Qual dos sólidos a seguir, em solução saturada, produz soluções mais alcalinas:
?
Passo 1
O enunciado pergunta qual dos sólidos
,
ou
, quando colocado em água até que a solução fique saturada, produzirá a solução mais alcalina.
Informações relevantes dadas pelo enunciado:
Informações relevantes dadas pelo enunciado:
- Os sólidos são hidróxidos trivalentes que se dissolvem de forma muito limitada em água segundo a reação genérica
- A questão quer comparar o caráter alcalino das soluções saturadas, ou seja, comparar as concentrações de
(ou o pH) nas soluções de saturação desses sólidos.
Passo 2
Conceito-chave: produto de solubilidade (
).
Explanação didática: para um sólido pouco solúvel que se dissocia segundo , o
é definido por
Explanação didática: para um sólido pouco solúvel que se dissocia segundo
Aqui
é a concentração molar do cátion
na solução saturada e
é a concentração molar de hidróxido. O
é um número (típico de tabelas) que quantifica quão solúvel é o sólido: quanto maior
, mais solúvel é o hidróxido.
Passo 3
Relação entre solubilidade e
.
Se a solubilidade molar do hidróxido for (isto é,
na solução saturada), então cada mol de
libera
mols de
, logo
Se a solubilidade molar do hidróxido for
Substituindo na expressão de
obtemos
Isolando
e depois
:
Importante tirar a conclusão didática:
é proporcional a
. Portanto, quanto maior for o
do hidróxido, maior será a concentração de
na solução saturada — e, assim, mais alcalina será a solução.
Passo 4
Relação com pH/pOH (como comparar alcalinidade).
Definições úteis:
Definições úteis:
Maior
significa menor
e, portanto, maior
. Para comparar qual solução é mais alcalina basta comparar os respectivos
: o maior
implica maior
e maior
.
Passo 5
Aplicando com valores tabelados (ilustrativo).
Valores típicos de encontrados em tabelas (valores aproximados, só para comparação qualitativa/quantitativa):
Valores típicos de
-
. -
. -
.
Vamos calcular passo a passo
para cada um usando a fórmula do Passo 3.
Para
:
Para
:
Para
:
Observação importante e empática: esses pH calculados são apenas ilustrativos com
tabelado e considerando somente a dissolução simples. Na prática, íons
(especialmente
e
) hidrolisam a água e podem acidificar a solução ainda mais; complexação e condições experimentais também interferem. Mesmo assim, para comparar qual sólido gera a solução mais alcalina pela dissolução em si, basta comparar os
, e os cálculos acima dão a ordem clara.
Passo 6
Conclusão da comparação e dica prática para prova.
- Regra prática que salva em prova: escreva a reação de dissolução, escreva
, ponha e use . Mostre que . Assim, quem tiver o maior dá a maior e, logo, a solução mais alcalina. - Usando essa regra e os
tabelados, a ordem de alcalinidade é: