O iodo é quase insolúvel em água, mas se dissolve prontamente numa solução aquosa de KI. Explique o motivo desse comportamento.
Passo 1
O enunciado dá as seguintes informações e pede o que segue:
- Informação: o iodo molecular,
, é quase insolúvel em água. - Informação:
dissolve prontamente numa solução aquosa de . - Pergunta: explique por que
se comporta assim — ou seja, por que é pouco solúvel em água pura, mas se dissolve quando há .
Passo 2
Por que
é pouco solúvel em água pura. Conceitos e raciocínio passo a passo:
- Estrutura:
é uma molécula apolar formada por dois átomos de iodo ligados entre si. - Forças intermoleculares: moléculas apolares são mantidas juntas principalmente por forças de dispersão (forças de London), que são fracas e pouco favoráveis para interação com moléculas polares.
- Água: a água é um solvente muito polar e forma fortes interações de dipolo e ligações de hidrogénio entre si e com solutos polares ou iônicos.
- Princípio qualitativo: “semelhante dissolve semelhante” — solventes polares dissolvem bem solutos polares ou iônicos; solvents apolares dissolvem melhor solutos apolares.
- Conclusão deste passo: como
é apolar e a água é polar, as interações água– não compensam a energia necessária para separar as moléculas de água e acomodar ; portanto, a solubilidade de em água é muito baixa.
Passo 3
O que ocorre quando adicionamos
à água. Dissociação iônica:
-
em água se dissocia quase totalmente em íons:
- Assim, numa solução aquosa de
há uma concentração significativa de livre dissolvido.
Passo 4
Reação química chave entre
e
. Formação do íon poli-iodeto:
- O íon iodeto
doa densidade eletrônica para a molécula , formando o triiodeto:
- Este equilíbrio significa que quando
entra em contato com ele reage parcialmente para dar . - Mecanisticamente, podemos imaginar que
coordena-se a formando um complexo que é melhor descrito pelo ânion linear (existem estruturas de ressonância, mas não precisamos aprofundar aqui).
Passo 5
Por que
é solúvel em água (o que explica a “solubilização” do iodo):
-
é um íon (carga negativa) e, portanto, interage fortemente com moléculas de água por forças íon–dipolo. - O cátion
da dissociação do atua como contra-íon, formando pares iônicos solvados . - A solvatação (hidração) desses íons pela água libera energia suficiente para estabilizar
no solvente e compensar a energia associada à formação do íon. - Consequência prática:
“some” da fase molecular porque é convertido em , que é muito mais solúvel em água do que isolado.
Passo 6
Raciocínio termodinâmico e de equilíbrio (Le Chatelier) — por que mais
continua a dissolver:
- A formação de
remove livre da fase aquosa, deslocando o equilíbrio de dissolução para mais dissolução (ou, dito de outra forma, a reação de complexação consome ). - Em termos de energia livre, a combinação da formação do íon
com a hidração dos íons resulta em um estado mais estável (energia livre menor) do que ter apenas disperso na água. - Portanto, a presença de
favorece a dissolução aparente de muito mais iodo do que ocorreria em água pura.
Passo 7
Observações úteis e exemplos práticos (para lembrar na prova):
- Qualquer fonte de
(por exemplo, ou ) tem efeito semelhante: o importante é haver para formar . - Esse comportamento é explorado em química analítica e em formulações como a solução de Lugol (solução de
em ), que aparece de cor marrom/avermelhada devido ao . - Uma frase chave para decorar: “O iodeto converte o
molecular no íon solúvel , cuja solvatação pela água torna o iodo efetivamente solúvel.”
Resposta
Porque o
molecular é apolar e pouco compatível com o solvente polar água, tornando-o pouco solúvel em água pura; mas em solução de
há
livre que reage com
formando o íon triiodeto
pela reação
, e esse íon é solúvel em água graças à forte solvatação íon–dipolo (com o contra-íon
), o que faz com que muito mais iodo se dissolva.