Determinando a solubilidade

Em química, a solubilidade é usada para descrever as propriedades de um sólido que é misturado e completamente dissolvido em um líquido, sem deixar partículas não dissolvidas para trás. Apenas compostos iônicos (carregados) são solúveis. Para fins práticos, memorizar algumas regras ou consultar uma lista de regras é suficiente para dizer se a maioria dos compostos iônicos se solidificará quando misturado com água ou se uma quantidade significativa deles se dissolverá. Na realidade, algumas moléculas se dissolvem mesmo que você não veja nenhuma mudança, então para experimentos precisos você precisará saber como calcular essa quantidade.

Degraus

Método 1 de 2: usando regras rápidas

Imagem intitulada Determine Solubility Step 1
1. Saiba mais sobre compostos iônicos. Cada átomo normalmente tem alguns elétrons, mas às vezes eles ganham ou perdem um elétron extra. O resultado é um íon com carga elétrica. Quando um íon com carga negativa (um elétron extra) encontra um íon com carga positiva (falta um elétron), eles se unem, assim como as extremidades negativa e positiva de dois ímãs. O resultado é uma ligação iônica.
  • Íons com carga negativa são chamados ânions, e íons com carga positiva cátions.
  • Normalmente, o número de elétrons em um átomo é igual ao número de prótons, onde as cargas elétricas estão em equilíbrio.
Imagem intitulada Determine Solubility Step 2
2. Saiba o que significa solubilidade. Moléculas de água (H2O) têm uma estrutura incomum, o que os faz se comportar como um ímã: uma extremidade tem carga positiva enquanto a outra extremidade é carregada negativamente. Quando você mistura uma ligação iônica com água, esses `ímãs de água` se reúnem em torno dela, tentando separar os íons positivos e negativos. Algumas ligações iônicas não são muito bem unidas; estes são solúvel, porque a água vai quebrar e dissolver a ligação. Outros compósitos têm ligações mais fortes e são Não solucionável,porque eles podem ficar juntos apesar das moléculas de água.
  • Alguns compostos têm ligações internas que são comparáveis ​​em força à atração da água. Essas substâncias são moderadamente solúvel, porque uma parte significativa das ligações (mas não todas) será desfeita.
  • Imagem intitulada Determine Solubility Step 3
    3. Estude as regras de solubilidade. Como as interações entre os átomos são bastante complexas, nem sempre é intuitivo quais compostos são solúveis e insolúveis. Encontre o primeiro íon no composto na lista abaixo para descobrir como ele geralmente se comporta e, em seguida, verifique as exceções para garantir que o segundo íon não interaja de maneira incomum.
  • Por exemplo, para cloreto de estrôncio (SrCl2), procure Sr ou Cl nas etapas em negrito indicadas abaixo. Cl é `geralmente solúvel`, então verifique abaixo as exceções. Sr não é declarado como uma exceção, então SrCl . deve ser2 ser solucionável.
  • As exceções mais comuns para cada regra estão listadas abaixo. Existem outras exceções, mas você provavelmente não as verá em uma aula ou laboratório típico de química.
  • Imagem intitulada Determine Solubility Step 4
    4. Os compostos são solúveis se contiverem metais alcalinos, incluindo Li, Na, K, Rb e Cs. Estes também são chamados de elementos do Grupo IA: lítio, sódio, potássio, rubídio e césio. Quase qualquer composto com um desses íons é solúvel.
  • Exceção: Li3PO4 não é solúvel.
  • Imagem intitulada Determine Solubility Step 5
    5. Compostos com NO3, C23O2, NÃO2, ClO3 e ClO4 são solucionáveis. Estes são íons nitrato, acetato, nitrito, clorato e perclorato, respectivamente. Observe que o acetato é muitas vezes abreviado com OAc.
  • Exceções: Ag(OAc) (acetato de prata) e Hg(OAc)2 (acetato de mercúrio) não são solúveis.
  • AgNO2 e KClO4 são apenas `parcialmente solucionáveis`.
  • Imagem intitulada Determine Solubility Step 6
    6. compostos com Cl, Br e I são principalmente solúveis. Os íons cloreto, brometo e iodeto quase sempre formam compostos solúveis, também conhecidos como sais de halogênio.
  • Exceção: Se um desses liga-se com íons de prata (Ag), mercúrio (Hg2), ou chumbo (Pb), então o resultado não é solúvel. O mesmo vale para os compostos menos comuns com cobre (Cu) e tálio (Tl).
  • Imagem intitulada Determine Solubility Step 7
    7. Compostos com SO4 geralmente são solucionáveis. O íon sulfato geralmente forma compostos solúveis, mas existem várias exceções.
  • Exceções: O íon sulfato forma compostos insolúveis com os seguintes íons: estrôncio Sr, bário Ba, chumbo Pb, prata Ag, cálcio Ca, rádio Ra e prata diatômica Ag2. Observe que o sulfato de prata e o sulfato de cálcio se dissolvem apenas o suficiente para às vezes serem chamados de moderadamente solúvel.
  • Imagem intitulada Determine Solubility Step 8
    8. Compostos com OH ou S não são solúveis. Estes são os íons hidróxido e sulfeto, respectivamente.
  • Exceções: Você se lembra dos metais alcalinos (Grupo I-A) e o quanto eles gostam de formar compostos insolúveis? Li, Na, K, Rb e Cs formam compostos solúveis com íons hidróxido ou sulfeto. Além disso, o hidróxido forma sais solúveis com íons de metais alcalino-terrosos (Grupo II-A): cálcio Ca, estrôncio Sr e bário Ba. Observe que os compostos de hidróxido com alcalino-terrosos têm moléculas suficientes para se unirem e às vezes são considerados `pouco solúveis`.
  • Imagem intitulada Determine Solubility Step 9
    9. Compostos com CO3 ou PO4 não são solucionáveis. Verifique uma última vez para íons de carbonato e fosfato, e você deve saber o que esperar do composto.
  • Exceções: Esses íons formam compostos solúveis com as substâncias usuais, os metais alcalinos Li, Na, K, Rb e Cs, bem como com o NH amônio4.
  • Método 2 de 2: Calculando a solubilidade do Ksp

    Imagem intitulada Determine Solubility Step 10
    1. Encontre o produto de solubilidade da constante Ksp. Esta constante é diferente para cada composto, então você terá que procurá-la em uma tabela em seu livro ou conectados. Como esses valores são determinados experimentalmente, eles podem variar muito de tabela para tabela, por isso é melhor usar a tabela em seu livro didático, se houver. Salvo indicação em contrário, a maioria das tabelas assume uma temperatura ambiente de 25o C.
    • Por exemplo, se você quiser dissolver iodeto de chumbo (PbI2), então escreva a constante de equilíbrio do produto de solubilidade. Você usa uma mesa bilbo.chm.uri.edu, então use a constante 7,1×10.
    Imagem intitulada Determine Solubility Step 11
    2. Primeiro escreva a equação química. Primeiro determine como o composto se divide em íons quando se dissolve. Agora escreva uma equação com Ksp por um lado e os íons individuais por outro.
  • Por exemplo, uma molécula de PbI2 se divide nos íons Pb, I e outro I (você só precisa saber ou procurar a carga de um íon, porque você sabe que o composto total sempre tem uma carga neutra).
  • Escreva a equação 7,1 × 10 = [Pb][I]
  • Imagem intitulada Determine Solubility Step 12
    3. Ajuste a equação para usar variáveis. Reescreva a equação como um problema simples de álgebra, usando seu conhecimento do número de moléculas ou íons. Defina x igual à quantidade da substância que se dissolverá e reescreva as variáveis ​​como os números de cada íon em termos de x.
  • Em nosso exemplo, reescrevemos 7,1×10 = [Pb][I]
  • Como há apenas um íon de chumbo (Pb) no composto, o número de moléculas dissolvidas do composto será igual ao número de íons de chumbo livres. Então podemos substituir [Pb] por x.
  • Como existem dois íons de iodo (I) para cada íon de chumbo, podemos igualar o número de átomos de iodo a 2x.
  • A equação agora é 7,1×10 = (x)(2x)
  • Imagem intitulada Determine Solubility Step 13
    4. Considere íons comuns, se houver. Pule esta etapa ao dissolver o composto em água pura. No entanto, se o composto for dissolvido em uma solução que já contém um ou mais de seus íons constituintes (um `íon comum`), a solubilidade é significativamente reduzida. O efeito dos íons comuns é mais perceptível em compostos que são em sua maioria insolúveis, e nestes casos você pode supor que a grande maioria dos íons em equilíbrio vem do íon já presente na solução. Reescreva a equação com a concentração molar conhecida (mol por litro, ou M) dos íons já presentes na solução, substituindo o valor de x que você usou para aquele íon.
  • Por exemplo, se nosso composto de chumbo-iodo fosse dissolvido em uma solução contendo 0,2 M de cloreto de chumbo (PbCl2), então podemos reescrever a equação como 7,1×10 = (0,2M+x)(2x). E depois disso, como 0,2M é uma concentração tão maior que x, podemos reescrever com segurança como 7,1×10 = (0,2M)(2x).
  • Imagem intitulada Determine Solubility Step 14
    5. Resolva a equação. Resolva x e saiba quão solúvel o composto é. Devido à forma como a constante de solubilidade é definida, sua resposta será expressa em mols do composto dissolvido por litro de água. Você pode precisar de uma calculadora para encontrar a resposta final.
  • O seguinte se aplica à solubilidade em água pura, não com quaisquer íons comuns.
  • 7,1×10 = (x)(2x)
  • 7,1×10 = (x)(4x)
  • 7,1×10 = 4x
  • (7,1 × 10) 4 = x
  • x = ∛((7,1×10) ÷ 4)
  • x = 1,2 x 10 moles por litro se dissolverão. Esta é uma quantidade muito pequena, então você sabe que este composto é, em princípio, pouco solúvel.
  • Necessidades

    • Tabela de constantes para produtos de solubilidade (Ksp) para conexões.

    Pontas

    • Se você tiver dados experimentais sobre o quanto um composto se dissolveu, você pode usar a mesma equação para resolver a constante de solubilidade Ksp.

    Avisos

    • Não há uma definição universalmente aceita desses termos, mas os químicos concordam com a maioria dos compostos. Alguns casos extremos em relação aos compostos com uma proporção significativa de moléculas dissolvidas e não dissolvidas podem ser descritos com diferentes tabelas de solubilidade.
    • Alguns livros didáticos mais antigos dão NH4OH novamente como um composto solúvel. Isso está incorreto; pequenas quantidades de NH4 e íons OH podem ser observados, mas não podem ser isolados para formar um composto.

    Оцените, пожалуйста статью