Solubilidade — Regras, Curvas e Fatores

Solubilidade é a quantidade máxima de um soluto que pode permanecer dissolvida em um solvente sob condições definidas. Em problemas de química, isso normalmente significa que você precisa saber qual é o solvente, a temperatura e, no caso dos gases, às vezes a pressão.

Se você está procurando a versão rápida, aqui vai: solubilidade não é a mesma coisa que velocidade de dissolução. Ela é o limite de equilíbrio de quanto pode permanecer dissolvido depois que o sistema se estabiliza.

O Que Solubilidade Significa Em Química

Quando uma pequena quantidade de soluto é adicionada a um solvente, ela pode se dissolver completamente. À medida que mais soluto é adicionado, a solução eventualmente chega a um ponto em que a dissolução e a re-formação do sólido se equilibram. Nesse ponto, a solução está saturada.

É por isso que solubilidade é uma ideia de equilíbrio. Se uma tabela diz que um sal tem solubilidade de $36\ \mathrm{g}$ por $100\ \mathrm{g}$ de água em certa temperatura, isso significa que aproximadamente essa quantidade pode permanecer dissolvida em equilíbrio nessas condições.

Três termos relacionados ajudam:

• Uma solução insaturada ainda pode dissolver mais soluto.
• Uma solução saturada atingiu o limite de equilíbrio nessas condições.
• Uma solução supersaturada contém mais soluto dissolvido do que a quantidade usual de equilíbrio e, em geral, é instável.

Regras De Solubilidade: O Que Elas Realmente Ajudam A Prever

Na química introdutória, regras de solubilidade normalmente significam padrões práticos para compostos iônicos em água. Elas ajudam a prever se um composto é geralmente solúvel ou se é provável que um precipitado se forme.

Uma forma segura de usá-las é como uma primeira aproximação, não como uma lei universal. Por exemplo, sais de nitrato são geralmente solúveis em água, então espera-se que $\mathrm{NaNO_3}$ se dissolva facilmente. Em contraste, alguns compostos iônicos, como $\mathrm{AgCl}$, são pouco solúveis, por isso muitas vezes são tratados como precipitados em problemas introdutórios.

"Semelhante dissolve semelhante" é outra regra prática, agora sobre a escolha do solvente. Substâncias polares e iônicas costumam se dissolver melhor em solventes polares, como a água, enquanto muitas substâncias apolares se dissolvem melhor em solventes apolares.

Como Ler Uma Curva De Solubilidade

Uma curva de solubilidade mostra como a solubilidade de uma substância muda com a temperatura. O eixo vertical normalmente representa a quantidade de soluto que se dissolve em uma quantidade fixa de solvente, e o eixo horizontal representa a temperatura.

Se um ponto está sobre a curva, a solução está saturada naquela temperatura. Se está abaixo da curva, a solução está insaturada. Se está acima da curva, a quantidade mostrada está acima do limite usual de saturação para aquelas condições.

Não generalize demais o formato da curva. Muitos solutos sólidos ficam mais solúveis quando a temperatura aumenta, mas nem todos. A solubilidade de gases em água muitas vezes mostra a tendência oposta com a temperatura.

Exemplo Resolvido: Usando Um Valor Da Curva De Solubilidade

Suponha que uma curva de solubilidade mostre que um sal se dissolve até $36\ \mathrm{g}$ por $100\ \mathrm{g}$ de água a $25^\circ\mathrm{C}$.

Agora adicione $40\ \mathrm{g}$ desse sal a $100\ \mathrm{g}$ de água e espere o equilíbrio na mesma temperatura.

Nessas condições, cerca de $36\ \mathrm{g}$ podem permanecer dissolvidos. Os $4\ \mathrm{g}$ restantes ficam sem se dissolver.

Esse único exemplo mostra a principal habilidade de leitura de curvas de solubilidade:

• leia a quantidade máxima dissolvida na temperatura indicada
• compare com a quantidade realmente adicionada
• trate qualquer excesso de soluto como não dissolvido no equilíbrio

Solubilidade é um limite de capacidade em uma condição definida, não uma garantia de que cada grama adicionada vai desaparecer.

Fatores Que Alteram A Solubilidade

Temperatura

Para muitos solutos sólidos em água, a solubilidade aumenta quando a temperatura sobe. Isso é comum, mas não é universal.

Para gases dissolvidos em líquidos, a solubilidade muitas vezes diminui quando a temperatura sobe. Um exemplo familiar é o refrigerante quente perdendo dióxido de carbono dissolvido.

Pressão

A pressão tem seu efeito mais claro sobre gases dissolvidos em líquidos. Uma pressão maior acima do líquido normalmente aumenta a solubilidade do gás. Para sólidos e líquidos, mudanças comuns de pressão geralmente têm efeito bem menor.

Natureza Do Soluto E Do Solvente

As forças intermoleculares importam. Um solvente dissolve um soluto com mais facilidade quando as novas interações soluto-solvente são favoráveis o suficiente para competir com as interações soluto-soluto e solvente-solvente.

Essa é a versão mais precisa de "semelhante dissolve semelhante".

Ambiente Químico

Algumas mudanças de solubilidade dependem de reações na solução. Por exemplo, a solubilidade de alguns compostos iônicos pode mudar se o pH variar ou se um íon comum for adicionado.

Esse ponto depende da substância específica. Não suponha que todo problema de solubilidade exige raciocínio com pH ou efeito do íon comum.

Erros Comuns Sobre Solubilidade

Confundir solubilidade com velocidade de dissolução

Mexer, triturar ou aquecer muitas vezes faz algo se dissolver mais rápido, mas dissolver mais rápido não é o mesmo que ter uma solubilidade final maior nas mesmas condições.

Esquecer a temperatura ou a pressão

Um valor de solubilidade sem temperatura, e às vezes sem pressão, está incompleto.

Supor que todo sólido fica mais solúvel quando aquecido

Muitos sólidos ficam mais solúveis em água morna, mas alguns não. Uma curva ou tabela de dados é mais segura do que uma regra geral.

Usar regras de pressão no sistema errado

A pressão é especialmente importante para gases em líquidos. Em geral, ela não é o principal fator para a solubilidade de solutos sólidos comuns.

Onde A Solubilidade É Usada

A solubilidade é importante em fármacos, tratamento de água, geologia, química ambiental, ciência dos alimentos e preparação de soluções em laboratório. Ela ajuda a prever precipitação, escolher solventes e decidir se uma mistura vai permanecer uniforme ou se separar.

Ela também importa em situações do dia a dia: por que o açúcar se dissolve de forma diferente em bebidas quentes e frias, por que bebidas gaseificadas perdem o gás depois de abertas e por que algumas misturas ficam turvas quando as condições mudam.

Tente Uma Questão Parecida De Solubilidade

Quando você encontrar uma questão de solubilidade, faça quatro perguntas nesta ordem: qual é o soluto, qual é o solvente, qual temperatura está fixa e se a pressão importa. Essa pequena lista evita a maioria dos erros antes mesmo de começar qualquer cálculo.

Teste sua própria versão com uma curva de solubilidade: escolha uma temperatura, leia a quantidade máxima dissolvida e decida se uma amostra está insaturada, saturada ou acima do limite usual.