Explique o porquê alguns compostos do Grupo 2 são menos solúveis quando comparados aos seus análogos do Grupo 1, por exemplo NaOH e
.
Passo 1
O enunciado pede para entendermos por que, em geral, as hidróxidos do Grupo 2 são menos solúveis em água que os análogos do Grupo 1. O exemplo dado é
(muito solúvel) versus
(praticamente insolúvel). Aqui o conteúdo-chave é termoquímica de dissolução de sais iônicos: energia reticular (energia para separar o sólido em íons) versus energia de hidratação (energia liberada quando os íons interagem com a água).
Passo 2
Quando um sal iônico se dissolve ocorre basicamente duas etapas termodinâmicas:
- Separar os íons no estado cristalino, fornecendo a energia reticular
. - Hidratar cada íon, liberando energia de hidratação
.
A entalpia total de dissolução é
Para a dissolução ser fácil (solubilidade alta) geralmente queremos
ou pouco positivo, compensado pela entropia.
Passo 3
No caso de
, o cátion
tem carga
e raio iônico relativamente grande. Isso gera uma energia reticular moderada. Por outro lado, a hidratação de
e de
libera bastante energia, de modo que
e a dissolução é espontânea em água, resultando em alta solubilidade.
Passo 4
Para
, o cátion
tem carga
e raio iônico menor, o que leva a uma energia reticular muito mais negativa (isto é, o cristal é muito mais estável). Embora a hidratação de
seja também intensa, ela não compensa totalmente esse forte ancoramento cristalino. Esquematicamente:
enquanto
mas não o bastante para inverter o sinal de
.
Passo 5
Como consequência termodinâmica, a entalpia de dissolução de
permanece fortemente positiva ou pouco negativa, de forma que pouca substância se dissolve antes que o equilíbrio de solubilidade seja atingido. Isso corresponde a um produto de solubilidade
muito baixo, de onde decorre a aparência “insolúvel” do hidróxido de magnésio.
Resposta
A menor solubilidade de
em comparação com
deve-se ao fato de o cátion
gerar uma energia reticular muito maior (mais negativa) que não é plenamente compensada pela energia de hidratação, resultando em uma entalpia de dissolução pouco favorável (e, portanto, baixo
).