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Solubilidade ou coeficiente de solubilidade é o nome dado à máxima quantidade de uma substância que conseguimos dissolver em uma quantidade específica de solvente, a uma dada pressão e temperatura, formando uma solução estável. Vamos entender os efeitos da temperatura e da pressão na solubilidade de gases em líquidos: Efeito da temperatura É difícil generalizar o comportamento da dissolução de gases em água como função da temperatura. Podemos dizer, contudo, que geralmente ocorre uma diminuição da solubilidade do gás em água quando a temperatura aumenta. Em mares e rios, os despejos de água quente feitos por indústrias provocam a chamada poluição térmica, ou seja, um aumento da temperatura da água. Mesmo um aumento relativamente pequeno de temperatura pode provocar grande mortalidade de peixes por causar redução da solubilidade do oxigênio em água. Efeito da Pressão É verificado experimentalmente que a pressão parcial de um gás influencia diretamente a sua solubilidade em água. A solubilidade de um gás em um líquido, à temperatura constante, é proporcional à pressão do gás. Essa é a chamada Lei de Henry.O aumento da pressão do gás provocará um aumento na sua concentração dissolvida, por exemplo, em água. Caso o gás reaja com a água, isso provocará um deslocamento do equilíbrio da reação entre ambos. Uma observação a ser feita é que, quanto menor a pressão parcial do CO2 sobre o líquido, menor a tendência desse composto de permanecer dissolvido. Um exemplo do efeito da pressão, é o que ocorre aos mergulhadores, se um mergulhador que esteja a razoável profundidade voltar à superfície muito rapidamente, a brusca redução de pressão diminui a solubilidade dos gases e isso faz com que sejam expulsos do sangue. Há formação de bolhas nas veias e artérias, impedido o fluxo de sangue e provocando dores nas juntas e nos músculos, surdez, paralisia e até mesmo a morte. Soluções são misturas de duas ou mais substâncias que estão em apenasuma fase de agregação (sólido, líquido ou gasoso) e apresentam um aspecto uniforme e homogêneo. As soluções são formadas por substâncias dissolvidas, denominadas solutos, em um solvente, que está presente em maior quantidade. No nosso cotidiano, estamos em constante contato com soluções, como as ligas metálicas, o ar atmosférico, o soro fisiológico, entre outras. Em várias dessas soluções formadas por sólidos e líquidos, a água atua como solvente na maioria dos casos e, por isso, é considerada um solvente universal. Saiba mais:Água como solvente Tipos de soluçõesAs soluções podem ser classificadas de acordo com o estado físico em que se encontram à temperatura ambiente, sendo essa denominação dada em: sólidas, líquidas ou gasosas. → Sólidas: Em temperatura ambiente, os componentes da solução encontram-se no estado sólido. Chamamos a esse tipo de solução por ligas. Um exemplo dessas ligas é o ouro 18k e o bronze (estanho + cobre). O ouro 18K usado para fabricação de joias é uma solução sólida formada por 75% de ouro e 25% de outros metais.→ Gasosas: Nesse tipo de solução, os componentes estão no estado gasoso. Toda mistura gasosa é uma solução. Como exemplo temos o ar atmosférico, que é composto por 78% de N2, enquanto O2, CO2 e gases nobres completam os outros 28%. → Líquidas: Para as soluções líquidas, basta que apenas um dos componentes esteja no estado líquido. Normalmente pensamos em um sólido dissolvido em um líquido, mas existem outras possibilidades que resultam em uma solução líquida. Vejamos algumas delas.
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Coeficiente de solubilidadeO coeficiente de solubilidade (CS) determina a quantidade máxima possívelde um soluto que podemos dissolver em uma certa quantidade de solvente, a uma determinada temperatura. Cada substância apresenta um comportamento diferente ao ser solubilizada em um solvente, algumas apresentam uma baixa solubilidade em água, já outras apresentam altos coeficientes de solubilidade. Temos substâncias que aumentam a solubilidade com o aumento da temperatura e substâncias que se tornam menos solúveis. Além disso, é importante lembrar que uma mesma substância apresenta coeficientes de solubilidades diferentes em diferentes solventes. A solubilidade do cloreto de sódio (NaCl), por exemplo, é de 36 gramas de sal em 100 gramas de água a 20ºC, ou da forma como escrevemos o coeficiente: 36 g de NaCl/100 g de H2O a 20ºC. Para efeito de comparação, o coeficiente do cloreto de prata (AgCl) é de 0,0014 g de AgCl/100 g de H2O a 20ºC, bem abaixo da solubilidade do NaCl. Não pare agora... Tem mais depois da publicidade ;) O coeficiente de solubilidade pode ser representado em tabelas ou gráficos. Para demonstrá-lo nessas formas, vamos analisar a solubilidade do cloreto de amônio (NH4Cl):
Com os dados da tabela, podemos representar o coeficiente do NH4Cl graficamente: Concentração das soluçõesQuando trabalhamos com soluções, além de conhecer bem os componentes envolvidos em cada uma, é necessário saber a quantidade de soluto em determinada quantidade de solvente. Para isso usamos a concentração das soluções, que pode ser expressa de diferentes formas usando diferentes unidades. As principais relações de concentração estão listadas a seguir:
Diluição das soluçõesA diluição de soluções — um fenômeno bastante comum tanto em nosso cotidiano quanto nos laboratórios — consiste em adicionar mais solvente à solução, a fim de diminuir sua concentração, obtendo assim uma solução mais diluída. Durante uma diluição, a quantidade de soluto não muda, apenas a quantidade de solvente sofre alteração. Assim sendo, a quantidade de soluto no início sempre será igual a sua quantidade final. Com essa informação, podemos estabelecer relações com as concentrações iniciais e finais das soluções: Se m1 = m1, então: Seguindo o mesmo raciocínio, podemos estabelecer as seguintes relações para os outros tipos de concentração:
Exercícios resolvidosQuestão 01 (PUC-Camp-SP) Os xaropessão soluções concentradas de açúcar (sacarose). Em uma receita caseira, são utilizadas 500 g de açúcar para cada 1,5 L de água. Nesse caso, a concentração mol/L de sacarose nesse xarope é de, aproximadamente, Dado: Massa molar da sacarose = 342 g/mol a) 2,5 b) 1,5 c) 2,0 d) 1,0 e) 3,0 Resolução: Letra d. Para calcular a concentração em mol/L do xarope, precisamos primeiro encontrar a quantidade em mol contida em 500 g de sacarose usando a massa molar: 342 g --------- 1 mol 500 g --------- X 342 . X = 500 X = 1,5 mol Agora podemos usar a fórmula da concentração molar: Questão 02 (UCB-DF) Em determinado exame clínico utilizado para medir a intolerância a carboidratos, um adulto deve beber 200 mL de uma solução de glicose a 30% (70% de água e 30% de glicose). Quando uma criança é submetida a esse exame, a concentração de glicose deve ser reduzida para 20%. Quantos mililitros de água devem ser adicionados a 200 mL de uma solução de glicose a 30%, para preparar-se uma solução de glicose a 20%? a) 150 b) 80 c) 120 d) 100 e) 50 Resolução: Letra d. Para encontrar o volume de água que deve ser adicionada à solução, usaremos a fórmula de diluição: O volume da solução dever ser 300mL para preparar uma solução de glicose a 20%, portanto, devem ser adicionados 100 mL ao volume inicial (200 + 100 = 300 mL). O que ocorre com a solubilidade do gás quando ocorre reação entre o gás e o líquido?Esse efeito é estabelecido pela Lei de Henry
Lei de Henry: a solubilidade de um gás em um líquido é diretamente proporcional à pressão do gás sobre o líquido. A solubilidade de um gás em um líquido é inversamente proporcional à temperatura, isto é, quanto maior a temperatura, menor a solubilidade do gás.
O que ocorre com a dissolução de um gás em um líquido?Solubilidade de gases em líquidos
Aumentando-se a temperatura ,o liquido tende a “expulsar” o gás e, consequentemente, a solubilidade do gás diminui. Aumentando-se a pressão sobre o gás, estaremos, de certo modo, empurrando o gás para dentro do liquido ,o que equivale a dizer que a solubilidade do gás aumenta.
Qual a relação da solubilidade de um gás em um líquido em relação a pressão?A dissolução gasosa em líquidos é regida por uma lei conhecida como Lei de Henry. Essa lei diz que a solubilidade de um gás em água depende da pressão parcial do gás exercida sobre o líquido.
Por que a solubilidade do gás oxigênio na água e baixa?A solubilidade do oxigênio diminui à medida que a temperatura aumenta. Isso significa que a água superficial mais quente requer menos oxigênio dissolvido para atingir 100% de saturação do ar do que a água mais profunda e fria.
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