Um pouco de sal de cozinha foi colocado dentro de um copo contendo água. O sistema foi agitado até a completa dissolução do sal.
A agitação foi realizada para aumentar
a) A energia cinética média das moléculas de água.
b) A solubilidade do sal.
c) A velocidade de dissolução do sal.
d) O tempo de dissolução do sal.
e) Os espaços entre as moléculas de água.
A agitação foi realizada para aumentar
a) A energia cinética média das moléculas de água.
b) A solubilidade do sal.
c) A velocidade de dissolução do sal.
d) O tempo de dissolução do sal.
e) Os espaços entre as moléculas de água.
Passo 1
O enunciado dá a seguinte situação: um pouco de sal de cozinha foi colocado num copo com água e o sistema foi agitado até o sal dissolver completamente. A pergunta é: a agitação foi realizada para aumentar qual das alternativas abaixo?
a) A energia cinética média das moléculas de água.
b) A solubilidade do sal.
c) A velocidade de dissolução do sal.
d) O tempo de dissolução do sal.
e) Os espaços entre as moléculas de água.
a) A energia cinética média das moléculas de água.
b) A solubilidade do sal.
c) A velocidade de dissolução do sal.
d) O tempo de dissolução do sal.
e) Os espaços entre as moléculas de água.
Informações relevantes fornecidas: salt (soluto) + água (solvente); agitação mecânica (mexer) até dissolução completa. Não há indicação de aquecimento deliberado, mudança de pressão ou adição de outro solvente.
Passo 2
O que significa cada coisa, explicado devagarinho:
- Solubilidade: é a quantidade máxima de soluto que pode se dissolver no solvente numa dada temperatura e pressão, quando o sistema está em equilíbrio. Em outras palavras, é “quanto” consegue dissolver, não “quão rápido”.
- Velocidade de dissolução (ou taxa de dissolução): é a rapidez com que a massa de soluto passa do estado sólido para a solução (quanto de sal se dissolve por unidade de tempo). Isso diz respeito ao tempo necessário para dissolver, não à capacidade máxima.
- Energia cinética média das moléculas da água: está diretamente relacionada à temperatura. Se a temperatura sobe, a energia cinética média aumenta. Mexer com uma colher não aumenta substancialmente essa energia (a não ser aquecer propositalmente).
- Espaços entre moléculas de água: a estrutura do líquido pode fluctuar, mas “aumentar espaços” não é um efeito direto ou útil da agitação para dissolução em condições normais.
Resumo didático curto: solubilidade = quanto pode dissolver (equilíbrio); velocidade de dissolução = quão rápido atinge a dissolução.
Passo 3
Fatores que afetam solubilidade versus fatores que afetam velocidade de dissolução:
- Solubilidade depende principalmente de temperatura (para sólidos em líquido, normalmente aumenta com T), natureza do soluto/solvente e, no caso de gases, pressão. Agitação, por si só, não altera a solubilidade significativamente.
- Velocidade de dissolução depende de:
- Área de superfície do soluto (um pó dissolve mais rápido que um bloco).
- Gradiente de concentração entre a superfície do sólido e o líquido bulk (maior diferença → maior taxa).
- Espessura da camada limite (a região junto à superfície onde a mistura é lenta). Agitação reduz essa camada limite.
- Temperatura (aumenta a difusão e usualmente a taxa).
- Agitação/revogação: aumenta taxa ao renovar o solvente junto à superfície e reduzir a espessura da camada limite; pode também fragmentar o sólido, aumentando a área.
Passo 4
Uma pequena fórmula útil (só para dar intuição — não precisa decorar detalhes): a equação de Noyes–Whitney descreve a taxa de dissolução de um sólido:
onde:
-
é a massa que se dissolve por unidade de tempo (taxa de dissolução); -
é o coeficiente de transferência de massa (quanto mais eficiente a remoção do soluto dissolvido, maior ); -
é a área da superfície do sólido exposta ao solvente; -
é a concentração do soluto na superfície (próxima à saturação local); -
é a concentração no volume bulk do líquido.
Explicando: agitação aumenta
(porque renova o líquido junto à superfície) e pode aumentar
(se fragmentar o soluto). Logo, a agitação aumenta
, a velocidade de dissolução.
Passo 5
Aplicando isso às alternativas:
- a) A energia cinética média das moléculas de água — isso corresponde basicamente à temperatura. Agitar com uma colher não aumenta significativamente a energia cinética média (a menos que haja aquecimento). Então a agitação não foi feita para aumentar isso.
- b) A solubilidade do sal — solubilidade é um valor de equilíbrio que depende principalmente de temperatura; agitação não altera a solubilidade (não altera quanto o solvente pode dissolver no equilíbrio). Portanto não.
- c) A velocidade de dissolução do sal — agitação reduz a camada limite, renova o solvente em contato com o sal e pode aumentar a área efetiva; tudo isso aumenta a taxa de dissolução. Esta alternativa está coerente com o efeito conhecido da agitação.
- d) O tempo de dissolução do sal — tempo de dissolução é inverso à velocidade: aumentar o tempo significaria tornar a dissolução mais lenta. Agitação costuma diminuir o tempo necessário (ou seja, acelera, não aumenta o tempo). Então a alternativa d está errada na forma como está escrita.
- e) Os espaços entre as moléculas de água — agitação não “abre espaços” de forma relevante; isso não é uma descrição física correta do efeito desejado.
Passo 6
Conclusão lógica didática: o propósito de agitar a solução era tornar o sal se dissolver mais depressa, isto é, aumentar a velocidade (taxa) de dissolução. Dá pra pensar assim: mexer é como “trocar o líquido sujo por líquido limpo” junto ao sal, permitindo que mais sal passe para a solução por segundo.
Força aí — essa é a ideia que cai sempre nas provas: agitação aumenta a velocidade de dissolução, não a solubilidade nem a energia térmica.
Resposta
c)