EXERCÍCIOS: Produto de solubilidade
7) O que acontecerá se adicionarmos HCl a uma solução saturada de cloreto de sódio?
7) O que acontecerá se adicionarmos HCl a uma solução saturada de cloreto de sódio?
Passo 1
O enunciado pergunta o que acontece se adicionarmos
a uma solução saturada de cloreto de sódio. Informações relevantes dadas pelo enunciado:
- Temos uma solução saturada de
em equilíbrio com o sólido . - Vamos adicionar
à solução (isto é, vamos aumentar a concentração de e de na solução). - A pergunta é qualitativa: qual é o efeito na solubilidade / no equilíbrio da
?
Passo 2
Esclarecer o equilíbrio de dissolução do
e o que significa “saturada”. A reação de dissolução é:
Aqui:
-
é o sólido. -
e são os íons em solução aquosa.
Uma solução saturada significa que, àquela temperatura, existe uma concentração máxima de íons que pode coexistir comsem que ocorra mais dissolução. Essa condição obedece à expressão do produto de solubilidade ( ), que para esse sal é:
onde
e
são as concentrações molares dos íons em equilíbrio.
Passo 3
Definir variáveis para a situação antes da adição de
. Seja
a solubilidade molar inicial de
na solução saturada, isto é:
Logo,
(Esse
é fixo para a temperatura dada.)
Passo 4
Modelar o efeito da adição de
. Ao adicionar
estamos a aumentar a concentração de
livre na solução por uma quantidade que chamamos de
. Assim, imediatamente após a adição (antes de qualquer novo equilíbrio) a concentração de
seria aproximadamente
. Em seguida o sistema reequilibra; suponha que a nova solubilidade do
seja
. Então, no novo equilíbrio teremos:
Inserindo na expressão do produto de solubilidade:
Passo 5
Resolver a equação para
e entender o sinal do efeito. Desenvolvendo:
A solução fisicamente relevante (raiz positiva) é
Observações úteis:
- Comparando com
(onde ), nota-se que para qualquer . Ou seja, a solubilidade diminui. - No caso prático em que a quantidade de
adicionada é muito maior do que a solubilidade inicial ( ), a raiz pode ser aproximada por:
Essa aproximação mostra claramente que quanto maior o
externo, menor será
: é o chamado efeito do íon comum.
Passo 6
Interpretar qualitativamente com o princípio de Le Châtelier e concluir o que se observa experimentalmente. A adição de
(íon comum) desloca o equilíbrio para a esquerda, favorecendo a formação do sólido
. Consequências práticas:
- Parte do
e em solução recombina e precipita como até que a nova condição seja satisfeita. - A solubilidade aparente de
diminui ( menor que ). - A rapidez/quantidade de precipitação depende de quanto
foi adicionado; em soluções com muito solúveis, pode ser preciso bastante para ver precipitado macroscópico, mas teoricamente o deslocamento para a esquerda sempre ocorre.
Resposta
Ao adicionar
aumenta-se
e, pelo efeito do íon comum (Princípio de Le Châtelier), o equilíbrio
desloca-se para a esquerda: ocorre precipitação de
e a solubilidade aparente diminui.