Equilíbrio de solubilidade de precipitação

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1 LCE-108 Química Inorgânica e Analítica Equilíbrio de solubilidade de precipitação Wanessa Melchert Mattos

2 Solução saturada: quando o máximo possível do sal está dissolvido. AgBr (s) Ag + (aq) + Br - (aq) Kps = [Ag + ] [Br - ] Fórmula geral: AxBy (s) xa y+ (aq) + yb x- (aq) Kps = [A y+ ] x [B x- ] y

3 Solubilidade: de um sal é a quantidade presente em determinado volume de uma solução expressa em mol L -1 Constante do produto de solubilidade: é um constante de equilíbrio

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5 Exemplo: O fluoreto de cálcio, principal componente do fluoreto mineral, se dissolve pouco em água. Calcule o valor de Kps para CaF 2, se a concentração do íon cálcio for 2,4x10-4 mol/l Resposta: Kps = 5,53x10-11

6 Exemplo: O Kps para BaSO 4 é 1,1x10-10 a 25 C. Calcule a solubilidade de sulfato de bário em água pura em (a) mols por litro e (b) gramas por litro. Resposta: a) s = 1,00x10-5 M b) m= 0,0024 g L -1

7 Exemplo: Sabendo que o valor de Kps para MgF 2 é 5,2x10-11, calcule a solubilidade do sal em (a) mols por litro e (b) gramas por litro. Resposta: a) s = 2,40x10-4 M b) m= 0,01495 g L -1

8 Qual é o composto mais solúvel? AgCl (s) Ag + (aq) + Cl - (aq) Kps = 1,8x10-10 Ag 2 CrO 4 (s) 2 Ag + (aq) + CrO 4 2- (aq) Kps = 1,1x10-12 Comparações diretas das solubilidades de dois sais com base em seus valores de Kps só podem ser feitas para sais que tenham a mesma razão de íons

9 Comparação de sais 1:1 Composto Kps AgI 8,5x10-17 AgBr 5,4x10-13 AgCl 1,8x10-10 Maior Kps = Maior Solubilidade Comparação de sais 1:2 Composto Kps PbI 2 9,8x10-9 PbBr 2 6,6x10-6 PbCl 2 1,7x10-5 Maior Kps = Maior Solubilidade

10 Solubilidade e o efeito do íon comum AgCH 3 CO 2 (s) Ag + (aq) + CH 3 CO 2 - (aq) Se adicionar AgNO 3, o que ocorre com o equilíbrio?

11 A adição de um íon comum a uma solução saturada de um sal sempre diminuirá a solubilidade do sal

12 Exemplo: Se AgCl sólido é adicionado a 1,00 L de NaCl 0,55 M, que massa de AgCl se dissolverá? Kps = 1,8x10-10 Resposta: m= 4,7x10-8 g L -1

13 Exemplo: Calcule a solubilidade de cromato de prata, Ag 2 CrO 4, Kps = 1,1 x10-12 a 25 C, na presença de uma solução de K 2 CrO 4 0,0050 M. Resposta: s = 7,42x10-6 M

14 Exercício: Calcule a solubilidade de BaSO 4 (a) em água pura e (b) na presença de Ba(NO 3 ) 2 0,010 M. O valor de Kps para BaSO 4 é 1,1x Resposta: a) s = 1,05x10-5 M b) s= 1,1x10-8 M

15 Solubilidade (Kps) e o Quociente de reação (Q) Conhecendo o Q, podemos decidir: - Se um precipitado se formará quando as concentrações dos íons são conhecidas; - Quais concentrações de íons são necessárias para iniciar a precipitação de um sal insolúvel.

16 Solubilidade (Kps) e o Quociente de reação (Q) Q = Kps a solução é saturada e está em equilíbrio; Q < Kps a solução não está em equilíbrio e, se há sólido presente, haverá dissolução até que se atinja o equilíbrio; Q > Kps a solução não está em equilíbrio, é supersaturada e haverá precipitação.

17 Exemplo: Um pouco de AgCl sólido foi colocado em um béquer com água. Depois de algum tempo, um experimento mostra que as concentrações de Ag + e Cl - são ambas 1,2x10-5 mol/l. O sistema já atingiu o equilíbrio? Isto é, a solução está saturada? Em caso negativo, haverá dissolução adicional de AgCl? Kps = 1,8x10-10 Resposta: Q = 1,44x10-10

18 Exercício: PbI 2 sólido (Kps = 9,8x10-9 ) é colocado em um béquer com água. Após, algum tempo, a concentração de chumbo (II) é determinada, e encontra-se o valor de 1,1x10-3 M. O sistema já atingiu o equilíbrio? Isto é, a solução está saturada? Em caso negativo, haverá dissolução adicional de PbI 2? Resposta: Q = 5,32x10-9

19 Predição da ordem de precipitação Equilíbrio de solubilidade de precipitação Uma solução de íons em solução pode ser separada por adição de um ânion de carga oposto, com o qual eles formam sais de solubilidades muito diferentes Exemplo: Uma amostra de água de mar contém, entre outros solutos, as seguintes concentrações de cátions solúveis: 0,050 mol L -1 Mg 2+ (aq) e 0,010 mol L -1 Ca 2+ (aq). Determine a ordem em que cada íon precipita com a adição progressiva de NaOH sólido. Kps Ca(OH) 2 = 5,5x10-6 e Kps Mg(OH) 2 = 1,1x10-11 Resposta: Ordem: Mg e Ca

20 Predição da ordem de precipitação Exercício: Carbonato de potássio é adicionado a uma solução que contém as seguintes concentrações de cátions solúveis: 0,030 mol L -1 Mg 2+ (aq) e 0,0010 mol L -1 Ca 2+ (aq). Determine a ordem em que cada íon precipita e a concentração de CO 3 2- quando começar a precipitação de cada um. Kps CaCO 3 = 8,7x10-9 e Kps MgCO 3 = 1,0x10-5 Resposta: Ordem: Ca e Mg

21 Predição da ordem de precipitação Exercício: O íon cloreto é adicionado a uma solução que contém as seguintes concentrações de sais solúveis: 0,020 mol L -1 Pb(NO 3 ) 2 (aq) e 0,0010 mol L -1 AgNO 3 (aq). Determine a ordem em que cada íon precipita e a concentração de Cl- quando começar a precipitação de cada um. Kps AgCl = 1,6x10-10 e Kps PbCl 2 = 1,6x10-5 Resposta: Ordem: AgCl e PbCl 2