aula 6 - solubilidade

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Profa. Dra. Fabiana Lobo

Universidade Federal de Ouro Preto

Instituto de Ciências Exatas e Biológicas QUI 326 – Química Analítica

Equilíbrio de solubilidade

É UMA MISTURA HOMOGÊNEA DE DOIS OU MAIS COMPONENTES

Solução

Soluto Solvente

SOLUÇÃO

Soluções no cotidiano

Concentração alcoólica de uma bebida? Cerveja Vinho Champanhe Vodka Rum, Gin Aguardente Whisky Absinto

Caipirinha forte ou fraca?

Mais ou menos doce?

Intervalo de Graduação 4º a 9º 11º a 14º 12º a 16º 30º a 40º 40º a 45º 40º a 48º 40º a 50º 50º a 54º

SOLUTO: COMPONENTE GERALMENTE EM MENOR QUANTIDADE.

SOLVENTE: COMPONENTE QUE ACOLHE O SOLUTO.

Soluto for sólido

Solubiliza até um máximo- Depois deste ponto forma sólido no fundo, chamado PRECIPITADO

Classificação das soluções quanto a relação soluto x solvente

Como preparar uma solução?????

Assim, as moléculas ou íons do soluto separam-se permanecendo dispersas no solvente

Equilíbrio de Solubilidade

AB(s) A+ (aq) + B-

(aq)

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Equilíbrio estabelecido entre os íons em solução e o sólido quando se adiciona um sólido iônico pouco solúvel em água.

Kps = [A+][B-] = produto de solubilidade

n  Solubilidade e Produto de solubilidade

Kps = [A+][B-], ou seja, produto da concentração dos íons (exatamente no ponto da solução saturada)

S = [A+] = [B-] = SOLUBILIDADE MOLAR

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AB(s) A+ (aq) + B-(aq)

Equilíbrio de Solubilidade

Previsão de precipitação Sendo PI = produto da concentração dos

íons. Para AB(s) PI= [A]+[B]- •  Se PI < Kps = solução não está saturada; •  Se PI=Kps = solução saturada; •  Se PI > Kps = a precipitação ocorre para

restabelecer o equilíbrio 11

Equilíbrio de Solubilidade

AxBy(s) xAy+ (aq) + yBx-(aq)

Kps = [Ay+]x [Bx-]y

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Equilíbrio de Solubilidade

AxBy(s) xAy+ (aq) yBx-(aq)

Início sólido Reage sólido xs ys Eq. sólido xs ys Kps = (xS)x(yS)y

A2B3(s) 2A3+ (aq) + 3B2-(aq)

Kps = [A3+]2 [B2-]3

n  Exemplos: 1)A solubilidade do fluoreto de cálcio (CaF2) a 25° C é 2,2 x10-4 mol L-1. Calcule seu produto de solubilidade. 2)Calcule a solubilidade da substância A3B4 e de todos os seus íons cujo Kps é 1,0 x10-25. 3)O produto de solubilidade do hidróxido de magnésio [Mg(OH)2] é igual a 1,8x10-11. Calcule a solubilidade desse hidróxido e o pH de sua solução saturada. 4)Calcule a solubilidade da substância A3B2 e de todos os seus íons cujo Kps é 1,08 x10-30.

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Equilíbrio de Solubilidade

Regras de solubilidade: São solúveis quase todos os sais de: EXCETO NO3-

NO2- Ag+

CH3COO- Ag+

, Hg22+

, Fe3+

sais de metais alcalinos - sais de amônio -

São pouco solúveis quase todos os sais: F- NH4

+, alcalinos, Ag+, Al3+

S2- NH4+, alcalinos, alcalinos terrosos

SO32-

, PO43-

, AsO4

3-, CO32- NH4

+, alcalinos

Óxidos e hidróxidos Alcalinos, Ba2+, Sr2+, Ca2+

São pouco solúveis os Cl-, Br-, I- e SCN- de Ag+, Hg22+, Pb2+

São pouco solúveis os SO42- de Ba2+, Sr2+, Pb2+, Ca2+

Equilíbrio de Solubilidade

Fatores que afetam a solubilidade

•  Os fatores que afetam diretamente são aqueles que influem na magnitude da constante de equilíbrio:

ü  temperatura: a solubilidade dos precipitados encontrados na análise quantitativa aumenta com o aumento da temperatura.

ü  natureza do solvente: em geral, a solubilidade de um sal fracamente solúvel em água pode ser ainda mais reduzida mediante adição de um solvente orgânico imiscível em água. ü  tamanho das partículas;

ü força iônica: a solubilidade dos sais poucos solúveis é geralmente maior em soluções que contém eletrólitos inertes;

ü efeito do íon comum: a solubilidade de um eletrólito pouco solúvel é maior em água pura do que em presença de um dos íons comuns do eletrólito.

Equilíbrio de Solubilidade

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v  Efeito da temperatura

Fatores que afetam a solubilidade

Equilíbrio de Solubilidade

v  Efeito da natureza do solvente

Concentração de etanol

(% em volume) 0 10 20 30 40 50 60 70

Solubilidade de PbSO4

(mg L-1) 45 17 6,3 2,3 0,77 0,48 0,30 0,09

Fatores que afetam a solubilidade

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Equilíbrio de Solubilidade

v  Efeito do íon comum •  Em geral, a solubilidade de um eletrólito pouco solúvel é maior em água pura do que em presença de um dos íons comuns do eletrólito. O efeito do íon comum é previsto pelo princípio de Le Chatelier; entretanto, ele pode ser tratado quantitativamente pelo princípio do produto de solubilidade.

•  Considere uma solução saturada de cromato de prata em equilíbrio:

Le Chatelier

Fatores que afetam a solubilidade

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2 24Ag CrOpsK

+ −⎡ ⎤ ⎡ ⎤= ⎣ ⎦ ⎣ ⎦

+>Ag [Ag2CrO4]

Equilíbrio de Solubilidade

Produto de Solubilidade

O efeito do íon comum é largamente usado na análise

quantitativa para tornar praticamente completa a

precipitação de compostos pouco solúveis.

Fatores que afetam a solubilidade

Equilíbrio de Solubilidade

n  Se aumentarmos a concentração de um dos íons envolvidos no equilíbrio, este se desloca de modo a reduzir a modificação imposta diminuindo a solubilidade. Exemplo: 1) Calcule a solubilidade molar do iodato de bário em uma s o l u ç ã o d e i o d a t o d e p o t á s s i o 0 , 1 m o l L - 1 , Kps(BaIO3)2=1,25x10-9.

2) Determine a concentração de íons hidróxidos necessária para iniciar a precipitação de hidróxido férrico [Fe(OH)3], Kps = 3,8 x10-38 sendo [Fe3+] = 10-3 mol L-1.

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Equilíbrio de Solubilidade

3)Achar a concentração necessária para iniciar a precipitação do BaSO4 em uma solução 0,0010mol/L em SO4

-2. Kps=1,0 x10-10

4)Haverá a formação de precipitado quando se misturam 100 mL de solução 0,010mol/L de nitrato de chumbo com 100 mL de solução de iodeto de potássio 0,10 mol/L? Kps = 1,1 x10-9] .

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Equilíbrio de Solubilidade

ü  É usada principalmente para a determinação de haletos e de alguns íons metálicos. Os métodos mais importantes são os que empregam solução padrão de nitrato de prata, os argentimétricos.

Equilíbrio de Solubilidade Volumetria de Precipitação

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v Titulação de AgNO3 com NaCl •  Curva de titulação; •  Efeito da concentração;

Tabela 1: Variações no pAg durante a titulação de AgNO3 com NaCl, Kps=1,56.10-10

Volume

de AgNO3 (mL)

pAg para 50,00 mL de NaCl 0,100 mol.L-1 com AgNO3

0,100 mol.L-1

pAg para 50,00 mL de NaCl 0,0200 mol.L-1 com AgNO3

0,0100 mol.L-1

1) 0,00 - 2) 10,00 8,63 3) 20,00 8,43

4) 30,00 8,20 5) 40,00 7,85 6) 45,00 7,53 7) 47,50 7,22 8) 49,00 6,81 9) 49,90 5,81 10) 50,00 4,90 9) 51,00 3,00

Equilíbrio de Solubilidade

1. Curvas de titulação X- + AgNO3 AgX + NO3

-

Efeito da concentração

Equilíbrio de Solubilidade ü  É usada principalmente para a determinação de haletos e de alguns íons metálicos. Os métodos mais importantes são os que empregam solução padrão de nitrato de prata, os argentimétricos.

Efeito da extensão da reação na curva de titulação

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Equilíbrio de Solubilidade

Detecção do ponto final (indicadores)

Químico; potenciométrico; amperométrico. Os indicadores que estudamos são: ü  Íon cromato - Método de Mohr: Determinação direta de Cl-, Br- e

CN-, na forma de Ag2CrO4. Forma precipitado vermelho tijolo ü  Íons Fe3+ – Método de Volhard: Determinação indireta de qualquer

ânion que forme um sal de prata insolúvel. Forma complexo colorido Ag+(excesso) + Cl- → AgCl(s)

Ag+ + SCN- → AgSCN(s) Fe3+ + SCN- → Fe(SCN)2+

ü  Indicadores de adsorção – Método de Fajans: Titulações rápidas, precisas e seguras, mas com aplicação limitada a reações de precipitação nas quais se forma um precipitado coloidal rapidamente.

Volumetria de Precipitação

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Equilíbrio de Solubilidade Método de Mohr: Forma precipitado vermelho Método de Volhard: Forma complexo colorido Método de Fajans: Forma precipitado coloidal rapidamente.

Método de Fajans: Forma precipitado coloidal

rapidamente.

Método de Volhard: Forma complexo colorido

Método de Mohr: Forma precipitado vermelho

Haverá formação de precipitado se misturarmos 100 mL de solução 0,01 mol L-1 de nitrato de chumbo [Pb(NO3)2 com 100 mL de solução 0,100 mol L-1 de cloreto de sódio (NaCl)? Qual deve ser a menor concentração de cloreto (Cl-) na mistura necessária para iniciar a precipitação de íons chumbo (Pb2+) na forma de cloreto de chumbo (PbCl2)? Kps=1,6.10-5

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Equilíbrio de Solubilidade