Soluto e solvente

Soluto e solvente são substâncias presentes em uma solução. O soluto é toda substância que se encontra em menor quantidade na solução, em que suas moléculas, ou íons, estão totalmente dispersas entre as moléculas do solvente. O solvente, por sua vez, é a substância que se encontra em maior quantidade na solução.

Existem diferentes tipos de soluções: sólidas, líquidas ou gasosas; iônicas ou moleculares; diluídas ou saturadas. Em geral, a formação da solução depende da capacidade de um soluto de se espalhar homogeneamente por toda a extensão do volume de outra substância, caracterizando o processo de solubilidade. A solubilidade é indicada por meio do coeficiente de solubilidade — a quantidade máxima de soluto dissolvido em uma quantidade específica do solvente, em determinada temperatura e pressão. Com base nesse indicador, a solução pode ser classificada em insaturada, satura ou supersaturada.

A relação entre a quantidade de soluto e de solvente, presentes na solução, é definida pela concentração da solução, que é a razão entre a quantidade de soluto e a quantidade de solução. A concentração pode ser dada considerando-se a quantidade de matéria (n), de massa e até de volume dos componentes da solução e é um parâmetro de suma importância no controle de qualidade de produtos, análises técnicas, formulações de medicamentos e vários processos industriais.

Leia também: O que é uma mistura?

Resumo sobre soluto e solvente

• Soluto é a substância que está presente em menor quantidade na solução.
• Solvente é a substância que está presente em maior quantidade na solução.
• Os principais solutos são o cloreto de sódio (NaCl), açúcar (C₁₂H₂₂O₁₁), ácido acético (CH₃COOH), etanol (C₂H₅OH), entre outros.
• Os principais solventes são a água (H₂O), etanol (C₂H₅OH), metanol (CH₃OH), hexano (C₆H₁₄), diclorometano (CH₂Cl₂), clorofórmio (CHCl₃).
• As soluções podem ser classificadas da seguinte forma:
  • quanto ao estado de agregação, em sólidas, líquidas ou gasosas;
  • quanto à natureza do soluto, em iônicas ou moleculares;
  • quanto à proporção entre a quantidade de soluto e solvente, em diluídas e saturadas.
• A concentração de uma solução é a razão entre a quantidade de soluto e solução e indica a relação entre o soluto e solvente que formam a solução.
• O coeficiente de solubilidade (CS) é a máxima quantidade de soluto dissolvida em uma quantidade específica de solvente, em dada temperatura e pressão.

O que é soluto e solvente?

O soluto é uma substância que está presente em menor quantidade em uma solução, estando totalmente disperso entre as moléculas do solvente, que, por sua vez, é a substância que está presente em maior quantidade na solução. A solução é caracterizada pelo tamanho das partículas do soluto, que tendem a ser menores que 1 nm. Isso cria a uniformidade observada na mistura, gerando o aspecto de única fase.

Principais solutos e solventes

Algumas substâncias se destacam por estarem presentem em inúmeras soluções do cotidiano, seja na forma de soluto, seja na forma de solvente.

As substâncias que, comumente, aparecem como solutos são:

• Cloreto de sódio (NaCl): muito utilizado no preparo de soro fisiológico e no cozimento de alimentos.
• Açúcar (C₁₂H₂₂O₁₁): é um dos principais solutos nos mais variados tipos de bebidas, das quais podemos destacar os sucos industrializados e os refrigerantes.
• Ácido acético (CH₃COOH): é o principal soluto presente no vinagre, utilizado no preparo de saladas.
• Etanol (C₂H₅OH): é utilizado como aditivo em combustíveis, nos quais está presente em menor quantidade na mistura com a gasolina.
• Gás carbônico (CO₂): é muito utilizado na produção de refrigerantes e águas gaseificadas.

As substâncias que, comumente, aparecem como solventes são:

• Água (H₂O): um dos principais solventes, conhecido como o “solvente universal”. Está presente nas mais variadas soluções devido a sua alta capacidade de dissolver sais, açucares, gases e vários líquidos.
• Etanol (C₂H₅OH): é muito utilizado como solvente em produtos de limpeza e na formulação de perfumes.
• Acetona (CH₃COH₃): muito utilizada como solvente de esmaltes.
• Tolueno (C₇H₈): é um solvente utilizado no preparo de tintas, revestimentos, borrachas e resinas.
• Gasolina: é uma mistura de hidrocarbonetos que pode ser utilizada como solvente, na solubilização de substância apolares.
• Tíner: é uma mistura de vários solventes utilizada para solubilizar tintas e vernizes. Seu principal componente é o tolueno, mas algumas composições podem apresentar cetona, álcoois e hidrocarbonetos.

Veja também: Principais processos de separação de misturas

Classificação das soluções

As soluções podem ser classificadas em relação ao estado de agregação, natureza do soluto e proporção entre a quantidade de soluto e solvente.

→ Classificação quanto ao estado de agregação

Podem ser classificadas em sólidas, líquidas e gasosas.

• Soluções sólidas: são aquelas em que o solvente se encontra no estado sólido. As ligas metálicas, em geral, são soluções sólidas. O aço, por exemplo, é uma liga formada por ferro (solvente) e carbono (soluto), em que a quantidade de carbono pode variar de 0,008% até 2%.
• Soluções líquidas: são aquelas em que o solvente se encontra no estado líquido, podendo ser classificadas em:
  • Solução sólido-líquido, como no caso do soro fisiológico, uma solução de cloreto de sódio (NaCl) e água.
  • Solução líquido-líquido, como no caso do vinagre, formado pelo ácido acético (CH₃COOH) e água.
  • Solução gás-líquido, como no caso do oxigênio (O₂) dissolvido na água, fundamental para respiração de organismos marinhos.
• Soluções gasosas: são aquelas em que o soluto e o solvente se encontram no estado gasoso, como no caso do ar atmosférico, formado pela mistura de gás nitrogênio (78%), gás oxigênio (21%) e outros gases (1%).

→ Classificação quanto à natureza do soluto

Podem ser classificadas em iônicas, ou eletrolíticas, e moleculares:

• Soluções iônica ou eletrolíticas: são aquelas que apresentam íons dispersos na solução e, por isso, conduzem corrente elétrica. Essas soluções podem ser originadas por:
  • Dissociação iônica: ocorre em soluto iônicos, como sais e bases. Exemplo:

NaCl (s) + H₂O(l) Na⁺(aq) + Cℓ⁻(aq)

• • Ionização: ocorre em compostos moleculares que apresentam ligações altamente polarizadas, como no caso dos ácidos. Exemplo:

HCl(g) + H₂O(l) H⁺(aq) + Cl⁻(aq)

• Soluções moleculares ou não eletrolíticas: são aquelas que apresentam solutos moleculares que não sofrem ionização e, por isso, não conduzem corrente elétrica. É o caso da mistura de açúcar em água, que gera apenas uma solubilização do soluto. Exemplo:

C₁₂H₂₂O₁₁(s) + H₂O(l) C₁₂H₂₂O₁₁(aq)

→ Classificação quanto à proporção entre soluto e solvente

• Soluções concentradas: são aquelas que apresentam uma quantidade de soluto próxima ao limite máximo de solubilização do solvente.
• Soluções diluídas: são aquelas em que o soluto está presente em pequenas quantidades, geralmente abaixo do limite máximo de solubilização do solvente.

Concentração de soluções

A concentração de uma solução é a razão entre a quantidade de soluto e a quantidade de solução e indica a relação entre a quantidade de soluto e de solvente que formam a solução.

\(Concentração=\frac{\text{Quantidade de Soluto}}{\text{Quantidade de Solução}}\)

A expressão da concentração pode ser definida pelas relações entre as quantidades de matéria (n), massa ou até volume do soluto e da própria solução. A tabela a seguir mostra as diferentes fórmulas de concentração.

Saiba mais: O que são reações endotérmicas e exotérmicas?

O que é coeficiente de solubilidade?

O coeficiente de solubilidade (CS) é a quantidade máxima de soluto dissolvida em uma quantidade específica de solvente, em dada temperatura e pressão. O CS é dependente da temperatura e sempre é dado acompanhado da quantidade total de solvente e da temperatura da solução. Os intervalos de solubilidade podem ser representados por tabelas ou curvas de solubilidade. A tabela abaixo mostra os intervalos de solubilidade do KNO₃.

Vale destacar que nem todas as substâncias apresentam aumento do CS proporcional ao aumento da temperatura, como mostra a curva de solubilidade de diferentes substâncias ilustrada abaixo.

Essas diferentes tendências possibilitam classificar a solubilidade em dois tipos:

• Solubilidade endotérmica: é caracterizada pelo aumento do coeficiente de solubilidade em decorrência do aumento de temperatura, caracterizada pela curva de solubilidade crescente.
• Solubilidade exotérmica: é caracterizada pela diminuição do coeficiente de solubilidade em decorrência do aumento de temperatura, caracterizada pela curva de solubilidade decrescente.

→ Videoaula sobre soluto e solvente

Exercícios resolvidos sobre soluto e solvente

Questão 1: (Acafe) O cloreto de potássio é um sal que adicionado ao cloreto de sódio é vendido comercialmente como “sal light”, com baixo teor de sódio. Dezoito gramas de cloreto de potássio estão dissolvidos em 200g de água e armazenado em um frasco aberto sob temperatura constante de 60ºC.

Dados: Considere a solubilidade do cloreto de potássio a 60ºC igual a 45g/100g de água.

Qual a massa mínima e aproximada de água que deve ser evaporada para iniciar a cristalização do soluto?

A) 160g

B) 120g

C) 40g

D) 80g

Gabarito: alternativa A.

Resolução: O enunciado diz que são 18 g do KCl dissolvidos em 200 g de água em 60 °C. Considerando o coeficiente de solubilidade do KCl que foi dado (45g/100 g de água em 60 °C), podemos estabelecer a seguinte relação:

45 g KCl --------------------- 100 g de água

18 g KCl --------------------- x g de água

\(x=\frac{18\ g\ KCl \cdot 100g\ de\ água}{45 g\ KCl}\\ x=\frac{1800 g\ de\ água}{45}\\ x=40 g\ de\ água\)

Em seguida, subtraímos esse valor do total de água, que é 200 g.

200 g – 40 g = 160 g de água.

Assim, a massa de água que deve ser evaporada para que o soluto comece a cristalizar é 160 g.

Questão 2: (UFRGS) A solubilidade aquosa do KNO₃, a 25 °C, é de 36 g/100 mL, e a 35 °C, é de 55 g/100 mL.

Uma solução de KNO₃ preparada em água a 30 °C, contendo 55 g deste sal em 100 mL de água será uma

A) solução saturada, porém sem precipitado.

B) solução saturada na presença de precipitado.

C) solução não saturada, porém, sem precipitado.

D) solução não saturada na presença de precipitado.

E) mistura heterogênea formada por sal precipitado e água pura.

Gabarito: Alternativa B

Comentário: Perceba que a solubilidade do sal foi dada em uma faixa:

Em 25 °C – 36 g/100 mL de água;

Em 35 °C – 55 g/100 mL de água.

Como a solução foi preparada com 55 g do sal em 30 °C, em 100 mL, a solubilidade em 30 °C é maior que 36 g e menor 55 g.

Assim, os 100 mL de água não conseguirão dissolver todo o sal. Logo, uma parte do sal será solubilizada até atingir o ponto de saturação e a quantidade restante de sal, que não solubilizou, irá se depositar no fundo do recipiente na forma de precipitado.

Essa situação é apresentada na alternativa B): solução saturada na presença de precipitado.

Fontes

ATKINS, P. W. PAULA, J. de. Fundamentos de Físico-Química. Vol 1 & 2. 5 ed. Rio de Janeiro: LTC, 2003.

ATKINS, Peter; JONES, Loretta. Princípios de química: questionando a vida moderna e o meio ambiente. 3ª ed.;Porto Alegre; Bookman; 2006.

CHANG, Raymond. Química Geral: Conceitos Essenciais; 4ªed.; São Paulo;McGraw-Hill;2007.

SKOOG, Douglas A (2006). Fundamentos de Química Analítica. 8ª ed. São Paulo-SP: Thomson.