Como calcular a solubilidade molar

Escrito por jack brubaker | Traduzido por sergio mosquim junior
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Como calcular a solubilidade molar
A solubilidade molar está relacionada com o Ksp (Creatas Images/Creatas/Getty Images)

Quando os compostos feitos de um metal ou não metal, referidos como compostos iônicos, dissolvem em água, eles sofrem um processo chamado de "dissociação", no qual o composto se quebra em seus íons respectivos ( veja o terceiro parágrafo da primeira referência). O cloreto de cálcio, CaCl2, por exemplo, se dissociará em Ca(2+) e um par de Cl(-). Entretanto, muitos compostos exibem solubilidade limitada em água, isto é, uma certa quantidade do composto irá dissociar e o resto continuará como sólido. Os químicos expressam este processo com expressões de equilíbrio e a amplitude da dissociação de um material é expressa por uma constante de solubilidade, ou Ksp (veja a segunda referência). Os valores de Ksp são determinados através da solubilidade molar de um composto. Portanto, se você conhece o Ksp de uma substância qualquer, é possível inverter as contas para determinar sua solubilidade molar.

Nível de dificuldade:
Desafiante

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Instruções

  1. 1

    Escreva uma expressão balanceada do equilíbrio para a dissociação do composto cuja solubilidade molar deseja-se calcular. Por exemplo, a expressão de equilíbrio para o hidróxido de cálcio, Ca(OH)2, seria Ca(OH)2 <---> Ca(2+) + 2 OH(-).

  2. 2

    Encontre o valor do Ksp para o composto em questão. Vários sites, como os dados na seção de leituras adicionais, dão esta informação na forma de uma tabela. Neste caso, o hidróxido de cálcio exibe um Ksp de 7,9 x 10^-6.

  3. 3

    Escreva uma expressão do Ksp para a reação de equilíbrio escrita no passo 1. Para um composto geral AnBm, onde n e m representam os subscritos dos elementos A e B, a expressão toma a forma AnBm <---> nA(m+) + mB(n-). A expressão do Ksp então se torna Ksp = [A(m+)]^n * [B(n-)]^m (veja o sexto slide da terceira referência), onde os colchetes ao quadrado denotam a concentração em unidades molares por litro e o símbolo ^ representa um expoente. Portanto, para a expressão no passo 1, Ca(OH)2, Ksp = [Ca(2+)] * [OH(-)]^2.

  4. 4

    Coloque o valor "x" para o equilíbrio de um dos íons. Tecnicamente, você pode colocar este valor em qualquer íon, mas os químicos geralmente o colocam para o íon com o menor coeficiente na equação balanceada. No caso do hidróxido de cálcio, o Ca(2+) exibe um coeficiente de um, e, portanto, o x representa sua concentração. De acordo com a equação balanceada no passo 1, a dissociação do hidróxido de cálcio produz dois íons hidróxidos para cada íon de cálcio. Desta maneira, a concentração de OH(-) se torna "2x".

  5. 5

    Substitua os valores de "x" do passo 4 na expressão do Ksp do passo 3 e iguale este ao valor do Ksp encontrado no passo 2. Para o hidróxido de cálcio, Ksp = [Ca(2+)] * [OH(-)]^2 = x * (2x)^2 = 7.9 x 10^-6. Simplificando, a expressão fica 4x^3 = 7.9 x 10^-6.

  6. 6

    Resolva a expressão do passo anterior para o x. No exemplo, divida primeiro ambos os lados por 4 para dar x^3=2,0 x 10^-6. Depois, extraia a raiz cúbica dos dois lados para dar x = 0,013.

  7. 7

    Determine a solubilidade molar estabelecendo a proporção entre os coeficientes do íon que foi representado por x e o composto inicial da expressão do equilíbrio no passo 1 e multiplique esta proporção por x. Para o exemplo representado aqui, x representava Ca(2+) e os coeficientes de Ca(2+) e Ca(OH)2 ambos eram 1. Portanto, a razão molar entre Ca(OH)2 e Ca(2+) é 1:1 ou 1/1. A solubilidade molar do Ca(OH)2, consequentemente, é 0,013 x 1/1 = 1,013.

Dicas & Advertências

  • Esteja atento que a solubilidade de qualquer composto em um solvente sempre depende da temperatura. Geralmente a solubilidade aumenta com o incremento da temperatura. Desta maneira, qualquer solubilidade medida ou calculada deve incluir informações sobre a temperatura sobre a qual o dado foi coletado.

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