EXERCÍCIOS: Produto de solubilidade
Analise a solubilidade do
\mathrm{BaSO}_{4}, a uma mesma temperatura, em volumes iguais, nos seguintes solventes: Onde será maior a solubilidade do sulfato de bário? Justifique sua resposta.
a) em água pura
Analise a solubilidade do
\mathrm{BaSO}_{4}, a uma mesma temperatura, em volumes iguais, nos seguintes solventes: Onde será maior a solubilidade do sulfato de bário? Justifique sua resposta.
a) em água pura
Passo 1
O enunciado pede: determinar onde será maior a solubilidade do sulfato de bário (
) — aqui, especificamente na parte (a) — quando dissolvido em água pura, à mesma temperatura e em volumes iguais. Informação disponível: nenhuma espécie dissolvida já está presente no solvente (ou seja, água pura, sem
nem
pré-existentes).
Passo 2
Vamos escrever a reação de dissolução e entender as concentrações no equilíbrio. A dissolução do sólido segue a equação química:
Explicando com calma: o símbolo
é sólido e
significa íon em solução. Quando o sólido se dissolve, ele libera um íon
e um íon
para cada fórmula dissolvida. No equilíbrio, as concentrações desses íons ficam fixas e relacionam-se por uma constante chamada produto de solubilidade,
.
Passo 3
Definição do produto de solubilidade e do que é a solubilidade molar. O produto de solubilidade
é definido como o produto das concentrações dos íons no equilíbrio:
Aqui
é a concentração molar do íon
em mol·L^{-1} e
é a concentração molar do íon
em mol·L^{-1}. Em água pura, cada unidade de
dissolvida gera 1 mol de
e 1 mol de
. Se chamarmos a solubilidade molar de
(em mol·L^{-1}), então no equilíbrio:
Substituindo na expressão do
:
Portanto, para água pura:
Interpretação prática: sem íons comuns no solvente, a solubilidade molar é simplesmente a raiz quadrada do
.
Passo 4
Cálculo numérico aproximado (uso de tabela): o valor tabulado do produto de solubilidade do
a 25 ºC é aproximadamente
Aplicando a fórmula
:
Explicando o cálculo de raíz quadrada:
e
, então
.
Passo 5
Conversão para massa dissolvida por litro (opcional, para intuir quão pouco é): massa molar aproximada do
:
A massa dissolvida por litro é
:
Ou seja, em água pura, a solubilidade é muito baixa — da ordem de miligramas por litro (aqui alguns miligramésimos).
Passo 6
Justificativa qualitativa e ligação com outros casos (para você usar na prova). Em água pura não há nem
nem
iniciais, logo não ocorre efeito de íon comum que reduzisse a solubilidade. Por isso a expressão
dá a solubilidade máxima que o sal pode ter em água naquele
e temperatura. Se houvesse adição de um sal contendo
ou
, a solubilidade cairia (efeito do íon comum). Se houvesse adição de ácido forte, parte de
poderia ser protonada a
, diminuindo
e, portanto, aumentando a solubilidade — por isso em ácido o
pode dissolver-se mais que em água pura.
Resposta
Em água pura:
(≈
).