A solubilidade em quantidade de substância (
)de iodato de cobre(II) (
) irá aumentar quando a esta solução aquosa for adicionado
a) nitrato de sódio.
b) iodato de potássio.
c) glicose.
d) acetato de cobre(II).
a) nitrato de sódio.
b) iodato de potássio.
c) glicose.
d) acetato de cobre(II).
Passo 1
O enunciado pergunta: qual das substâncias, ao ser adicionada a uma solução aquosa de iodato de cobre(II), fará a solubilidade em quantidade de substância (mol L^{-1}) de
aumentar? As alternativas são:
a) nitrato de sódio.
b) iodato de potássio.
c) glicose.
d) acetato de cobre(II).
a) nitrato de sódio.
b) iodato de potássio.
c) glicose.
d) acetato de cobre(II).
Informações importantes fornecidas (ou óbvias a partir do composto): ao dissolver-se,
libera íons
e
. Vamos usar isso para analisar efeito de cada adição.
Passo 2
Entendendo a solubilidade e o produto de solubilidade
. A dissolução é:
O produto de solubilidade é definido em termos das atividades, mas para explicações básicas usamos concentrações:
Se a solubilidade em água pura for
(mol L^{-1} de
dissolvido), então as concentrações em equilíbrio são
e
. Substituindo:
Isto mostra como
se relaciona com
: se algo altera as concentrações de
ou
,
muda para manter
.
Passo 3
Efeito de íon comum (regra prática que sempre funciona em prova). Se adicionamos um sal que libera um íon já presente no equilíbrio, o excesso desse íon desloca o equilíbrio no sentido da formação do sólido (lei de Le Châtelier), reduzindo a solubilidade. Matematicamente, suponha que adicionamos uma concentração inicial
de
(por exemplo, via
). A nova condição de equilíbrio para a solubilidade
satisfaz:
Se
for muito maior que
, então aproximadamente
ou seja, quanto maior
, menor
. O mesmo raciocínio vale se adicionarmos
(por exemplo,
em solução): o aumento de
também diminui
. Conclusão imediata: adicionar
(alternativa b) ou uma fonte de
como acetato de cobre(II) (alternativa d) tende a diminuir a solubilidade por efeito de íon comum.
Passo 4
Efeito de eletrólitos não com íon comum (por exemplo,
). Mesmo quando não há íon comum, a presença de um eletrólito forte altera a “força iónica” da solução. Isso afeta os coeficientes de atividade
dos íons: as atividades são
. O
verdadeiro é em termos de atividades:
Quando adicionamos um eletrólito forte como
, geralmente a força iónica aumenta e os coeficientes de atividade
diminuem (íons “se sentem” menos ativos devido ao ambiente iónico). Para manter
constante, as concentrações
e
devem aumentar; isto é, a solubilidade em termos de concentração (mol L^{-1}) aumenta — efeito conhecido como “salting in” (ou, mais formalmente, redução das atividades permite maiores concentrações em equilíbrio). Na prática em provas introdutórias: um eletrólito que não fornece íon comum tende a aumentar ligeiramente a solubilidade aparente. Portanto
(alternativa a) é um candidato a aumentar a solubilidade.
Passo 5
Efeito de espécies não iônicas (glicose) e complexação fraca. A glicose não se dissocia em íons, logo não aumenta a força iónica da solução; não há íon comum; portanto não causa o mesmo efeito de “salting in” que um eletrólito. Glicose pode interagir por efeitos coligativos ou formar complexos muito fracos com íons metais, mas em condições típicas aquosas essas interações são desprezíveis para alterar significativamente a solubilidade iónica de um sal pouco solúvel. Assim, glicose (alternativa c) não aumenta de forma relevante a solubilidade molar de
.
Observação sobre acetato: apesar de o acetato poder coordenar ligeiramente
, em geral a adição de acetato de cobre(II) aumenta
livre (além de possíveis complexos), e por efeito de íon comum a tendência dominante é redução da solubilidade, não um aumento apreciável. Em prova básica, trate acetato de cobre(II) como fonte de íon comum
.
Passo 6
Resumo e conclusão lógica para a prova (dica prática):
- Se a substância adicionada fornece um íon comum (
ou ), solubilidade diminui (efeito de íon comum). => elimina b) e d). - Se a substância é eletrólito forte sem íon comum (
), ela aumenta a força iônica, reduz coeficientes de atividade e, portanto, permite maior solubilidade em termos de concentrações => aumenta a solubilidade. => alternativa a). - Se for um soluto não iônico (glicose), efeito desprezível. => elimina c).
Resposta
a) nitrato de sódio.