas (em \mathrm{g} / 100 \mathrm{~g} de água):
  • 20^{\circ} \mathrm{C}: 35 \mathrm{~g}
  • 40^{\circ} \mathrm{C}: 55 \mathrm{~g}
  • 60^{\circ} \mathrm{C}: 75 \mathrm{~g}
Sobre uma solução contendo 65 g de \mathrm{KNO}_{3} em 100 g de água a 40^{\circ} \mathrm{C}, é correto afirmar que: (A) Está saturada
(B) Está insaturada
(C) Está supersaturada
(D) É isotônica
(E) Não pode ser preparada nessas condições

Passo 1

O enunciado fornece a solubilidade do \mathrm{KNO}_3 em água (em \mathrm{g}/100\\ \mathrm{g} de água) a três temperaturas:
\text{a }20^\circ\mathrm{C}: 35\\ \mathrm{g}, \qquad \text{a }40^\circ\mathrm{C}: 55\\ \mathrm{g}, \qquad \text{a }60^\circ\mathrm{C}: 75\\ \mathrm{g}.
Ele fala de uma solução que contém 65\\ \mathrm{g} de \mathrm{KNO}_3 em 100\\ \mathrm{g} de água a 40^\circ\mathrm{C} e pede que escolhamos qual das afirmações (A)–(E) é correta.
Informações relevantes resumidas:
  • Solubilidade em 40^\circ\mathrm{C}: \,55\\ \mathrm{g} por 100\\ \mathrm{g} de água.
  • Composição dada: \,65\\ \mathrm{g} de soluto por 100\\ \mathrm{g} de água a 40^\circ\mathrm{C}.

Passo 2

O que é “solubilidade” aqui (explicação didática):
A solubilidade indicada, por exemplo \,55\\ \mathrm{g} em 100\\ \mathrm{g} de água a 40^\circ\mathrm{C}, significa que em equilíbrio, a uma dada temperatura, a maior massa de soluto que pode estar dissolvida em 100\\ \mathrm{g} de água é \,55\\ \mathrm{g}. Se tentarmos dissolver mais do que isso em condições de equilíbrio, o excesso não ficará dissolvido — ele ficará como sólido separado (precipitado), a menos que tomemos cuidados especiais para criar uma solução metastável. Vou explicar os termos técnicos logo a seguir.

Passo 3

Definições importantes (muito práticas e fáceis de lembrar):
  • Uma solução é “insaturada” quando a massa de soluto dissolvida é menor do que a solubilidade àquela temperatura. Em símbolos: se a solubilidade é S e a massa dissolvida é m, então insaturada ⇔ m<S.
  • É “saturada” quando a massa de soluto dissolvida é exatamente igual à solubilidade (equilíbrio): m=S.
  • É “supersaturada” quando a massa de soluto dissolvida é maior do que a solubilidade: m>S. Atenção: supersaturada é uma situação metastável — existe, mas exige procedimento (por exemplo dissolver em temperatura mais alta e resfriar devagar sem perturbação) para ser obtida; é fácil ela cristalizar e voltar ao estado saturado.
  • “Isotônica” é um termo usado para soluções biológicas (mesma pressão osmótica que outra solução) — não se aplica aqui sem dados adicionais.

Passo 4

Aplicando as definições aos números do problema:
A solubilidade em 40^\circ\mathrm{C} é \,55\\ \mathrm{g}/100\\ \mathrm{g} de água. A solução proposta tem \,65\\ \mathrm{g}/100\\ \mathrm{g} de água. Comparando:
65\\ \mathrm{g} \;>\; 55\\ \mathrm{g}.
Logo m>S, ou seja, a quantidade de soluto dissolvida é maior que a solubilidade àquela temperatura.

Passo 5

Interpretação prática (para você saber o que aconteceria na prova e no laboratório):
  • Se eu simplesmente tentar dissolver \,65\\ \mathrm{g} de \mathrm{KNO}_3 em 100\\ \mathrm{g} de água já à 40^\circ\mathrm{C} e agitar, só \,55\\ \mathrm{g} se dissolverá em equilíbrio; os 10\\ \mathrm{g} sobrantes permanecerão como sólido (precipitado). Nesse procedimento comum, não obtenho uma solução com 65\\ \mathrm{g} dissolvidos.
  • Contudo, é possível obter uma solução contendo 65\\ \mathrm{g} dissolvidos a 40^\circ\mathrm{C} se primeiro dissolver mais do que isso a uma temperatura maior (por exemplo a 60^\circ\mathrm{C}, onde se pode dissolver até \,75\\ \mathrm{g}) e depois resfriar cuidadosamente a 40^\circ\mathrm{C} sem perturbações: isso gera uma solução supersaturada (metastável) com m>S. Essa solução tende a cristalizar facilmente se for agitada ou se houver uma semente cristalina.

Passo 6

Confrontando com as alternativas:
  • (A) “Está saturada”: falso — saturada teria exatamente \,55\\ \mathrm{g} dissolvidos, não \,65\\ \mathrm{g}.
  • (B) “Está insaturada”: falso — insaturada exigiria <55\\ \mathrm{g}.
  • (C) “Está supersaturada”: compatível com 65\\ \mathrm{g}>55\\ \mathrm{g}. É a classificação correta se assumirmos que existe uma solução com 65\\ \mathrm{g} dissolvidos a 40^\circ\mathrm{C}.
  • (D) “É isotônica”: irrelevante/errado, sem dados sobre osmolaridade comparativa.
  • (E) “Não pode ser preparada nessas condições”: incorreto como afirmação absoluta, porque embora não se obtenha por simples mistura à 40^\circ\mathrm{C}, a solução com 65\\ \mathrm{g} dissolvidos pode ser preparada por resfriamento controlado a partir de uma solução quente — ou seja, é possível obter uma solução supersaturada. Portanto (E) seria excessivamente categórico.

Passo 7

Conclusão final e dica prática para a prova: quando te derem uma massa de soluto por 100\\ \mathrm{g} de água, compare diretamente com o valor da curva de solubilidade àquela temperatura. Se for maior, marque “supersaturada” (assinale (C)), lembrando que é uma situação metastável — na prova não precisam que você descreva o procedimento experimental, só que 65>55 implica supersaturação.

Resposta

(C)

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