- Qual dos seguintes em cada par é provavelmente o mais solúvel em água: (a) CO , ou
; (b) benzeno
ou fenol
? Explique sua resposta em cada caso.
Passo 1
O exercício apresenta duas comparações e pede que eu escolha, em cada par, qual é provavelmente o mais solúvel em água e justifique:
- (a) comparar
e ; - (b) comparar benzeno
e fenol .
Informações relevantes fornecidas pelo enunciado:
- São os pares de substâncias que devo comparar quanto à solubilidade em água.
- Não há valores numéricos no enunciado — espera-se uma justificativa qualitativa baseada nas propriedades das moléculas.
Passo 2
Conceito-chave: “Like dissolves like” (semelhante dissolve semelhante).
- Explicação didática: a solubilidade depende da afinidade entre soluto e solvente. Água é um solvente polar que forma ligações de hidrogênio e fortes interações íon-dipolo. Substâncias iônicas ou polares que interagem bem com água tendem a ser solúveis; substâncias apolares não interagem bem e tendem a ser pouco solúveis.
- O que é polaridade e por que importa: uma molécula polar tem separação de cargas (dipolo) que permite interações elétricas com as moléculas de água. Moléculas apolares não formam essas interações e ficam “repelidas” pela rede de água.
- Outro conceito importante: para sais iônicos, a dissolução envolve ruptura da rede cristalina (energia consumida, chamada energia reticular) e formação de hidratação (liberação de energia ao interagir com água). Se a energia de hidratação compensa suficientemente a energia reticular, o sal dissolve bem.
Passo 3
Analisando o par (a):
versus
.
- Natureza de
: é um sal iônico formado por e . A equação simplificada da dissolução é
Água estabiliza esses íons por interações íon-dipolo fortes e pela solvatração/hidratação (moléculas de água orientam suas extremidades parcialmente negativas/positivas para os íons).
- Consequência prática: sais como
costumam ser muito solúveis em água quando a energia de hidratação supera a energia reticular. Além disso, é higroscópico e libera calor ao dissolver — sinais de boa solubilidade. - Natureza de
: é uma molécula neutra, diatômica, com dipolo muito pequeno (quase apolar comparado a água) e é um gás à temperatura ambiente. Gases apolares ou pouco polares têm solubilidade limitada em água; sua dissolução segue a lei de Henry e é geralmente baixa. - Conclusão para (a): como água favorece íons e moléculas polares,
(iônico) é muito mais solúvel em água do que (molécula neutra/ gasosa com baixa interação com água).
Passo 4
Analisando o par (b):
(benzeno) versus
(fenol).
- Estrutura e polaridade:
- Benzeno é um anel aromático inteiramente constituído por ligações C–H e C–C; é essencialmente apolar e não pode formar ligações de hidrogênio com água. Por isso, benzeno tem baixa solubilidade em água.
- Fenol tem o mesmo anel aromático, mas possui o grupo funcional
ligado ao anel. Esse grupo é polar e pode tanto doar quanto aceitar ligações de hidrogênio com moléculas de água.
- Importância das ligações de hidrogênio: quando um soluto pode formar ligações de hidrogênio com água, a interação soluto–solvente aumenta muito, elevando a solubilidade.
- Ionização parcial do fenol: fenol é um ácido fraco com
da ordem de . Isso significa que em solução aquosa e dependendo do pH, uma parte do fenol pode se desprotonar formando o íon fenolato . O ânion é mais solúvel por ser carregado (interações íon-dipolo com água). Mesmo em pH neutro a solubilidade do fenol é maior que a do benzeno devido ao e à capacidade de formar ligações de hidrogênio. - Conclusão para (b): fenol
é muito mais solúvel em água que o benzeno por causa do grupo (polaridade, ligações de hidrogênio e possibilidade de ionização parcial).
Passo 5
Resumo pedagógico (como “fazer na prova”):
- Identifique a natureza das substâncias: iônica vs molecular; polar vs apolar; presença de grupos formadores de ligações de hidrogênio (
, , etc.). - Lembre: água solubiliza bem íons e moléculas polares que podem formar ligações de hidrogênio. Substâncias apolares (hidrocarbonetos) são pouco solúveis.
- Para sais, escreva a equação de dissociação e pense em energia reticular versus energia de hidratação.
- Para compostos orgânicos, destaque grupos funcionais polares e possíveis ionizações (ver
).
Resposta
(a)
(b)
(b)