Produto de solubilidade Ks ou Kps

Numa solução saturada com corpo de fundo de um sal, existe um equilíbrio entre os íons presentes na solução e o sólido precipitado no fundo do recipiente. Por exemplo...

BaSO₄     <=>       Ba²⁺     +     SO₄^2-

Este equilíbrio é conhecido como de solubilidade e a constante deste equilíbrio é chamada de produto de solubilidade (K_s ou K_ps). Esta constante é igual ao produto das concentrações dos íons na solução saturada, elevadas aos coeficientes da reação. Para o exemplo acima teríamos...

K_s=[Ba²⁺] [SO₄^2-]

Para o fosfato de cálcio, a Ks pode ser obtida a partir da equação de dissociação do sal...

Ca₃(PO₄)₂     <=>     3 Ca²⁺     +     2 PO₄^3-

K_s=[Ca²⁺]³ [PO₄^3-]²

Para um dado sal, o K_s depende da temperatura. Quanto mais alto é o valor de K_s, mais solúvel é a substância. Valores de K_s muito baixo são característicos de substâncias pouco solúveis. A precipitação em uma solução é determinada pelo valor de K_s.

Se o produto das concentrações dos íons na solução é:

- menor que o valor de Ks, a solução é insaturada.

- igual ao valor de Ks, a solução é saturada.

- maior que o valor de Ks, ocorrerá a formação de precipitado até que o valor de Ks seja atingido.

Em outras palavras, as precipitações são mais facilmente obtidas em soluções de sais de baixa solubilidade.

Exemplos

Os exemplos 1 e 2 relacionam-se com seguintes sais de prata e seus produtos de solubilidade, em solução aquosa a 25°C.

Substância	Produto de solubilidade
AgCl	1,8 x 10-10
AgBr	3,3 x 10-13
AgI	1,5 x 10-16
AgCN	1,2 x 10-13
AgCNS	1,0 x 10-12

Exemplo 1

(U.E. Londrina) O sal mais insolúvel na água é:

a) AgI

b) AgBr

c) AgCl

d) AgCN

e) AgCNS

Resolução

Quanto menor o produto de solubilidade, mais insolúvel é o sal. Entre as opções, o mais insolúvel é o AgI. A alternativa correta é a a.

Exemplo 2

(U.E. Londrina) Numa solução aquosa contendo 1,0 x10^-3 mol/L de íons cloreto, qual a menor concentração molar de Ag1+ necessária para precipitar AgCl, a 25 °C ?

a) 1,0 x10^-10

b) 1,8 x10^-10

c) 1,0 x10^-7

d) 1,8 x10^-7

e) 1,0 x10^-3

Resolução

Para o AgCl teríamos a seguinte dissociação...

AgCl     <=>     Ag¹⁺     +     Cl^1-

A expressão do produto de solubilidade seria dada por...

K_s=[Ag¹⁺] [Cl^1-]

Sabendo que para esta situação Ks = 1,8 x 10^-10 e que [Cl^1-] = 1,0 x10^-3 mol/L podemos calcular a mínima concentração de íons Ag¹⁺ que pode causar a precipitação de AgCl nesta solução.

K_s= [Ag¹⁺] [Cl^1-]

1,8 x 10^-10  =  [Ag¹⁺] . 1,0 x10^-3

[Ag¹⁺]  =  1,8 x 10^-10 / 1 x 10^-3

[Ag¹⁺]  =  1,8 x 10^-7

A alternativa correta é a d.

Exemplo 3

(ITA) A massa molar do Mg(OH)₃ e seu produto de solubilidade em água é 4,6 x 10^-24 para 25 °C. Colocando excesso de hidróxido de magnésio sólido em contato com 1,0 litro de água pura, o máximo de Mg(OH)₂que irá se dissolver nesse volume de água, a 25 °C, será:

a) ³√4,6 x 10^-24/4  mol

b) ³√4,6 x 10^-24  mol

c) (³√4,6 x 10^-24 / 58,3) g

d) (4,6 x 10-²⁴ / 4) mol

e) (4,6 x10^-24 . 58,3 / 3) g

Resolução

A dissociação do Mg(OH)₂ é dada por...

Mg(OH)₂   <=>   Mg²⁺   +   2 OH^1-

A expressão do produto de solubilidade será dada por...

Ks = [Mg²⁺] [OH^1-]²

Chamando a concentração de Mg²⁺ de x e reconhecendo que a concentração do OH^1- é o dobro da de Mg²⁺, podemos escrever...

4,6 x 10^-24   =   x . (2 x)²

4,6 x 10^-24   =   4 x³

X³ =  4,6 x 10^-24 / 4 

x = solubilidade do Mg²⁺ = solubilidade do Mg(OH)₂ = ³√4,6 x 10^-24/4  mol/ L

Como o volume de solução é um litro...

x = ³√4,6 x 10^-24/4  mol/ L . 1 L  =  ³√4,6 x 10^-24/4  mol

A alternativa correta é a letra a.

Hidrólise Salina

é o processo químico em que ocorre a quebra de uma molécula por água. Tal processo pode ser observado tanto em compostos orgânicos como em compostos inorgânicos. A hidrólise salina é a reação entre um sal e a água, podendo provocar alterações de pH na solução final. O cátion ou ânion, ou mesmo os dois, de um sal, dissociados na solução aquosa, reagem com a água dando origem a soluções ácidas, básicas ou neutras, dependendo da força do ácido e da base dos quais o sal envolvido é proveniente. Em termos gerais, podemos dizer que na hidrólise salina ocorre o inverso do processo da reação de neutralização.

*Lembre-se: a molécula de água é composta por um cátion H+ e um ânion OH-. Quando ocorre hidrólise de cátion, são produzidos íons H+ e quando há hidrólise de ânions, são liberados íons OH-. 

**Quando o ácido ou base são fortes, eles permanecem dissociados em íons. 

• Sais de ácidos fortes e bases fracas
Somente o cátion do sal (proveniente de uma base) se hidroliza, ligando-se à hidroxila (OH-) liberada com a quebra da molécula de água. Dessa forma, o íon H+ ficará livre, dissociado, o que fará com que o pH da solução final fique ácido. Veja a reação de hidrólise do NH4Cl: 

• Sais de ácidos fracos e bases fortes
Somente o ânion do sal (proveniente de um ácido) se hidroliza, liberando íons OH-, o que fará com que o pH da solução final fique básico. Veja a reação de hidrólise do Na2CO3:

• Sais de ácidos fracos e bases fracas
Tanto o cátion quanto o ânion sofrerão hidrólise. O pH da solução final dependerá da constante de ionização do ácido e da base formados. A solução será ligeiramente ácida se a constante de ionização do ácido for mais alta que a da base, se acontecer o contrário, a solução será ligeiramente básica. Caso as constantes de ionização do ácido e da base sejam equivalentes, a solução resultará neutra. Exemplo:

Sabendo-se que a constante de ionização do ácido HCN é 5.10-10 e a da base NH4OH é 2.10-5, pode-se concluir que a solução resultante é ligeiramente básica, já que a constante de ionização da base formada é mais alta que a do ácido. 

• Sais de ácidos fortes e bases fortes
Neste caso, a hidrólise não ocorre, pois os cátions e ânions reagirão com a água formando os ácidos e bases originais, que, por serem fortes, se dissociarão novamente. Sendo assim, teremos todos os íons separados e a solução permanecerá neutra. Exemplo: 

Química nossa de cada dia... 

Os sais formados por um ácido e uma base fortes, bem como os formados por um ácido e uma base fracos, são usados para a formação soluções “tampão”, que são soluções que atenuam a variação do valor do pH, mantendo-o aproximadamente constante. Um dos sistemas tampões mais importante é o do sangue. O seu pH é de aproximadamente 7,4 e alterações nesse valor produzem efeitos na função celular. Um pH sanguíneo menor que 6,8 ou maior que 8 são mortais para o homem.