12.6:

12.6: Propriedade Físicas que Afetam a Solubilidade

Physical Properties Affecting Solubility

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Chemistry

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JoVE Core Chemistry

Physical Properties Affecting Solubility

12.5: Solution Equilibrium and Saturation

12.7: Expressing Solution Concentration

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02:19 min

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September 24, 2020

Overview

Soluções de Gases em Líquidos

Com com qualquer solução, a solubilidade de um gás em um líquido é afectada pelas forças intermoleculares de atração entre as espécies de soluto e solvente. Ao contrário dos solutos sólidos e líquidos, no entanto, não há atração intermolecular soluto-soluto para superar quando um soluto gasoso se dissolve em um solvente líquido, uma vez que os átomos ou moléculas que compõem um gás estão muito separados e experienciam interações negligenciáveis. Consequentemente, as interações soluto-solvente são o único factor energético que afecta a solubilidade. Por exemplo, a solubilidade em água do oxigénio é aproximadamente três vezes maior do que a do hélio (existem maiores forças de dispersão entre a água e as moléculas de oxigénio maiores), mas 100 vezes menor do que a solubilidade do clorometano, CHCl₃ (as moléculas polares de clorometano experienciam atração dipolo-dipolo com as moléculas de água polares). Da mesma forma, note que a solubilidade do oxigénio no hexano, C₆H₁₄, é aproximadamente 20 vezes maior do que na água, pois existem maiores forças de dispersão entre o oxigénio e as moléculas de hexano maiores.

A temperatura é outro factor que afecta a solubilidade, com a solubilidade dos gases tipicamente diminuindo à medida que a temperatura aumenta. Esta relação inversa entre a temperatura e a concentração de gás dissolvido é responsável por um dos principais impactos da poluição térmica em águas naturais.

A solubilidade de um soluto gasoso também é afectada pela pressão parcial do soluto no gás ao qual a solução é exposta. A solubilidade gasosa aumenta à medida que a pressão do gás aumenta.

Para muitos solutos gasosos, a relação entre solubilidade, S_gas, e pressão parcial, P_gas, é proporcional:

onde k_H é uma constante de proporcionalidade que depende das identidades do soluto gasoso e do solvente e da temperatura da solução. Esta é uma declaração matemática da lei de Henry: A quantidade de um gás ideal que se dissolve em um volume definido de líquido é diretamente proporcional à pressão do gás.

Este texto é adaptado de Openstax, Chemistry 2e, Section 11.3: Solubility.

Transcript

A solubilidade de um soluto é o montante máximo que se dissolverá em uma dada quantidade de solvente a uma temperatura específica. Isto significa que, por definição, temperatura afeta a solubilidade da maioria das substâncias. Para a maioria dos solutos sólidos, a sua solubilidade na água aumenta à medida que a temperatura da solução aumenta, embora existam exceções, como o sulfato de césio.

Com as mudanças de temperatura, a solubilidade das diferentes substâncias aumenta a ritmos diferentes. Por exemplo, a solubilidade de nitrato de potássio sobe acentuadamente com a temperatura, enquanto que o cloreto de potássio muda muito pouco. Quando uma solução contendo uma mistura de nitrato de potássio e cloreto de potássio é aquecida e depois arrefecida lentamente a dez graus, o cristalino precipitado conterá mais do nitrato de potássio, uma vez que é menos solúvel a baixas temperaturas.

Esta técnica de separação é conhecida como cristalização fracionária. Em contraste com os solutos sólidos, a solubilidade de gases na água diminui com o aumento da temperatura. Se um copo de refrigerante frio for aquecido à temperatura ambiente, os refrigerantes achatam rapidamente.

Isto porque a solubilidade do dióxido de carbono decresce com o aumento da temperatura. A solubilidade dos gases também depende da pressão. Quanto maior for a pressão de um gás acima de um líquido, mais solúvel é o gás que está no líquido.

Esta relação entre pressões e a solubilidade de um gás é quantificada pela Lei de Henry, que declara que a solubilidade de um gás é igual à Constante da Lei Henry multiplicada pela pressão. Enquanto se faz refrigerante, dióxido de carbono é dissolvido numa solução de açúcar sob alta pressão. A pressão acima permite que a solução se sature com dióxido de carbono.

Assim, quando uma lata de refrigerante é aberta, nós podemos ouvir o pop familiar à medida que a pressão é libertada e ver muitas bolhas se formam como o dióxido de carbono O gás escapa da solução.

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Solubilidade Soluto Solvente Temperatura Solutos Sólidos Água Sulfato de Césio Nitrato de Potássio Cloreto de Potássio Precipitado Cristalino Cristalização Fracionada Gases Dióxido de Carbono Pressão Lei de Henry