Aula 9 QA Classica KMB

7/31/2019 Aula 9 QA Classica KMB

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Equilbrio de solubilidade

Profa. Ktia Messias Bichinho

2010/2

UNIVERSIDADE FEDERAL DA PARABACentro de Cincias Exatas e da Natureza

Departamento de Qumica

Qumica Analtica Clssica


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Contedo

1. Solubilidade

2. Soluo saturada, insaturada e supersaturada3. Equilbrio de solubilidade4. Produto de solubilidade5. Produto de solubilidade e Kps6. Clculos Kps e solubilidade7. Fatores que afetam a solubilidade

UNIVERSIDADE FEDERAL DA PARABACentro de Cincias Exatas e da Natureza

Departamento de Qumica



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Solubilidade

A uma dada temperatura, existe uma quantidade

limite de uma dada substncia que se consegue

dissolver num determinado volume de solvente, e que

se denomina solubilidade dessa substncia nessesolvente. A solubilidade representada por S.

Por exemplo, temperatura de 25 C, possvel

dissolver cerca de 36 gramas de cloreto de sdio) em100 mL de gua, sendo, portanto 36 g/100 mL a

solubilidade do cloreto de sdio em gua.


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Classificao de solues

Solubilidade do soluto no solventeSaturada: contm a mxima quantidade de soluto dissolvido

em um dado volume de solvente a uma dadatemperatura.

Exemplos: acar possui solubilidade de 200g /100 mL ( 20C ).CaSO4 possui solubilidade de 0,2 g /100 mL ( 20C ).

Insaturada: contm uma quantidade de soluto dissolvido

inferior solubilidade possvel a uma dadatemperatura.

Supersaturada: contm mais soluto dissolvido e tende aprecipitar parte do soluto, formando umasoluo saturada.


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Equilbrio de Solubilidade

Considerando uma soluo saturada de cloreto de prata,

AgCl. Se continuarmos a adicionar AgCl a uma soluo saturada,

verificamos que h formao de precipitado, e passamos a teruma soluo heterognea com uma fase lquida e uma fase

slida. Nestas condies, ocorre um equilbrio entre estas duasfases, designado por equilbrio em solues saturadas de sais, eque, neste caso, pode ser representado por:

AgCl (s) AgCl (aq)

O momento em que a velocidade de dissoluo iguala-se

velocidade de precipitao, corresponde ao instante em que se

estabelece o equilbrio de solubilidade do sal em estudo.


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Equilbrio entre um eletrlitopouco solvel e os ons que esteeletrlito libera em soluo.

Ex: soluo de AgCl ocorrem os seguintes equilbrios:

AgCl (s) AgCl (aq) Ag+

(aq) + Cl-(aq)

Ks Kd

Kps = Ks.Kd


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MA(s)

MA(aq)

MA(aq)M+

M+M+

M+ M

+

A-A-

A-A-

A-

MA(s) MA(aq) M+ + A-

S0S = + [M+]

S0 = solubilidade intrnsecaou molecular

Obs: os haletos de prataagem como eletrlitos fracos,dissociando-se apenasparcialmente em gua.


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Exerccio 1Calcular a solubilidade do AgCl em gua destilada. Ks = 3,6 x 10-7.

Solubilidade = S = [AgCl(aq)] + [Ag+]

[Ag+] = [Cl-]

[Ag+] [Cl-] = Kps 1,82 x 10-10

[Ag+] = 1,82 x 10-10 = 1,35 x 10-5

Sabendo que S = 3,6 x 10-7

S = 1,35 x 10-5 + 3,6 x 10-7 = 1,38 10-5 mol L-1


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No entanto, a maioria dos sais pouco solveis encontra-seessencial e totalmente dissociado em solues aquosassaturadas.

Ba(IO3)2(s) = Ba2+(aq) + 2IO3-

2 23 2 3Ba(IO ) ( ) [Ba ][IO ]psK s K

2 2

3

3 2

[Ba ][IO ]

Ba(IO ) ( )K s

Obs: quando dizemos que um sal pouco solvel estcompletamente dissociado, no significa que todo o sal sedissolve. Ao contrrio, a pequena quantidade querealmente solubiliza dissocia-se totalmente.


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Constante do Produto de Solubilidade

Kps

MA(s)

MA(aq)

MA(aq)M+

M+M+

M+M+

A-A-

A-A-

A-

MA(s) M+(aq) + A

-(aq)

)(sMA

AM

a

aaKeq

][

]][[

sMA

AMKeq


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Kps

Exemplo 1. Soluo de Ba(IO3)2(s) ocorre o seguinte equilbrio:

Obs: Ba(IO3)2(s) estado padro a=1

Portanto, o equilbrio independe da quantidade de slido emcontato com a soluo.

)()( 23

32

sIOBa

IOBa

a

aaKeq

Kps= aBa2+ aIO3-

Ba(IO3)2(s) = Ba2+(aq) + 2IO3-


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KpsQuando o eletrlito pouco solvel e a fora inica baixa:

Kps = [Ba2+

][IO3-

]2

Exemplo 2: Ag2S 2Ag+ + 1S2-

Kps = [Ag+]2[S2-]1


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Importncia da solubilidade

As estalactites e estalagmites encontradas em

grutas e cavernas, no so mais do que equilbrios de

solubilidade entre os depsitos subterrneos,

constitudos essencialmente por carbonato de clcio(CaCO3), e as guas naturais, como por exemplo a gua

da chuva.

Outro exemplo o sulfato de brio (BaSO4), salinsolvel e opaco aos raios X, que usado em meios de

diagnstico de problemas do tubo digestivo.


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Princpio do produto de solubilidade

Em uma soluo saturada de um eletrlito pouco solvel,

o produto das concentraes molares dos ons (molL-1),

elevadas a potncias apropriadas constante, para uma

dada temperatura, independentemente de outros

eletrlitos presentes na soluo.(Nernst 1889)


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Produto de Solubilidade e Solubilidade

Ex.: AgCl

S representa a solubilidade (em molL-1) do AgCl em gua

1AgCl(s)1Ag+ + 1Cl-

Como um mol de Ag+ formado para cada mol de AgCl,

a S do AgCl = [Ag+] e sei que [Ag+] = [Cl-]:

Kps = [Ag+][Cl-]

Kps = S S

Kps = S2

KpsS


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Em geral, para sais moderadamente solveis:

)yx(yx

ps

yx

KS


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Ex. CaF2 Ca2+ + 2F-

Como um mol de Ca2+ formado para cada mol de

CaF2, a S do CaF2 = [Ca2+

] e [F-

] = 2S.

Kps = [Ca2+]1 [F-]2

Kps = S1 (2S)2 = 4S3

Kps

=

4S3

3

4

KpsS


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Clculo de Kps a partir da solubilidade

Exerccio 2. A solubilidade do AgCl a 25C 1,9x10-4 g por100 mL. Calcular seu Kps.

a) Escrever a equao inica para o equilbrio de solubilidade

AgCl(s) Ag+ + Cl-

b) Formular a expresso de Kps

Kps= [Ag+][Cl-]

c) Calcular as concentraes molares dos onsS = 1,9x10-4 g em 100 mL , ou seja, S =1,9x10-3 gL-1

Massa molar do AgCl = 143,32 g mol-1


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Exerccio 2. A solubilidade do AgCl a 25C 1,9x10-4 g por100 mL. Calcular seu Kps.

d) Massa molar do AgCl = 143,32 g mol-1

A solubilidade molarS ser:

S = [Ag+] = [Cl-] = 1,33x10-5 mol L-1

e) Substituir os valores na expresso do Kps

Kps = [Ag+][Cl-] = (1,33x10-5)2 = 1,82 x 10-10 (mol L-1)2

151033,1

32,1430019,0 molL


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Exerccio 3. A solubilidade do AgCl a 10oC 0,000089 g/100 mL.O peso molecular do AgCl 143,32 g mol-1. Qual a solubilidade

molar e o produto de solubilidade nesta temperatura?

a)n = massa(g) / mol(g) b) 6,21 x 10-7 mol 100 mLn = 8,9 x 10-5 / 143,32 mol 1000 mL

n = 6,21 x 10-7 mol S = 6,21 x 10-6 mol L-1

c) S = (Kps)

1/2

6,21 x 10

-6

= (Kps)

1/2

Kps = (6,21 x 10-6 )2

Kps = 3,86 x 10-11


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Exerccio 4. A solubilidade do Ag3PO4 0,20 mg por 100mL.Calcular seu Kps.

a) Ag3PO4 3Ag+ + PO4

3-

b) Kps = [Ag+]3 [PO4

3-]

c) 0,20 mg em 100mL ou 2x10-3 gL-1

d) Massa molar do Ag3PO4 = 419 g mol-1

16108,4

419

0020,0

molLS


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Exerccio 4. A solubilidade do Ag3PO4 0,20 mg por 100ml.Calcular seu Kps.

e) Lembrando, Ag3PO4 3Ag+ + PO4

3-

[Ag+] = 3 x 4,8x10-6 = 1,44x10-5

[PO43-] = 4,8x10-6

Kps = [Ag+]3[PO43-] = (1,44x10-5)3(4,8x10-6)

Kps Ag3PO4= 1,4x10-20 (mol L-1)4


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Clculo de solubilidade a partir de Kps

Exerccio 5.O produto de solubilidade do CaF2 4,0 x 10

-11. Calcule a

solubilidade S.

CaF2 Ca2+ + 2F-

S 2S

Kps = [Ca2+][F-]2 Kps = S . (2S)

2 Kps = 4S3

S = (4,0 x 10-11 /4)1/3 S = 2,2 x 10-4 mol L-1


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Kps e formao de precipitado

Kps de um eletrlito pouco solvel estabelece o critrio para a

formao de um precipitado.

Kps constante para uma dada temperatura.

Se o produto das concentraes molares dos ons, com

seus expoentes correspondentes (PI), menor que Kps a

soluo no est saturada, ou seja, no haver formao deprecipitado.


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Se PI < Kps , soluo no saturada, no haver ppt

Se PI = Kps , soluo saturada, no haver ppt

Se PI > Kps , forma-se ppt ou a soluo est supersaturada(metaestvel).

H precipitao do soluto quando o valor de KPS ultrapassado.


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Exerccio 6

O Kps para o BaSO4 1,0 x 10-10. Se em 1L de soluo existem

0,0010 mol de Ba2+ e 0,00010 mol de SO42- haver

precipitao de BaSO4?

Soluo:a) BaSO4 Ba

2+ + SO42-

b) KpsBaSO4= [Ba2+] [SO4

2-] = 1,0x10-10

c) Antes de alcanar o equilbrio:

[Ba2+

] = 1,0 x 10-3

[SO42-] = 1,0 x 10-4

d) PI = ( 1,0x10-3)(1,0x10-4) = 1,0x10-7

PI >> Kps=1,0x10-10 precipitar BaSO4


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Exerccio 7

Calcular a concentrao de on sulfeto necessria para iniciar a

precipitao de FeS em uma soluo 1,0x10-4 molL-1 em

Fe2+(Kps= 5x10-18).

Soluo:

a) FeS Fe2+ + S2-

b) Kps = [Fe2+] [S2-]

c) [Fe2+] = 1,0x10-4

d) [S2-] = Kps/1,0x10-4 = 5,0x10-14 saturao da soluo

Portanto, para precipitar FeS necessrio que a [S2-] > 5,0x10-14


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Fatores que afetam a solubilidade

1. Efeito da Presso

A presso sobre o equilbrio de solues noexerce efeito significativo e prtico, pois os lquidossofrem menos o efeito da presso do que gases.

Alm disso, em geral as solues sotrabalhadas sob presso atmosfrica.


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2. Efeito da Temperatura

O grau de dissociao de um sal solvelaumentar com o aumento da temperatura, em geral.Assim, a solubilidade molar aumentar.


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4. Efeito do pH

A solubilidade de precipitados contendo umnion com propriedades bsicas ou um ction compropriedades cidas ou ambos depende do pH.

Os precipitados que contm nions do tipo baseconjugada de um cido fraco so mais solveis em pH

mais baixo.


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5. Efeito do on comum

O efeito do on uma consequncia da Lei das Aodas Massas descrita no princpio de Le Chatelier.

O efeito do on comum responsvel pela reduoda solubilidade de um precipitado inico quando umcomposto solvel contendo um dos ons do precipitado adicionada soluo que est em equilbrio com o

precipitado.

Exemplo: a solubilidade do AgCl em soluo 1,0 x 10-3molL-1

em Cl- cerca de 100 vezes menor que em H2O.


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5. Efeito do on estranho

Medidas de solubilidade de diferenteseletrlitos pouco solveis indicam que a solubilidade

em soluo salina maior do que em gua.

Exemplo

AgCl e BaSO4 so mais solveis em soluo de KNO3 do

que em gua.


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Exerccios

7) Calcular a solubilidade molar do Mg(OH)2 em gua. R. 1,2 x 10-4

mol L-1.

8) Sabendo que a solubilidade molar S do Ba(IO3)2 7,32 x 10-4

mol L-1, calcule o produto de solubilidade, Kps. R. 1,57 x 10-9.

9) Sabendo que Kps 1,57 x 10-9, calcule a solubilidade molar S

do Ba(IO3)2. Quantos gramas de Ba(IO3)2 (487 g/mol) podem

ser dissolvidos em 500 mL de gua a 25C? R. 0,178g

10) Diferente da maioria dos sais, o sulfato de clcio dissocia-se

apenas parcialmente em soluo aquosa. Sabendo que Kd = 5,2

x 10-3 e que a constante do produto de solubilidade do sulfato de

clcio 2,6 x 10-5, calcule a solubilidade do CaSO4 em gua. R.1,01 x 10-2 mol L-1.

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