Cálculos envolvendo solubilidade

A solubilidade é um dos assuntos mais temidos dentro da Química pelos estudantes do Ensino Médio, principalmente os cálculos envolvendo a solubilidade.

Tudo isso porque esses cálculos exigem do estudante, basicamente, três pontos fundamentais:

• Boa interpretação de texto;

• Bom raciocínio matemático;

• Conhecimento sobre o tema solubilidade (principalmente sobre a quantidade de soluto que está dissolvida em um solvente, a uma certa temperatura).

Com base nesses três pontos, porém, a resolução de qualquer exercício que exija os cálculos envolvendo solubilidade torna-se mais fácil.

Desta forma, o objetivo deste texto é mostrar situações em que esses cálculos estão presentes e como podem ser questionados em avaliações.

Acompanhe cada um dos seguintes exemplos:

1º Exemplo (FEI-SP): Os dados abaixo fornecem a variação do coeficiente de solubilidade (g de soluto/100 g de solvente) do nitrato de potássio em água, com a temperatura.

Dados:

20 ^oC ...... 32 g KNO₃/100 g de H₂O

80 ^oC .... 168 g KNO₃/100 g de H₂O

Resfriando-se 1340 g de solução de nitrato de potássio saturada de 80 ^oC até 20 ^oC, qual a quantidade de nitrato de potássio que se separa da solução?

Para determinar a quantidade de KNO₃ que se separa da solução (cristaliza-se), devemos realizar os seguintes passos:

1º Passo: Determinar a massa de soluto presente na solução de 1340 g.

Para isso, devemos montar uma regra de três utilizando os 1340 g de solução fornecidos pelo enunciado e os 268 g (massa da solução a 80 ^oC, ou seja, 100 g de água e 168 g de KNO₃) dados na tabela:

268 g de solução---------168 g de soluto

1340 g de H₂O-------x g de soluto

268.x = 1340.168

268x = 225120

x = 225120
       268

x = 840 g de soluto presentes em 1340 g de solução.

2º Passo: Determinar a massa de água presente na solução de 1340 g.

Para isso, basta subtrair da massa total da solução a massa de soluto encontrada no primeiro passo:

Massa de solvente = 1340 - 840

Massa de solvente = 500 g

3º Passo: Determinar a quantidade de soluto que os 500 g da solução fornecida pelo exercício dissolvem:

Para isso, devemos montar uma regra de três utilizando os valores do soluto e solvente fornecidos pelo exercício, a 20 ^oC, porque essa é a temperatura final da solução:

100 g de H₂O---------32g de soluto

500 g de H₂O-------x g de soluto

100.x = 500.32

100x = 16000

x = 16000
      100

x = 160 g de soluto

4º Passo: Determinar a massa que será separada da solução, ou seja, que será cristalizada:

Para isso, basta subtrair da massa do soluto presente na solução (encontrada no primeiro passo) a massa do soluto que estará dissolvida na água da solução, a 20 ^oC, encontrada no terceiro passo:

Massa de soluto = 840 - 160

Massa de solvente = 680 g

2º Exemplo: (Unificado-RJ) A curva de solubilidade de um dado sal é apresentada abaixo.

Gráfico da solubilidade do sal em água

Considerando a solubilidade deste sal a 30 ºC, qual seria a quantidade máxima (aproximada) de soluto cristalizada quando a temperatura da solução saturada (e em agitação) fosse diminuída para 20 ºC?

a) 5 g

b) 10 g

c) 15 g

d) 20 g

e) 30 g

Para determinar a quantidade de sal que se cristaliza, devemos fazer os seguintes passos:

1º Passo: Determinar a quantidade de soluto presente na solução a 30 °C.

O enunciado informa que essa solução saturada a 30 ^oC foi resfriada a 20 ^oC. Assim, se traçarmos uma reta, partindo de 30 ^oC até a curva e, em seguida, da curva ao eixo y (solubilidade), a massa de soluto será encontrada.

Determinando a massa do sal a 30 ^oC

Realizando a análise, em 100 g de água, é possível saber que estão dissolvidos aproximadamente 35 g de sal.

2º Passo: Determinar a massa de sal dissolvida em 100 g de H₂O a 20 ^oC.

Nesse passo, devemos realizar o mesmo procedimento feito no primeiro passo, mas considerando-se a 20 ^oC.

Determinando a massa do sal a 20 ^oC

Logo, com a análise, temos que a 20 ^oC, 100 g de H₂O dissolvem aproximadamente 25 g de sal.

3º Passo: Determinar a massa que será cristalizada.

Para determinar a massa de sal que será cristalizada, basta subtrair da massa do soluto que estava dissolvida na solução a 30 ^oC (1º passo) a massa do soluto que está dissolvida a 20 ^oC (2º passo):

Massa cristalizada = 35 - 25

Massa cristalizada = 10 g de sal cristalizado

3º Exemplo 3- (Unesp-SP) A quantidade máxima de soluto que pode ser dissolvida numa quantidade padrão de solvente é denominada Coeficiente de Solubilidade. Os valores dos Coeficientes de Solubilidade (g de KNO₃ por 100 g de H₂O) do nitrato de potássio (KNO₃) em função da temperatura são mostrados na tabela.

Tabela contendo o coeficiente de solubilidade do KNO₃

Considerando-se os dados disponíveis na tabela, a quantidade mínima de água (H₂O), a 30 ºC, necessária para dissolver totalmente 6,87 g de KNO₃, será de:

a) 15 g.

b) 10 g.

c) 7,5 g.

d) 3 g.

e) 1,5 g.

Para determinar a massa de H₂O mínima necessária para dissolver 6,87 g de soluto, basta montar uma regra de três utilizando o conhecimento (retirado da tabela) de que 100 g de H₂O dissolvem 45,8 g de soluto, a 30 ^oC:

100 g de H₂O---------45,8 g de soluto

x g de H₂O-------6,87 g de soluto

45,8.x = 100.6,87

45,8x = 687

x = 687
    45,8

x = 15 g de H₂O

4º Exemplo- (UEL-PR) Uma solução saturada de cloreto de ouro de massa igual a 25,20 gramas foi evaporada até a secura, deixando um depósito de 10,20 gramas de cloreto de ouro. A solubilidade do cloreto de ouro, em gramas do soluto por 100 gramas do solvente, é:

a) 10,20

b) 15,00

c) 25,20

d) 30,35

e) 68,00

Para determinar a quantidade de soluto que pode ser dissolvida em 100 g de H₂O, devemos fazer os seguintes passos:

1º Passo: Determinar a massa de solvente evaporada.

Para isso, basta subtrair da massa total da solução a massa de soluto restante:

Massa de solvente evaporada = 25,2 g – 10,2 g

Massa de solvente evaporada = 15 g

2º Passo: Determinar a massa de soluto que pode ser dissolvida em 100 g de H₂O.

Para isso, basta montar uma regra de três utilizando o conhecimento de que 15 g de H₂O dissolvem 10,2 g de soluto, conforme o que foi obtido no primeiro passo:

15 g de H₂O---------10,2 g de soluto

100 g de H₂O-------x g de soluto

15.x = 100.10,2

15x = 1020

x = 1020
      15

x = 68 g de soluto