EXERCÍCIOS: Produto de solubilidade
10) O que acontece quando se dissolve
\mathrm{H}{2} \mathrm{SO}{4} concentrado numa solução saturada de
\mathrm{BaSO}_{4} ?
10) O que acontece quando se dissolve
\mathrm{H}{2} \mathrm{SO}{4} concentrado numa solução saturada de
\mathrm{BaSO}_{4} ?
Passo 1
O enunciado pergunta o que acontece quando se adiciona ácido sulfúrico concentrado (
) a uma solução já saturada em sulfato de bário (
). Informações dadas:
- Há uma solução saturada de
: isso significa que a solubilidade de já alcançou o equilíbrio com o sólido remanescente. - Vamos adicionar
concentrado, ou seja, aumentar muito a concentração de prótons e introduzir espécies derivadas do ácido sulfúrico (como e , dependendo da dissociação).
A pergunta é qualitativa: a solução vai dissolver mais, vai precipitar mais, ou ficará igual?
Passo 2
Escrevendo a reação de equilíbrio de dissolução do sal pouco solúvel:
Definimos o produto de solubilidade
como
Explicação didática:
é uma constante para essa temperatura que diz que, numa solução saturada em equilíbrio, o produto das concentrações molares dos íons deve ser igual a
. Se o produto for menor que
, o sólido tende a dissolver-se; se for maior, tende a precipitar.
Passo 3
Agora escrevemos a reação de protonação do ânion sulfato na presença de ácido:
Explicação didática:
é um ácido forte na primeira dissociação e um ácido razoavelmente forte na segunda (a segunda constante de acidez
tem ordem de
). Isso significa que, em solução ácida, parte do
é convertida em
. Ou seja, ao aumentar
a concentração de
livre diminui porque o equilíbrio de protonação desloca-se para a direita.
Passo 4
Aplicando Le Châtelier ao sistema inteiro: se a protonação reduz
, então o produto
fica menor que
. Para restaurar o equilíbrio (igualar ao
), a concentração
precisa aumentar. Como se aumenta
? Pela dissolução de mais
. Conclusão qualitativa principal: diminuir
por protonação faz com que mais
se dissolva.
Passo 5
Comentário sobre o possível pensamento “mas estou adicionando sulfato com o ácido, então não seria efeito de íon comum que diminuiria a solubilidade?” Bom ponto — ao adicionar
você traz o anidrido sulfato total, mas na água a maior parte estará na forma protonada
, não na forma dupla carregada
. O efeito dominante é a redução da fração de
livre, não um aumento limpo de
. Logo, o efeito de protonação vence e a solubilidade aumenta. Além disso, em soluções muito ácidas a força iônica e coeficientes de atividade mudam, mas isso normalmente não inverte a tendência: a solubilidade aumenta.
Passo 6
Vou ilustrar com um cálculo simples (raciocínio estimativo) para você ver o tamanho do efeito. Suponha que o
de
seja da ordem de
(valor típico). Numa solução saturada sem ácido temos
Se ao adicionar ácido a maior parte do
for convertida em
e a concentração efetiva de
ficar, digamos, em
, então para manter
ou seja,
aumenta muito (de
para
M) — isso é dissolução apreciável do sal sólido. O número aqui é só ilustrativo, para mostrar que a alteração pode ser grande.
Passo 7
Observações finais e prática experimental: na prática, ao pingar
concentrado numa suspensão saturada de
você verá o sólido dissolver-se mais (a solução ficará mais carregada de
e de
). Tenha cuidado: trabalhar com ácido concentrado é perigoso; estou só explicando a química por trás do fenômeno. Animação: é o clássico “remover o ânion por transformação química” e forçar o sal pouco solúvel a se dissolver — truque de químico!
Resposta
A solubilidade de
aumenta: o
do
protona
formando
, reduzindo
livre e deslocando o equilíbrio de dissolução
para a direita, ou seja, mais
dissolve.