Departamento de Física e Química Química Básica Rodrigo Vieira Rodrigues Constante produto solubilidade Equilíbrio de Solubilidade Considerando uma solução saturada de cloreto de prata, AgCl. Se continuarmos a adicionar AgCl a uma solução saturada, verificamos que há formação de precipitado, e passamos a ter uma solução heterogênea com uma fase líquida e uma fase sólida. Nestas condições, ocorre um equilíbrio entre estas duas fases, designado por equilíbrio em soluções saturadas de sais, e que, neste caso, pode ser representado por: AgCl (s) AgCl (aq) O momento em que a velocidade de dissolução iguala-se à velocidade de precipitação, corresponde ao instante em que se estabelece o equilíbrio de solubilidade do sal em estudo. Prof. Rodrigo V. Rodrigues Equilíbrio de solubilidade Equilíbrio entre um eletrólito pouco solúvel e os íons que este eletrólito libera em solução. Ex: solução de AgCl ocorrem os seguintes equilíbrios: AgCl (s) AgCl (aq) Ag+(aq) + Cl-(aq) Ks Kd Kps = Ks.Kd Prof. Rodrigo V. Rodrigues Equilíbrio de solubilidade Exemplo 1 Calcular a solubilidade do AgCl em água destilada . Solubilidade = S = [AgCl(aq)] + [Ag+] Como [Ag+] = [Cl-] [Ag+]x[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 Prof. Rodrigo V. Rodrigues Equilíbrio de solubilidade No entanto, a maioria dos sais pouco solúveis encontra-se essencial e totalmente dissociado em soluções aquosas saturadas. 2 2 [Ba ][IO ] 3 2+ K Ba(IO3)2(s) = Ba (aq) + 2IO3 Ba(IO3 )2 (s ) K Ba(IO3 )2 (s ) K ps [Ba2 ][IO3 ]2 Obs: quando dizemos que um sal pouco solúvel está completamente dissociado, não significa que todo o sal se dissolve. Ao contrário, a pequena quantidade que realmente solubiliza dissocia-se totalmente. Prof. Rodrigo V. Rodrigues Tabela de solubilidade dos compostos e seus Kps Prof. Rodrigo V. Rodrigues Constante do Produto de Solubilidade Kps MA(s) ↔ M+(aq) + A-(aq) Keq M+ A- MA(aq) M+ A- A- M+ M+ AM+ A- MA (aq) MA(s) aM a A aMA(s ) [ M ][ A ] Keq [ MAs ] Prof. Rodrigo V. Rodrigues Constante do Produto de Solubilidade Kps Exemplo 1. Solução de Ba(IO3)2(s) ocorre o seguinte equilíbrio: Ba(IO3)2(s) = Ba2+(aq) + 2IO3- Keq aBa 2 aIO 3 aBa ( IO3 ) 2 ( s ) Kps= aBa2+ aIO3- Obs: Ba(IO3)2(s) → estado padrão → a=1 Portanto, o equilíbrio independe da quantidade de sólido em contato com a solução. Prof. Rodrigo V. Rodrigues Constante do Produto de Solubilidade Kps Quando o eletrólito é pouco solúvel e a força iônica é baixa: Ba(IO3)2(s) = Ba2+(aq) + 2IO3- Kps = [Ba2+][IO3-]2 Exemplo 2: Ag2S 2Ag+ + 1S2- Kps = [Ag+]2 [S2-]1 Prof. Rodrigo V. Rodrigues Produto de Solubilidade e Solubilidade Ex.: AgCl S representa a solubilidade (em molL-1) do AgCl em água 1AgCl(s) 1Ag+ + 1ClComo um mol de Ag+ é formado para cada mol de AgCl, a S do AgCl = [Ag+] e sei que [Ag+] = [Cl-]: Kps = [Ag+][Cl-] Kps = S S Kps = S2 S Kps Prof. Rodrigo V. Rodrigues Cálculo de Kps a partir da solubilidade Exemplo 2. A solubilidade do AgCl a 25°C é 1,9x10-4 g por 100 mL. Calcular seu Kps. a) Escrever a equação iônica para o equilíbrio de solubilidade AgCl(s) Ag+ + Clb) Formular a expressão de Kps Kps= [Ag+][Cl-] c) Calcular as concentrações molares dos íons S = 1,9x10-4 g em 100 mL , ou seja, S =1,9x10-3 gL-1 Massa molar do AgCl = 143,32 g mol-1 Prof. Rodrigo V. Rodrigues Cálculo de Kps a partir da solubilidade Exemplo 2. A solubilidade do AgCl a 25°C é 1,9x10-4 g por 100 mL. Calcular seu Kps. d) Massa molar do AgCl = 143,32 g mol-1 A solubilidade molar S será: 0,0019 1,33 105 molL1 143,32 S = [Ag+] = [Cl-] = 1,33x10-5 mol L-1 e) Substituir os valores na expressão do Kps Kps = [Ag+][Cl-] = (1,33x10-5)2 = 1,82 x 10-10 (mol L-1)2 Prof. Rodrigo V. Rodrigues Cálculo de Kps a partir da solubilidade Exemplo 3. A solubilidade do Ag3PO4 é 0,20 mg por 100mL. Calcular seu Kps. a) Ag3PO4 3Ag+ + PO43b) Kps = [Ag+]3 [PO43-] c) 0,20 mg em 100mL ou 2x10-3 gL-1 d) Massa molar do Ag3PO4 = 419 g mol-1 0,0020 S 4,8 106 molL1 419 Prof. Rodrigo V. Rodrigues Cálculo de Kps a partir da solubilidade Exemplo 3. A solubilidade do Ag3PO4 é 0,20 mg por 100ml. Calcular seu Kps. e) Lembrando, Ag3PO4 3Ag+ + PO43[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 Prof. Rodrigo V. Rodrigues Kps e formação de precipitado Exemplo 4 Calcular a concentração de íon sulfeto necessária para iniciar a precipitação de FeS em uma solução 1,0x10-4 molL-1 em Fe2+(Kps= 5x10-18). Solução: a) FeS Fe2+ + S2b) Kps = [Fe2+] [S2-] c) [Fe2+] = 1,0x10-4 d) [S2-] = Kps/1,0x10-4 = 5,0x10-14 saturação da solução Portanto, para precipitar FeS é necessário que a [S2-] > 5,0x10-14 Prof. Rodrigo V. Rodrigues Exemplo 5 – Em determinado recipiente existem 10 mL de AgNO3(aq) 0,2 mol/L, e a este são adicionados outros 10 mL de KCl(aq) 0,1 mol/L, ao sinal da primeira gota adicionada há a formação de um precipitado branco no recipiente. Calcule a concentração de Cl- remanescente na solução em equilíbrio do AgCl. AgNO3 (aq) + KCl (aq) → AgCl (s) + KNO3(aq) Achar o n° de mols de cada reagente. Como quem irá precipitar será o AgCl, é necessário determinar o n° de mols do Ag+ e do Cl-. Logo: [Ag+] = 0,2 mol/L x 0,010 L = 0,002 mol e [Cl-] = 0,1 mol/L x 0,010 L = 0,001 mol Subtraindo [Ag+] - [Cl-] teremos um excesso de 0,001 mol de Ag+. Assim transformando para mol/L, teremos: [Ag+] (excesso) = 0,05 mol/L ( vale ressaltar que C = n/V) E aplicando no Kps, teremos Kps = [Ag+] x [Cl-] Como [Ag+] (excesso) = 0,05 mol/L, e Kps AgCl = 1,0 x 10-10. Logo [Cl-] = 2,0 x 10-9 mol/L. Prof. Rodrigo V. Rodrigues Kps e formação de precipitado Exercícios 7) Calcular a solubilidade molar do Mg(OH)2 em água. R. 1,2 x 10-4 mol L1. 8) Sabendo que a solubilidade molar S do Ba(IO3)2 é 7,32 x 10-4 mol L-1, calcule o produto de solubilidade, Kps. R. 1,57 x 10-9. 9) Sabendo que Kps é 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 água a 25°C? R. 0,178g 10) Diferente da maioria dos sais, o sulfato de cálcio dissocia-se apenas parcialmente em solução aquosa. Sabendo que Kd = 5,2 x 10-3 e que a constante do produto de solubilidade do sulfato de cálcio é 2,6 x 10-5, calcule a solubilidade do CaSO4 em água. R. 1,01 x 10-2 mol L-1. Prof. Rodrigo V. Rodrigues