EQUILÍBRIO IÔNICO – KPS
Quando uma substância iônica é dissolvida em água, há a formação de íons em solução. Para tal, é necessário que esta seja solúvel em água, pois do contrário, o processo de dissociação não ocorre.
Sendo assim, é razoável inferir que a dissociação é proporcional a solubilidade de determinada substância – quanto maior a solubilidade, maior será a dissolução dos íons em água. O contrário também é válido: quanto menor a solubilidade, menor a dissociação.
É importante ressaltar que a dissociação ocorre em proporção molar. Isso quer dizer que, ao se dissolver 1 mol de NaCl em água, tem-se a formação de 1 mol de íons de Na+ e 1 mol de íons Cl-:
NaCl(aq) ⇌ Na+(aq) + Cl-(aq)
PRODUTO DE SOLUBILIDADE (KPS)
Ao se adicionar uma substância pouco solúvel em água, pode-se dizer que haverá um equilíbrio entre a pequena parte desse sal que dissolveu com o sólido que não se dissolveu. Isso quer dizer que quando uma substância iônica não é tão solúvel, ao se adicionar pequenas porções em água, após o ponto máximo de saturação ter sido atingido, um equilíbrio será formado entre a parte não dissolvida/dissociada e a parte iônica dissociada/dissolvida na solução aquosa. Este equilíbrio é chamado de equilíbrio de solubilidade, que é representado por uma constante de solubilidade, KPS.
Exemplos:
Ba(NO3)2(s) ⇌ Ba+2(aq) + 2NO3-(aq)
KPS = [Ba2+][ NO3-]2
Observe que apenas os íons participam da constante, uma vez que o sulfato de bário se encontra na forma sólida.
* Ag3PO4(s) ⇌ 3Ag+(aq) + PO43-(aq) KPS = [Ag+]3 [PO4-3]
Assim, pode-se definir o produto de solubilidade como o produto das concentrações, em mol/L, dos íons presentes em determinada solução.
OBSERVAÇÃO
Lembre-se que as substâncias no estado sólido ou líquidos não participam da constante de equilíbrio, uma vez que esta é determinada em função das concentrações.
RELAÇÃO ENTRE KPS E Q
RELAÇÃO ENTRE KPS E Q
A partir do valor de KPS é possível prever se uma solução aquosa está saturada, insaturada ou saturada com corpo de fundo. Sabendo que Q é igual ao produto das concentrações dos cátions e ânion presentes na solução, tem-se que:
Q = KPS → solução saturada
Q < KPS → solução insaturada
Q > KPS → solução saturada com formação de precipitado
TIPOS DE PROBLEMAS ENVOLVENDO KPS
Conhecendo a solubilidade do composto, em mol/L, determinar o KPS:
A solubilidade do Ag2S em água, a 25 ºC é, 3 ⋅ 10-3 mol/L.
Determine o valor do KPS desse sal.
Solução:
1 Ag2 S(s) ⇌ 2 Ag+1 (aq) + 1 S-2(aq)
1 mol 2 mols 1 mol
3 ⋅ 10-³ mol/L 6 ⋅ 10-³ mol/L 3 ⋅ 10-³ mol/L
KPS = [Ag+]2 ⋅ [S-2]
KPS= (6 ⋅ 10-3)² ⋅ (3 ⋅ 10-³) → KPS = 36 ⋅ 10-⁶ ⋅ 3 ⋅ 10-³
KPS = 1,08 ⋅ 10-⁷
Conhecendo o KPS de um composto, determinar a solubilidade (em mol/L ou g/L):
Sabendo-se que a base Mg(OH)2 apresenta KPS = 3,2 ⋅ 10-11quando dissolvida em água, a uma temperatura T, determine sua solubilidade, em g/L:
Solução:
1 Mg(OH)²⁽ˢ⁾ ⇌ 1 Mg+² (aq) + 2 OH-
1 mol 1 mol 2mols
x mol/L x mol/L 2 x mol/L
Kᴾˢ = [Mg+²] [OH-]²
Kᴾˢ = (x) (2x)²
4x³ = 32 . 10-¹²
x = ³√8 . 10 -¹²
x = 2 . 10⁻⁴ mol/L
[Mg²+] = 2 . 10⁻⁴ mol/L
[OH-] = 2 . 2 . 10⁻⁴ = 4 . 10⁻⁴ mol/L
Sabendo que a massa molar do Mg(OH)² é igual a 58 g/mol, tem-se:
C = M ⋅ MM
x = 2 . 10⁻⁴ . 58 g/L = 116 . 10⁻⁴ g/L
x = 1,16 . 10⁻² g/L
EFEITO DO ÍON COMUM E SOLUBILIDADE
Observe o equilíbrio abaixo:
AgCl(s) ⇌ Ag+(aq) + Cl-(aq)
Ao se adicionar pequenas porções de HCl no sistema, observa-se um excesso de íons Cl-, oriundos da ionização do ácido:
HCl ⇌ H+(aq) + Cl-(aq)
Sendo assim, a concentração de Cl- irá aumentar. A partir dos princípios de Le Chatelier, pode-se inferir que o aumento da concentração do íon cloreto irá deslocar a reação no sentido de formação de sal, que irá precipitar. Este efeito é conhecido como efeito do íon comum.
Efeito do íon comum: a adição de um íon comum à um sistema em equilíbrio iônico leva ao deslocamento da reação no sentido de formação desta substância, ou seja, leva à redução da solubilidade da substância presente em solução.
OBSERVAÇÃO
É importante ressaltar que o efeito do íon comum não altera o Kᴾˢ da substância. O Kᴾˢ, como as demais constantes, varia apenas com a temperatura.
EXERCÍCIO RESOLVIDO
01. Analise a solubilidade do Mg(OH)² quando exposto à:
a) meio ácido
b) meio básico
c) gotas de água de um rio, rico em Fe⁺³
Mg(OH)²⁽ˢ⁾ ⇌ Mg⁺²(aq) + 2 OH-(aq)
x x 2x
a) Haverá consumo do OH-(aq) pelos íons H+ provenientes da ionização do ácido. Assim, como a concentração de OH- diminui, a reação é deslocada para direita, aumentando então a solubilidade do hidróxido de magnésio (efeito do íon não comum).
b) Haverá aumento da concentração de OH- em função do meio básico. Assim, a reação é deslocada para a esquerda, diminuindo a solubilidade da base e acarretando a formação de precipitado de Mg(OH)2(efeito do íon comum).
c) Os íons Fe⁺³ irão capturar o OH-(aq). Assim, a concentração de OH- do meio irá diminuir, deslocando a reação para direita, aumentando a solubilidade da base (efeito de íon não comum). Será formado um precipitado de Fe(OH)³, insolúvel em água.
