Exercícios Resolvidos de Misturas e solubilidade

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Enunciado

Nas salinas, o cloreto de sódio é obtido pela evaporação da água do mar a 30°C, aproximadamente.

a) Um volume de água do mar é evaporado até o aparecimento de NaCl sólido. Qual é a concentração de NaCl na solução resultante? Justifique a resposta.

b) Qual o volume de água do mar que deve ser evaporado completamente para a produção de 1,00 kg de NaCl sólido?

Dados:

– Massa molar do NaCl = 58,4 g/mol

– Solubilidade do NaCl em água, a 30 °C = 6,16 mol/L, que corresponde a 360 g/L

– Concentração do NaCl na água do mar = 0,43 mol/L, que corresponde a 25 g/L

– Densidade da água do mar a 30 °C = 1,03   g / c m 3

– Densidade da água pura a 30 °C = 0,9956   g / c m 3

Passo 1

a) Para chegarmos no aparecimento de NaCl sólido, precisamos ter mais soluto do que o solvente consegue solubilizar. Sabemos que a solubilidade é o máximo de soluto que um solvente consegue solubilizar a uma certa temperatura e pressão, né?

Para cristalizarmos o NaCl, então, precisamos diminuir a quantidade de solvente a tal ponto que obteremos mais do que 6,16 mol/L de NaCl em solução. Quando isso acontecer, a quantidade de sal que não for solvatada vai cristalizar e formar o sólido, também chamado corpo de fundo.

A solução resultante, porém, continua saturada, ou seja: com 6,16 mol de NaCl /L de água (ou 360g/L).

Passo 2

b) A solubilidade do NaCl em água é 360g/L. Isso quer dizer que cada litro de água consegue dissolver 360g de NaCl.

Partindo de uma solução saturada: se evaporamos 1L de água do mar, teremos 1L a menos para solubilizar o NaCl, o que quer dizer 360g de NaCl que não terão como ser solvatados. Ou seja, a cada 1L de água do mar evaporada, 360g de NaCl precipitam em uma solução saturada!

Para precipitarmos 1kg de sal de uma solução saturada, precisaremos de:

1 k g 360 g .   1 L = 2,78   L  

Porém, como a concentração de sal na água do mar é 0,43 mol/L, ainda precisamos evaporar uma certa quantidade de água para transformar essa solução em uma solução saturada...

Usando a regra de diluição:

M 1 V 1 = M 2 V 2

6,16 m o l L .   1 L =   0,43 m o l L .   V 2

V 2 = 14,32   L

Ou seja, para produzir 1L de solução saturada de NaCl, precisamos evaporar 14,32 - 1 = 13,32   L de água do mar.

Como precisamos produzir e evaporar 2,78L de solução saturada, vamos ter que evaporar:

13,32 L   .   2 , 78 ⏟ p a r a   p r o d u z i r   2,78 L   d e   s o l u ç ã o   s a t u r a d a + 2,78 L ⏟ p a r a   e v a p o r a r   a   s o l u ç ã o   s a t u r a d a   e   p r e c i p i t a r   o   s a l = 39,8   L

No final, então, teremos que evaporar aproximadamente 40L de água do mar.

Resposta

  1. A solução resultante é uma solução saturada: 360g de NaCl/L de água.
  2. Precisamos evaporar 40 L de água do mar.

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