8- Que fatores afetam a solubilidade de uma substância sólida em um líquido. Como esses fatores afetam a solubilidade de um gás em um líquido. Explique esse comportamento em ambas as situações a nível molecular. Coloque pelo menos um exemplo para cada situação.
Passo 1
O enunciado pede para identificar e explicar os principais fatores que afetam a solubilidade de um sólido em um líquido e, em seguida, como esses mesmos fatores agem na solubilidade de um gás em um líquido. O conteúdo envolve interações intermoleculares (ligações iônicas, dipolo–dipolo, pontes de hidrogênio), termodinâmica qualitativa (efeito da temperatura) e princípios de Henry (efeito da pressão sobre gases).
Passo 2
Fatores que afetam a solubilidade de um sólido em um líquido e explicação a nível molecular:
- Natureza do soluto e do solvente: “semelhante dissolve semelhante”. Sólidos iônicos se dispersam em solventes polares porque as moléculas de solvente estabilizam íons pela solvatização; sólidos não polares só se dissolvem bem em solventes não polares por forças de dispersão.
- Temperatura: em geral, ao aumentar a temperatura, a energia cinética das moléculas do solvente cresce, favorecendo a ruptura do retículo cristalino do soluto e permitindo mais interações soluto–solvente.
- pH ou íon comum (em sólidos que se ionizam em solução): mudanças de pH podem deslocar equilíbrios de dissociação; a presença de um íon já existente em solução diminui a solubilidade via princípio de Le Chatelier.
Passo 3
Exemplo para sólido em líquido
O cloreto de sódio em água:
O cloreto de sódio em água:
- Natureza: NaCl (sólido iônico) interage fortemente com moléculas de água (solvente polar). Cada íon Na+ e Cl– fica cercado por moléculas de água (solvatação), quebrando o retículo cristalino.
- Temperatura: aumentando de
C para C, a solubilidade de NaCl aumenta ligeiramente porque mais água consegue romper as ligações iônicas. - Íon comum: se há Cl– extra (por exemplo, adicionando HCl), a solubilidade de NaCl cai, pois o equilíbrio
é deslocado para o sólido.
Passo 4
Fatores que afetam a solubilidade de um gás em um líquido e explicação a nível molecular:
- Pressão parcial do gás acima do líquido: segundo a lei de Henry, a concentração de gás dissolvido é diretamente proporcional à pressão parcial. Aumentar a pressão comprime mais moléculas de gás contra a interface, elevando as colisões e a dissolução.
- Temperatura: ao aumentar a temperatura, as moléculas de solvente têm maior energia e tendem a expulsar as moléculas de gás (efeito endotérmico de liberação do gás), reduzindo a solubilidade.
- Natureza do gás e do solvente: gases polares (ou que podem formar ligações de hidrogênio) se dissolvem melhor em solventes polares do que gases apolares.
Passo 5
Exemplo para gás em líquido
Dióxido de carbono em água (refrigerante):
Dióxido de carbono em água (refrigerante):
- Pressão: na engarrafadora aplica-se alta pressão de C
, forçando o gás a se dissolver no líquido. - Temperatura: ao abrir a garrafa e deixar o refrigerante esquentar, a solubilidade de C
cai, formando bolhas que sobem e escapam. - Natureza: C
é um gás polarizável e forma ligeiras interações com água (até gera C ), mas sua solubilidade decresce muito com o aumento de temperatura.
Resposta
Fatores que aumentam a solubilidade de sólidos: semelhança de polaridade, aumento de temperatura (quebra do retículo), pH adequado ou ausência de íon comum. Exemplo: NaCl em água aumenta de solubilidade com a temperatura e sofre efeito de íon comum se adicionarmos C
.
Fatores que aumentam a solubilidade de gases: alta pressão parcial do gás (lei de Henry), baixa temperatura (menos energia para expulsar o gás) e natureza do gás/solvente compatível. Exemplo: C
em água mantém-se mais dissolvido sob alta pressão e temperatura baixa, mas escapa ao aquecer ou baixar a pressão.