Chapter 12: Solutions and Colloids

Back to chapter

12.6:

Propriedade Físicas que Afetam a Solubilidade

JoVE Core
Chimie

Un abonnement à JoVE est nécessaire pour voir ce contenu. Connectez-vous ou commencez votre essai gratuit.

JoVE Core Chimie

Physical Properties Affecting Solubility

Vidéo précédente
12.5: Solution Equilibrium and Saturation

Vidéo suivante
12.7: Expressing Solution Concentration

Langues

Diviser

English العربية 中文 Nederlands français Deutsch עברית italiano 日本語 한국어 português русский español Türkçe

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.

12.6:

Propriedade Físicas que Afetam a Solubilidade

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.

Suggested Reading

Kolev, Nikolay Ivanov. "Solubility of O 2, N 2, H 2 and CO 2 in water." In Multiphase Flow Dynamics 4, pp. 209-239. Springer, Berlin, Heidelberg, 2011.
Mitchell, Alan J., ed. Formulation and production carbonated soft drinks. Springer Science & Business Media, 1990.

Tags

Solubility Solute Solvent Temperature Solid Solutes Water Cesium Sulfate Potassium Nitrate Potassium Chloride Crystalline Precipitate Fractional Crystallization Gases Carbon Dioxide Pressure Henry’s Law