Solubilidade

Certas substâncias podem se solubilizar em outras. Ou seja, certas substâncias, quando juntas, podem originar misturas homogêneas ou soluções. Uma mistura homogênea pode ter um solvente (componente majoritário) e um ou até diversos solutos (componentes minoritários). 

O solvente geralmente se apresenta em maior quantidade e dizemos que o soluto está solúvel nele. Em certas situações, chamamos a água de solvente por mera conveniência, pois existem algumas soluções em que a participação, em massa, do soluto é maior que a da água.

Um solvente tem capacidade limitada para dissolver um determinado soluto. Quando um soluto já está presente numa solução de maneira que o solvente não possa dissolver qualquer outra porção de soluto que venha a ser adicionada, dizemos que a solução está saturada. Qualquer solução que apresente quantidade de soluto menor que a que saturaria a solução, é chamada de insaturada. Qualquer solução que apresente quantidade de soluto maior que a que saturaria a solução, apresenta soluto precitado ou corpo de fundo. Este tipo de solução é chamada de saturada com corpo de fundo. A quantidade de corpo de fundo é igual à quantidade de soluto adicionada menos a quantidade que saturaria aquela quantidade de solvente. Uma solução contendo uma quantidade de soluto que exceda ao limite de solubilidade para aquela temperatura também pode ser supersaturada. Neste tipo de solução, apesar de o limite de solubilidade ter sido ultrapassado, todo soluto se encontra dissolvido. No entanto, este tipo de solução é instável e todo o excesso de soluto pode se precipitar a qualquer momento.

A solubilidade do  nitrato de bário (BaNO₃)₂  em água, na temperatura de 50 ºC é de 80 g do sal para cada 100 g de água. Baseado nisso, uma solução que apresente, nesta temperatura, 80 g do sal em 100 g de água é chamada de saturada. Uma solução que, nesta temperatura, apresentar 50 g do sal dissolvidos em 100 g de água será chamada de insaturada e ainda poderá dissolver 30 g a mais do sal (80 - 50 = 30). Uma solução que, nesta temperatura, apresentar 90 g do sal dissolvidos em 100 g de água será chamada de saturada com corpo de fundo. Isto porque esta quantidade do sal é suficiente para originar uma solução saturada e ainda permanecer sal em excesso, que vai para o fundo do recipiente. A quantidade de sal depositada, neste caso, seria de 10 g  (90 - 80 = 10).

Quanto maior a quantidade de solvente, maior a capacidade deste em solubilizar um soluto. Por isso é estabelecido que a solubilidade de um determinado soluto é sempre calculada para uma quantidade fixa de soluto, geralmente 100 g. A solubilidade também depende da temperatura da solução, por isso toda informação a respeito de solubilidade deve trazer também a temperatura. Existem solutos que têm solubilidade crescente com a temperatura, outros apresentam solubilidade decrescente e ainda outros, apresentam solubilidade indiferente com a temperatura.

O gráfico abaixo apresenta a influência da temperatura sobre a solubilidade de alguns sais em água.

Exemplo 1

(FAAP) Para o Ba(NO₃)₂ , o coeficiente de solubilidade varia com a temperatura, segundo a tabela:

solubilidade Ba(NO3)2   g / 100 g de água	60	70	80
temperatura (°C)	30	40	50

Determine a massa do sal necessária para preparar 500 g de uma solução aquosa saturada a 40 ºC.

Resolução

O problema pede o cálculo da massa total de solução, ou seja, soluto mais solvente.

Na temperatura de 40 ºC, 100 g de água solubilizam 70 g do sal, totalizando um total de 170 g de solução.

Calculando nas mesmas proporções, teremos para a solução de 500 g ...

170 g de solução      =>      70 g do sal

500g de solução       =>      x g do sal

x = 500 . 70 / 170

x = 205,9 g do sal

Exemplo 2

Considere a solubilidade do sal do problema anterior na temperatura de 30 ºC. Qual a massa de água necessária para dissolver 240 g do sal nesta temperatura?

Resolução

Na temperatura de 30 ºC, 100 g de água dissolvem 60 g do sal...

100 g água dissolvem      =>      60 g do sal

x g de água dissolvem      =>      240 g do sal

x = 240 . 100 / 60

x = 24000 / 60

x = 400 g de água 

(ITA) O gráfico abaixo será usado na resolução dos dois exemplos seguintes:

Exemplo 3

A menor quantidade de água a 20 °C para dissolver 45 g de Ce₂(SO₄)₃ é:

a) 125 g

b) 200 g

c) 100 g

d) 225 g

e) 250 g

Resolução

Na temperatura de 20 °C, 20 g do sal saturam 100 g de água...

100 g de água dissolvem      =>      20 g do sal

x g de água dissolvem          =>      45 g do sal

x = 45 . 100 / 20

x = 4500 / 20

x = 225 g

A alternativa correta é a d.

Exemplo 4

Assinale a conclusão falsa.

a) Se dissolvermos 150 g de NH₄Cl em 300 g de água a 30 °C, obteremos solução saturada, sobrando 30 g do sal não dissolvido.

b) 80 g de NH₄Cl saturam 200 g de água a 30 ºC.

c) Podemos dizer que, na faixa de 0 - 100 ºC, a solubilidade do NaCl em água cresce muito pouco com a temperatura.

d) O menos solúvel destes sais é o NaNO₃.

e) Se 20 g de Ce₂(SO₄)₃ forem dissolvidos em 100 g de H₂O gelada, no aquecimento acima de 20 °C, começará a precipitar sal.

Resolução

Todas as alternativas são verdadeiras, com exceção da d. Nesta faixa de temperaturas o NaNO₃ é um dos sais mais solúveis.

Exemplo 5

Considere a solubilidade do Ba(NO₃)₂ do exemplo 1. 

solubilidade Ba(NO3)2   g / 100 g de água	60	70	80
temperatura (°C)	30	40	50

a) O que acontecerá com a solução preparada a 40 ºC, se esta for resfriada até 30 °C?

b) O que acontecerá com a solução preparada a 40 ºC, se esta for aquecida até 50 ºC?

Resolução

a) A quantidade de soluto dissolvido nesta temperatura é de 70 g. Se a solução for resfriada até 30 ºC, o limite de solubilidade passará a ser de 60 g. 10 g do sal ficarão em excesso e a solução será saturada com 10 g de corpo de fundo.

b) A quantidade de soluto dissolvido nesta temperatura é de 70 g. Se a solução for aquecida até 50 ºC, o limite de solubilidade passará a ser de 80 g. A solução se tornará insaturada e com possibilidade de dissolver mais 10 g do sal.