Embora NaOH e CaO puros tenham propriedades muito diferentes, suas soluções aquosas possuem várias propriedades comuns. Relacione algumas propriedades gerais dessas soluções e explique seu comportamento comum em termos de espécies presentes.

Passo 1

O enunciado diz que \mathrm{NaOH} e \mathrm{CaO} puros (sólidos) têm propriedades diferentes, mas que as soluções aquosas desses compostos têm várias propriedades em comum. O que se pede: relacione algumas propriedades gerais dessas soluções aquosas e explique por que elas se comportam de forma parecida, identificando as espécies químicas presentes nas soluções.
Informações relevantes do enunciado:
  • Compostos originais: \mathrm{NaOH} (hidróxido de sódio) e \mathrm{CaO} (óxido de cálcio).
  • Situação: ambas em solução aquosa.
  • Pedido: listar propriedades gerais comuns das soluções e explicar o comportamento em termos das espécies presentes.

Passo 2

Primeiro vamos ver o que acontece quando cada sólido entra em água — é aqui que aparecem as espécies responsáveis pelas propriedades comuns.
Reação (dissolução / hidratação) do hidróxido de sódio:
\mathrm{NaOH_{(s)} \longrightarrow Na^+_{(aq)} + OH^-_{(aq)}}
Explicação didática: \mathrm{NaOH} é um eletrólito forte; ao dissolver-se em água ele se separa praticamente por completo em íons \mathrm{Na^+} e \mathrm{OH^-}. Esses íons ficam livres e hidratados em água.
Reação do óxido de cálcio com água (hidratação):
\mathrm{CaO_{(s)} + H_2O_{(l)} \longrightarrow Ca(OH)_2_{(s\\ or\\ aq)}}
Em presença de água forma-se \mathrm{Ca(OH)_2} (hidróxido de cálcio). Parte dele pode ficar dissolvida; o equilíbrio de dissociação é:
\mathrm{Ca(OH)_2_{(s)} \rightleftharpoons Ca^{2+}_{(aq)} + 2\,OH^-_{(aq)}}
Explicação didática: \mathrm{Ca(OH)_2} é pouco solúvel — uma porção se dissolve e gera \mathrm{Ca^{2+}} e \mathrm{OH^-}; se muito \mathrm{Ca(OH)_2} for acrescentado fica sólido não dissolvido e a solução fica saturada.
Resumo curto das espécies presentes:
  • Solução de \mathrm{NaOH}: predominam \mathrm{Na^+} e \mathrm{OH^-} (além de H_2O).
  • Solução de \mathrm{CaO} (após hidratação): predominam \mathrm{Ca^{2+}}, \mathrm{OH^-} e possivelmente \mathrm{Ca(OH)_2} não dissolvido.

Passo 3

Agora explico, passo a passo, por que as espécies acima geram propriedades comuns. O ponto central: ambas as soluções contém \mathrm{OH^-}. O aniônio hidróxido é o responsável pela “basicidade” e por muitas propriedades observadas.
O que faz \mathrm{OH^-} na solução (explicações didáticas e concretas):
  • Basicidade (pH alto): \mathrm{OH^-} é a base que aceita prótons. A relação entre concentração de hidróxido e pH é
\text{pOH} = -\log [\mathrm{OH^-}],\qquad \text{pH} = 14 - \text{pOH}.
Exemplo didático: se [\mathrm{OH^-}]=10^{-2}\,\mathrm{mol\cdot L^{-1}} então \text{pOH}=2 e \text{pH}=12 — solução claramente básica. Conclusão: presença de \mathrm{OH^-} eleva muito o pH em ambas as soluções.
  • Reatividade ácida (neutralização): \mathrm{OH^-} reage com íons hidrogênio ( \mathrm{H^+}) de ácidos:
\mathrm{H^+ + OH^- \longrightarrow H_2O}
Isto explica por que ambas neutralizam ácidos formando sal e água.
  • Condutividade elétrica: íons carregados conduzem corrente. Quanto mais íons e quanto maior a carga, maior a condutividade. Assim, soluções de \mathrm{NaOH} (muitas partículas \mathrm{Na^+} e \mathrm{OH^-}) e soluções aquosas formadas a partir de \mathrm{CaO} (com \mathrm{Ca^{2+}} e \mathrm{OH^-}) são condutoras de eletricidade. Nota didática: \mathrm{Ca^{2+}} carrega carga dupla, contribuindo fortemente por íon, mas a solubilidade menor de \mathrm{Ca(OH)_2} limita quantos íons estão presentes.
  • Indicadores ácido-base: \mathrm{OH^-} altera o estado ácido/base de indicadores. Exemplos:
    • Tornam fenolftaleína rosa (em meio básico).
    • Vira papel de tornassol para azul.
      Explicação simples: \mathrm{OH^-} retira prótons de moléculas indicadoras, mudando sua estrutura eletrônica e, assim, sua cor.
  • Propriedades corrosivas / cáusticas e efeito sobre gorduras (saponificação): \mathrm{OH^-} ataca ésteres e lipídios, hidrolisando-os. Reação simplificada de saponificação:
\mathrm{RCOOR' + OH^- \longrightarrow RCOO^- + R'OH}
Explicação: essa reação transforma gorduras em sabões (ânions carboxilato), por isso soluções básicas são escorregadias e corroem pele e tecidos orgânicos.
  • Reação com \mathrm{CO_2}: \mathrm{OH^-} e \mathrm{Ca^{2+}} reagem com dióxido de carbono, com efeitos visíveis:
    • Com \mathrm{Ca(OH)_2}:
    \mathrm{Ca(OH)_2 + CO_2 \longrightarrow CaCO_3\downarrow + H_2O}
    precipitando \mathrm{CaCO_3} (turvação — teste da “água de cal” que fica leitosa).
    • Com \mathrm{NaOH}:
    \mathrm{2\,NaOH + CO_2 \longrightarrow Na_2CO_3 + H_2O}
    (formação de carbonato solúvel; dependendo da quantidade pode formar \mathrm{NaHCO_3}). Conclusão: ambas capturam \mathrm{CO_2}, mas o produto visível (precipitado) aparece mais claramente com cálcio.
  • Formação de hidróxidos metálicos (precipitação): \mathrm{OH^-} pode precipitar muitos catiões metálicos:
\mathrm{M^{n+} + n\,OH^- \longrightarrow M(OH)_n\downarrow}
Exemplo: \mathrm{Fe^{3+} + 3\,OH^- \to Fe(OH)_3\downarrow}. Assim, soluções básicas podem causar precipitação de hidróxidos ao encontrar certos íons.

Passo 4

Comparando as diferenças importantes (para você não se confundir na prova): apesar das semelhanças, há diferenças que vêm das outras espécies presentes ( \mathrm{Na^+} vs \mathrm{Ca^{2+}}) e da solubilidade.
Pontos para lembrar (didático, prático para a prova):
  • Intensidade da basicidade: \mathrm{NaOH} é completamente solúvel e fornece \mathrm{OH^-} na quantidade da concentração da solução; \mathrm{CaO} primeiro forma \mathrm{Ca(OH)_2} e a solubilidade limitada de \mathrm{Ca(OH)_2} limita [\mathrm{OH^-}] na solução saturada. Logo, a solução de \mathrm{NaOH} pode alcançar concentrações de \mathrm{OH^-} muito maiores que uma solução saturada de \mathrm{Ca(OH)_2}.
  • Efeito da carga iônica: \mathrm{Ca^{2+}} tem carga +2 e pode formar precipitados (ex.: carbonato de cálcio, sais pouco solúveis) e complexos que \mathrm{Na^+} não forma tão facilmente. Assim, algumas reações — como a precipitação de \mathrm{CaCO_3} — são características do cálcio, não do sódio.
  • Aspecto físico: solução de \mathrm{CaO} (água de cal) frequentemente apresenta sedimento de \mathrm{Ca(OH)_2} se em excesso; solução de \mathrm{NaOH} fica completamente homogênea se dissolvida.

Passo 5

Resumo conceitual (como se fosse a “cola” para a prova): o que importa para as propriedades das soluções são as espécies iônicas dissolvidas. Tanto \mathrm{NaOH} quanto \mathrm{CaO} (via \mathrm{Ca(OH)_2}) geram \mathrm{OH^-} em água; portanto compartilham todas as propriedades associadas a uma solução rica em \mathrm{OH^-}: pH elevado, basicidade, condutividade, reação de neutralização com ácidos, mudança de cor de indicadores, capacidade de saponificar gorduras, reagir com \mathrm{CO_2} e precipitar hidróxidos metálicos. As diferenças práticas decorrem da solubilidade de \mathrm{Ca(OH)_2} e da presença de \mathrm{Ca^{2+}} (carga dupla), enquanto \mathrm{Na^+} é um cátion monovalente mais “inerte” quimicamente nesses contextos.

Resposta

Soluções aquosas de \mathrm{NaOH} e de \mathrm{CaO} (após hidratação para \mathrm{Ca(OH)_2}) apresentam: pH elevado (são básicas), condutividade elétrica elevada (presença de íons), capacidade de neutralizar ácidos ( \mathrm{H^+ + OH^- \to H_2O}), mudar cor de indicadores (ex.: fenolftaleína rosa, tornassol azul), atacar gorduras/saponificar (hidrolisar ésteres) e reagir com \mathrm{CO_2} (formando carbonatos; \mathrm{CaCO_3} precipita). Explicação final resumida: o comportamento comum provém da presença em solução do íon \mathrm{OH^-} (além de água e dos cátions \mathrm{Na^+} ou \mathrm{Ca^{2+}}); é o \mathrm{OH^-} que determina a basicidade e a maior parte das propriedades comuns, enquanto diferenças práticas vêm da solubilidade e da carga dos cátions ( \mathrm{Na^+} vs \mathrm{Ca^{2+}}).

Exercícios relacionados