O coeficiente de solubilidade é uma grandeza química e matemática que relaciona a quantidade de soluto e de solvente em uma solução. Por meio desse valor, é possível determinar até quanto de soluto pode ser dissolvido no solvente, formando misturas homogêneas.
Neste artigo você encontra uma definição mais completa de coeficiente de solubilidade, com exemplos práticos de como esse conceito se aplica no dia a dia. Ainda, veja o que é uma curva de solubilidade, como interpretá-la e como resolver questões de vestibulares que tratam sobre esse tema. Vamos lá?
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O que é coeficiente de solubilidade?
O valor do coeficiente de solubilidade traduz a quantidade máxima de soluto que poderá ser adicionada em um determinado solvente. Esse valor se altera conforme a temperatura aumenta ou diminui, então, a cada temperatura,o coeficiente de solubilidade de uma mesma substância pode ser diferente.
Esse conceito é importante porque, quando muito soluto é adicionado no sistema, o material pode se precipitar no recipiente. A partir de então, a mistura não será mais homogênea como antes, mas terá um corpo de fundo, indicando a saturação de sua capacidade de dissolver. Lembre-se, porém, que a definição de solução é a uma mistura com aspecto homogêneo.
Características do coeficiente de solubilidade
O coeficiente de solubilidade é uma grandeza específica para cada substância. E, em cada substância, sofre variações de acordo com a temperatura. Isso significa que alguns solutos são mais dissolvidos em água quente do que água fria, por exemplo.
Além disso, a dissolução de uma substância em diferentes solventes traz diferentes coeficientes de solubilidade. Por exemplo, quando o açúcar é adicionado no leite à temperatura ambiente, o coeficiente será diferente do que a adição do mesmo açúcar em um copo de água.
O coeficiente de solubilidade é definido a partir de uma relação entre a quantidade de soluto para determinado volume de solvente. Ele pode ser mensurado em gramas por mililitros, quilogramas por litros e etc.
Classificação das soluções a partir do coeficiente de solubilidade
O coeficiente de solubilidade permite que as soluções sejam classificadas conforme a concentração de soluto dissolvido.
Vamos imaginar que o coeficiente de solubilidade do soluto A em água seja 40 g/100 ml, a 25ºC. A partir disso, poderá existir soluções:
- Insaturadas, quando a quantidade de soluto adicionada for menor do que 40 g/100 ml. Como 25 g;
- Saturada, se for adicionado soluto que iguale a concentração ao coeficiente de solubilidade, ou seja, 40 g em 100 mL;
- Saturada com corpo de fundo, se a concentração de soluto for maior que o coeficiente de solubilidade, sem perfeita diluição da substância. Como adicionar 45 g em 100 mL sem se preocupar com a alteração da temperatura; e
- Supersaturada, se alterações de temperatura permitirem a perfeita dissolução de mais de 40 g/100ml. Por exemplo ao adicionar 55 g de A em 100 ml de água.
Como se forma uma solução supersaturada?
O principal método para obter uma solução supersaturada é com a alteração da temperatura. Primeiramente, a quantidade de soluto é adicionada em uma temperatura em que haja perfeita dissolução. Depois, o sistema é cuidadosamente resfriado em repouso absoluto até chegar à temperatura desejada.
Se o ambiente não for perturbado, as moléculas de soluto que já estão dissolvidas não formarão corpo de fundo, mesmo que a concentração ultrapasse o coeficiente de solubilidade naquela temperatura. No caso, porém, de alguma movimentação da solução, esse equilíbrio se perde e pode-se observar o acúmulo da substância no fundo do recipiente.
Curva de solubilidade
A curva de solubilidade é um gráfico que relaciona a temperatura com o coeficiente de solubilidade para determinada solução. A leitura das informações é realizada pela correlação entre os dois eixos do plano cartesiano.
Para a substância A representada no gráfico acima, à 70ºC a solubilidade é de 100 g em 100 g de água. Assim, para formar uma substância insaturada, será necessário adicionar menos que 100 g em 100 g de água.
Se quisermos formar uma solução saturada de B, à 45ºC, será necessário adicionar 40 g de soluto para cada 100 g de água no recipiente.
No caso de preparar uma solução supersaturada da substância C à 35ºC, devemos ter mais do que 20 g de soluto em 100 g de água, que é o coeficiente de solubilidade nessa temperatura. Agora, escolhemos uma temperatura maior, como 60º, adiciona-se uma quantidade de soluto próximo à saturação, seja 35 g/100 g de água.
A partir disso, resfria-se o sistema vagarosamente para que os 35 g de soluto mantenham-se em perfeita dissolução quando chegar a 35ºC, ainda que o coeficiente seja de 20 g. Assim é que constrói uma solução supersaturada.
Questões de prova sobre coeficiente de solubilidade
(Unifesp) Uma solução com 14 g de cloreto de sódio dissolvidos em 200 mL de água foi deixada em um frasco aberto, a 30°C. Após algum tempo, o soluto começou a ser cristalizado. Qual volume mínimo e aproximado, em mL, de água deve ter evaporado quando se iniciou a cristalização? Dados: solubilidade, a 30°C, do cloreto de sódio = 35 g/100 g de água; densidade da água a 30°C = 1,0 g/mL.
a) 20
b) 40
c) 80
d) 100
e) 160
Em primeiro lugar, vamos determinar a concentração de cloreto de sódio na solução.
O enunciado menciona que, a 30ºC, 1 g de água é igual a 1 mL de água. Então, 14 g de cloreto de sódio estariam dissolvidos em 200 g de água.
A concentração é calculada pela razão entre soluto e solvente: 14/200 = 7/100. Ou seja, a 7 g de NaCl a cada 100 g de solvente.
Na segunda etapa da resolução, deve-se recordar que, para a formação de corpo de fundo, como aponta o exercício (“iniciou a cristaização”), é necessário atingir e ultrapassar o coeficiente de solubilidade da substância.
O exercício anota que essa solubilidade, a 30ºC é de 35 g/100 g de água. Note que a concentração requerida é grande.
Para que ocorra a saturação com resíduo de fundo, é necessário que a água evapore. A pergunta a ser feita é, qual a quantidade de água em que são dissolvidos 7 g de sal, de forma que a concentração será igual a 35 g/100 g.
Esse questionamento pode ser resolvido em uma regra de três simples, já que trata-se de uma grandeza proporcional:
35 g de sal —– 100 g de água
7 g de sal —– x g de água
35.x = 100.7
x = 700/35
x = 100/5
x = 20 g de água a cada 7 g de sal.
Lembre-se, ainda, que a solução possui 14 g de sal no total. Diante disso, será essencial 20*2 g de água na solução.
Como, anteriormente, havia 200 g de água e devemos manter apenas 40 g, ocorreu a evaporação de 160 g de água, como aponta a alternativa D.
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