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:
  • 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 20\circC para 80\circC, 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
\text{NaCl}_{(s)} \rightleftharpoons \text{Na}^+ + \text{Cl}^-
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):
  • Pressão: na engarrafadora aplica-se alta pressão de C O_{2}, forçando o gás a se dissolver no líquido.
  • Temperatura: ao abrir a garrafa e deixar o refrigerante esquentar, a solubilidade de C O_{2} cai, formando bolhas que sobem e escapam.
  • Natureza: C O_{2} é um gás polarizável e forma ligeiras interações com água (até gera H_{2}C O_{3}), 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 l^{-}.
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 O_{2} em água mantém-se mais dissolvido sob alta pressão e temperatura baixa, mas escapa ao aquecer ou baixar a pressão.

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