A solubilidade de LiOH em água é
. Explique a diferença de solubilidade entre LiOH e
.
Passo 1
O enunciado diz que a solubilidade de LiOH em água é
g para cada
,mL, mas Mg(OH)
praticamente não se dissolve. Vamos estudar isso usando o conteúdo de solubilidade de compostos iônicos, em particular as energias de rede cristalina e de solvatação (hidratação), além do conceito de energia livre de dissolução.
Passo 2
Quando um sal iônico se dissolve em água, ocorrem duas etapas principais:
- quebra do retículo cristalino, que requer energia (energia de rede,
); - hidratação dos íons, que libera energia (energia de solvatação,
).
A condicionante termodinâmica é a variação de energia livre de Gibbs da dissolução,
onde
é a variação de entropia. Para que o sal seja solúvel, normalmente queremos
.
Passo 3
A energia de rede depende das cargas dos íons e da distância entre eles. Pela aproximação de Born–Landé, temos
em que
e
são as cargas dos íons e
,
seus raios iônicos. No LiOH,
e
; em Mg(OH)
,
e
(cada Mg
interage com dois OH
). Assim, Mg(OH)
apresenta energia de rede muito maior que LiOH.
Passo 4
A energia de solvatação também cresce com a carga e diminui com o raio do íon, em termos gerais
O cation Mg
tem densidade de carga alta e, isoladamente, alta energia de hidratação. Contudo, mesmo somando a hidratação de Mg
mais a de dois OH
, essa energia liberada não compensa totalmente a enorme energia de rede de Mg(OH)
. No caso do LiOH, a energia de rede é menor e a hidratação de Li
e OH
é suficiente para tornar
.
Passo 5
Como consequência, LiOH se dissolve com facilidade (solubilidade alta), enquanto Mg(OH)
tem
para a dissolução em condições normais e, portanto, baixa solubilidade (K
, resultando em concentração de íons muito pequena em equilíbrio).
Resposta
A diferença de solubilidade se deve ao fato de Mg(OH)
ter íon Mg
com carga dupla, o que gera uma energia de rede cristalina muito alta que não é compensada pela energia de hidratação, tornando a dissolução termodinamicamente desfavorável, ao contrário de LiOH.