Soluções

As dispersões se dividem em três casos: soluções, coloides e suspensões, que se diferem de acordo com o tamanho das partículas:

• Menores que 1 nm (nanômetro): soluções;

• Entre 1 e 100 nm: coloides;

• Maiores que 100 nm: suspensões.

Nesse módulo, o enfoque será nas soluções, bem como em suas principais características.

SOLUÇÕES

São misturas de duas ou mais substâncias que apresentam aspecto uniforme, ou seja, formam um sistema homogêneo.

As soluções são compostas por um ou mais solutos e por um solvente:

Solvente: substância capaz de dissolver a outra, e que normalmente está em maior quantidade;

Soluto: substância que irá ser dissolvida, e que normalmente está em menor quantidade.

SOLUÇÃO = SOLUTO + SOLVENTE

Exemplo:

Solução de NaCl (sal de cozinha) dissolvido em água. A água está em maior quantidade e dissolve o sal de cozinha; portanto, é o solvente. Já o sal de cozinha, que está sendo dissolvido, é o soluto.

OBSERVAÇÃO

A água é considerada o solvente universal, pois é utilizada como solvente no preparo da maioria das soluções.

CLASSIFICAÇÃO DAS SOLUÇÕES

De acordo com o estado de agregação em que soluto e solvente se encontram, as soluções podem constituir um sistema sólido, líquido ou gasoso:

SÓLIDAS

Os componentes em temperatura ambiente se encontram no estado sólido.

Exemplo:

liga de bronze, uma liga metálica composta, majoritariamente, de cobre e estanho.

LÍQUIDAS

Pelo menos um dos componentes deve estar em estado líquido na temperatura ambiente.

Exemplo:

refrigerante, que apresenta gás dissolvido em líquido.

GASOSAS

Toda mistura de gases é uma solução.

Exemplo:

ar atmosférico, composto, majoritariamente, de gás oxigênio (O2) e gás nitrogênio (N2).

CLASSIFICAÇÕES

As soluções podem ser classificadas de acordo com:

A proporção entre soluto e solvente

Soluções diluídas

Quantidade pequena de soluto para a quantidade de solvente.

Exemplo:

1 g de sal de cozinha em 1 L de água.

Soluções concentradas

Quando a quantidade de soluto é grande para a quantidade de solvente.

Exemplo:

400 g de sal de cozinha em 1L de água.

Vale ressaltar que este conceito é meramente comparativo, não sendo definidas faixas onde a solução pode ser considerada diluída ou concentrada. Assim, uma solução contendo 2 g de sal em 1 L de água, pode ser considerada concentrada quando comparada a uma solução contendo 1 g em 1 L de água.

A natureza do soluto

Soluções moleculares (ou não eletrolíticas)

São aquelas em que as partículas dispersas são moléculas, ou seja, a dissolução destas não forma íons.
As moléculas são eletricamente neutras e, por isso, soluções moleculares não conduzem corrente elétrica.

Exemplo:

açúcar (C12H22O11) em água.

Soluções iônicas (ou eletrolíticas)

São aquelas em que as partículas dispersas formam íons.

A presença de um campo elétrico, gerado pela diferença de potencial, gera uma corrente que permite a movimentação dos íons.

Durante o processo de ionização, as moléculas de água aglomeram-se em torno dos íons, num processo conhecido por solvatação. Isto impede o reagrupamento espontâneo dos íons.

Exemplo:

sal comum (NaCl) em água.

COEFICIENTE DE SOLUBILIDADE

O coeficiente de solubilidade pode ser definido como a máxima quantidade de soluto que dissolve-se em um padrão de solvente, a uma determinada temperatura.

Usualmente, o padrão utilizado é de quantidade de massa de soluto por 100 g de água.

Exemplo:

O coeficiente de solubilidade de uma solução de um composto A, à temperatura de 25 °C, é 20 g / 100g de H2O.

Em outras palavras, pode-se dizer que para cada 100 g de H2O é possível dissolver uma quantidade máxima de 20 g de A.

CURVA DE SOLUBILIDADE

É o gráfico que apresenta a variação do coeficiente de solubilidade da substância em função da temperatura.

A partir da análise do gráfico, pode-se obter as seguintes informações:

I. A solubilidade de um determinado sal a uma dada temperatura:

Exemplo: a 20 °C, a solubilidade do sal A é, aproximadamente, de 10 g / 100 g de H2O.

II. Comparar a solubilidade de sais em uma determinada temperatura.

Exemplo:

20 °C, o sal C é o mais solúvel; já a 45°C, o mais solúvel é o sal A.

III. Como se comporta o coeficiente de solubilidade frente ao aumento ou diminuição de temperatura.

Exemplo:

A solubilidade do sal A aumenta expressivamente com o aumento da temperatura.

CLASSIFICAÇÃO DAS SOLUÇÕES QUANTO À QUANTIDADE DE SOLUTO

Considere que m é igual a massa de soluto, e C.S representa o coeficiente de solubilidade. A partir da relações entre estes, pode-se classificar as soluções de acordo com a quantidade de soluto presente.

Solução Insaturada

Quando a massa de soluto dissolvida, a uma dada temperatura, é menor que o coeficiente de solubilidade, diz-se que a solução está insaturada.

mˢᵒˡᵘᵗᵒ ᵈⁱˢˢᵒˡᵛⁱᵈᵃ < C.S

Solução Saturada

Quando a quantidade de soluto dissolvido, a uma dada
temperatura, é exatamente igual ao coeficiente de solubilidade.

mˢᵒˡᵘᵗᵒ ᵈⁱˢˢᵒˡᵛⁱᵈᵃ = C.S

Quando a quantidade de soluto exceder o coeficiente de solubilidade, o solvente não será mais capaz de dissolver o soluto em excesso, e haverá a formação de precipitado, também chamado de corpo de fundo. Nesses casos, classifica-se essa solução como saturada com corpo de fundo.

Solução Supersaturada

Por meio do aquecimento de uma solução saturada com corpo de fundo, dissolve-se o excesso de soluto, tornando a solução homogênea. Nesse caso, como a massa dissolvida ultrapassou o coeficiente de solubilidade, tem-se uma solução supersaturada.

mˢᵒˡᵘᵗᵒ ᵈⁱˢˢᵒˡᵛⁱᵈᵃ = C.S

A solução supersaturada é instável, e qualquer perturbação ao sistema, mínima que seja, fará com que ela se torne uma solução saturada com corpo de fundo novamente.

Exemplo:

Considere um sal hipotético que apresenta, a 20 °C, coeficiente de solubilidade igual a 10 g / 100 g de água. Acerca desse sal, pode-se dizer que:

• Uma solução de 5 g / 100 g de H2O → Solução insaturada

• Uma solução de 10 g /100 g de H2O → Solução saturada

• Uma solução de 15 g/100 g de H2O → Solução saturada com corpo de fundo (5 g)

• Uma solução de 15 g/100 g de H2O a 30° C → Solução supersaturada

TIPOS DE DISSOLUÇÃO

Dissolução endotérmica: aumento da solubilidade na medida em que a temperatura também aumenta. Em um gráfico, é representada por uma curva ascendente, ou seja, crescente.

Dissolução exotérmica: diminuição da solubilidade na medida em que a temperatura aumenta. Em um gráfico, é representada por uma curva descendente, ou seja, decrescente.

Observe o gráfico abaixo:

X: na medida em que a temperatura aumenta, sua solubilidade diminui, logo, trata-se de uma DISSOLUÇÃO EXOTÉRMICA.

Y: na medida em que a temperatura aumenta, sua solubilidade aumenta, mesmo que discretamente. Logo, trata-se de uma DISSOLUÇÃO ENDOTÉRMICA.

Z: na medida em que a temperatura aumenta, sua solubilidade aumenta, logo, trata-se de uma DISSOLUÇÃO ENDOTÉRMICA.

EXERCÍCIO RESOLVIDO

01. (FUVEST) A curva de solubilidade do KNO³ em função da temperatura é dada a seguir. Se a 20 °C misturarmos 50 g de KNO³ com 100 g de água, quando for atingido o equilíbrio teremos g/100 g H²O

a) um sistema homogêneo.
b) um sistema heterogêneo.
c) apenas uma solução insaturada.
d) apenas uma solução saturada.
e) uma solução supersaturada.

Resolução: B

A partir da análise do gráfico, observa-se que a 20 ºC, é possível dissolver cerca de 35 g de nitrato de potássio em 100 g de água. Logo, a adição de 50 g de sal em 100 g de água fará com que se forme uma solução saturada com corpo de fundo. Como uma solução saturada com corpo de fundo apresenta duas fases, conclui-se que o sistema será heterogêneo.

02. (UEL) A 10 °C a solubilidade do nitrato de potássio é de 20,0 g/100 g  H²O. . Uma solução contendo 18,0 g de nitrato de potássio em 50,0 g de água a 25 °C é resfriada a 10 °C.

Quantos gramas do sal permanecem dissolvidos na água?

a) 1,00
b) 5,00
c) 9,00
d) 10,0
e) 18,0

Resolução: D

A solubilidade do KNO³ é de 20,0 g/100 g H²O, à 10 ºC. Logo, em 50 g de água será possível dissolver :

20 g ___ 100 g de água
m ____ 50 g de água
m = 10 g

Isso significa que, a 10 ºC, só será possível dissolver 10 g de KNO³ em 50 g de água. Como no caso a massa a ser dissolvida é maior do que 10 g, ocorrerá a formação de precipitado, que terá massa de 18 – 10 = 8 g.

Logo, serão dissolvidos apenas 10 g de KNO³.