Em química, a solubilidade é usada para descrever as propriedades de compostos sólidos que são misturados e completamente dissolvidos em um líquido sem deixar nenhuma partícula insolúvel. Apenas compostos ionizados (carregados) podem se dissolver. Por conveniência, você pode simplesmente memorizar algumas regras ou consultar uma lista para ver se a maioria dos compostos sólidos permanecerá sólida quando colocada na água ou se dissolverá em grandes quantidades. Na verdade, algumas moléculas se dissolvem mesmo que você não consiga ver a mudança. Para que o experimento ocorra com precisão, você deve saber calcular a quantidade que se dissolve.
Etapa
Método 1 de 2: usando regras rápidas
Etapa 1. Estude os compostos iônicos
Normalmente, cada átomo possui um certo número de elétrons. No entanto, às vezes os átomos ganham ou perdem elétrons. O resultado é um íon que é eletricamente carregado. Quando um íon carregado negativamente (tendo um elétron extra) encontra um íon carregado positivamente (perdendo um elétron), os dois íons se unem como os pólos positivo e negativo de um ímã, produzindo um composto iônico.
- Íons carregados negativamente são chamados ânion, enquanto o íon carregado positivamente é chamado cátion.
- Em circunstâncias normais, o número de elétrons é igual ao número de prótons em um átomo, negando assim sua carga elétrica.
Etapa 2. Compreenda o tópico da solubilidade
Moléculas de água (H2O) tem uma estrutura incomum semelhante a um ímã. Uma extremidade tem carga positiva, enquanto a outra extremidade tem carga negativa. Quando um composto iônico é colocado na água, o "ímã" da água o envolve e tenta atrair e separar os íons positivos e negativos. As ligações em alguns compostos iônicos não são muito fortes. Tal composto solúvel em água porque a água vai separar os íons e dissolvê-los. Alguns outros compostos têm ligações mais fortes para que não solúvel em água apesar de estar rodeado por moléculas de água.
Vários outros compostos têm ligações internas tão fortes quanto a força que a água atrai as moléculas. Esses compostos são chamados ligeiramente solúvel em água porque grande parte do composto é atraída pela água, mas o resto ainda está fundido.
Etapa 3. Aprenda as regras sobre solubilidade
As interações interatômicas são bastante complexas. Os compostos que são solúveis ou insolúveis em água não podem simplesmente ser vistos intuitivamente. Encontre o primeiro íon no composto a procurar na lista abaixo para determinar seu comportamento. Em seguida, verifique se há exceções para certificar-se de que o segundo íon não tenha nenhuma interação incomum.
- Por exemplo, para verificar o cloreto de estrôncio (SrCl2), procure Sr ou Cl nas etapas em negrito abaixo. Cl é "geralmente solúvel em água", então verifique o próximo para exceções. Sr não está incluído na exceção, então SrCl2 definitivamente solúvel em água.
- As exceções mais comuns para cada regra estão listadas abaixo. Existem algumas outras exceções, mas provavelmente não serão encontradas em um laboratório ou aula de química em geral.
Etapa 4. Os compostos podem ser dissolvidos se contiverem metais alcalinos, incluindo Li+, N / D+, K+, Rb+e Cs+.
Esses elementos também são conhecidos como elementos do grupo IA: lítio, sódio, potássio, rubídio e césio. Quase todos os compostos contendo um desses íons são solúveis em água.
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Exceção:
Li3PO4 Insolúvel em água.
Etapa 5. Não. Compostos3-, C2H3O2-, NÃO2-, ClO3-, e ClO4- Solúvel em água.
Os nomes são, respectivamente, íons nitrato, acetato, nitrito, clorato e perclorato. Observe que o acetato geralmente é abreviado para OAC.
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Exceção:
Ag (OAc) (acetato de prata) e Hg (OAc)2 (acetato de mercúrio) é insolúvel em água.
- AgNO2- e KClO4- apenas "ligeiramente solúvel em água".
Etapa 6. Compostos de Cl.-, Br-, e eu- geralmente ligeiramente solúvel em água.
Os íons cloreto, brometo e iodeto sempre formam compostos solúveis em água chamados sais halogenados.
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Exceção:
Se um desses íons se liga ao íon prata Ag+, mercúrio Hg22+ou chumbo Pb2+, o composto resultante é insolúvel em água. O mesmo é verdadeiro para o composto menos comum, ou seja, o par Cu.+ e tálio Tl+.
Etapa 7. Compostos contendo SO42- geralmente solúvel em água.
O íon sulfato geralmente forma compostos solúveis em água, mas há algumas exceções.
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Exceção:
O íon sulfato forma compostos insolúveis em água com: Estrôncio Sr2+, bário Ba2+, chumbo Pb2+, prata Ag+, cálcio Ca2+, rádio Ra2+, e Ag de prata diatômica22+. Observe que o sulfato de prata e o sulfato de cálcio são suficientemente solúveis para que alguns os chamem de ligeiramente solúveis em água.
Etapa 8. Compostos contendo OH- ou S2- Insolúvel em água.
Os íons acima são chamados de hidróxido e sulfeto.
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Exceção:
Você se lembra dos metais alcalinos (Grupos I-A) e da facilidade com que íons de elementos desses grupos formam compostos solúveis em água? Li+, N / D+, K+, Rb+e Cs+ formará compostos solúveis em água com íons hidróxido ou sulfeto. Além disso, os hidróxidos também formam sais solúveis em água com íons alcalino-terrosos (Grupo II-A): cálcio Ca2+, estrôncio Sr2+e bário Ba2+. Observe que os compostos produzidos a partir de hidróxidos e alcalino-terrosos ainda têm moléculas suficientes unidas que às vezes são chamadas de "ligeiramente solúveis em água".
Etapa 9. Compostos contendo CO32- ou PO43- Insolúvel em água.
Mais uma verificação de íons carbonato e fosfato. Você já deve saber o que acontecerá com o composto dos íons.
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Exceção:
Esses íons formam compostos solúveis em água com metais alcalinos, a saber Li+, N / D+, K+, Rb+e Cs+, como é amônio NH4+.
Método 2 de 2: Calculando a Solubilidade por meio de Ksp
Etapa 1. Encontre a constante de solubilidade do produto Ksp.
Cada composto tem uma constante diferente, você terá que procurá-la em uma tabela em seu livro ou online. Como os valores são determinados experimentalmente, diferentes tabelas podem exibir diferentes constantes. É altamente recomendável que você use as tabelas do livro, se as tiver. A menos que especificado de outra forma, a maioria das tabelas assume que a temperatura é 25ºC.
Por exemplo, se o que está dissolvido é iodeto de chumbo PbI2, escreva a constante de solubilidade do produto. Ao consultar a tabela em bilbo.chm.uri.edu, use a constante 7, 1 × 10–9.
Etapa 2. Escreva a equação química
Primeiro, determine o processo pelo qual o composto se separa em íons quando dissolvido. Então, escreva a equação química com Ksp de um lado e os íons constituintes do outro.
- Por exemplo, uma molécula PbI.2 dividido em íons de Pb.2+, EU-, e eu. íons-. (Você só precisa saber ou procurar a carga em um íon porque o composto como um todo tem uma carga neutra.)
- Escreva a equação 7, 1 × 10–9 = [Pb2+][EU-]2
Etapa 3. Altere a equação para usar uma variável
Reescreva a equação como um problema algébrico simples usando o conhecimento do número de moléculas e íons. Nesta equação, x é o número de compostos solúveis. Reescreva as variáveis que representam o número de cada íon na forma x.
- Neste exemplo, a equação é reescrita como 7, 1 × 10–9 = [Pb2+][EU-]2
- Porque há um íon de chumbo (Pb2+) no composto, o número de moléculas do composto dissolvidas é igual ao número de íons de chumbo livres. Agora podemos escrever [Pb2+] contra x.
- Uma vez que existem dois íons de iodo (I-) para cada íon de chumbo, o número de átomos de iodo pode ser escrito como 2x.
- Agora, a equação é 7, 1 × 10–9 = (x) (2x)2
Etapa 4. Leve em consideração outros íons normalmente presentes, se possível
Pule esta etapa se o composto for dissolvido em água pura. Quando um composto é dissolvido em uma solução que já contém um ou mais dos íons constituintes ("íons comuns"), sua solubilidade aumentará significativamente. O efeito iônico geral é melhor observado em compostos que são amplamente insolúveis em água. Nesse caso, pode-se supor que a maioria dos íons em equilíbrio vêm de íons já presentes na solução. Reescreva a equação da reação para incluir a concentração molar conhecida (moles por litro ou M) do íon já presente na solução, substituindo assim o valor de x usado para o íon.
Por exemplo, se o composto de iodeto de chumbo for dissolvido em uma solução contendo 0,2 M de cloreto de chumbo (PbCl2), então a equação será 7, 1 × 10–9 = (0, 2M + x) (2x)2. Então, como 0,2 M é uma concentração mais concentrada do que x, a equação pode ser reescrita como 7,1 × 10–9 = (0, 2M) (2x)2.
Etapa 5. Resolva a equação
Resolva x para descobrir o quão solúvel o composto é em água. Como a constante de solubilidade já foi estabelecida, a resposta é em termos do número de moles do composto dissolvido por litro de água. Você pode precisar de uma calculadora para calcular a resposta final.
- A seguinte resposta é para solubilidade em água pura, sem os íons comuns.
- 7, 1×10–9 = (x) (2x)2
- 7, 1×10–9 = (x) (4x2)
- 7, 1×10–9 = 4x3
- (7, 1×10–9) 4 = x3
- x = ((7, 1 × 10–9) ÷ 4)
- x = 1, 2 x 10-3 moles por litro irão se dissolver. Esta quantidade é tão pequena que é essencialmente insolúvel em água.
