Calcule a solubilidade molar do CaCO3(Kps: 4,5 cdot 10^-9) em uma solução que é: (1,0 pt) Descreva a solubilidade dessa solução em meio ácido e em meio básico.
(Dados: Ca(OH)2 : base forte; H2 CO3 : ácido fraco)

Passo 1

Beleza, vamos resolver esse exercício juntos! A questão pede para calcular a solubilidade molar do CaCO3, que tem um produto de solubilidade ( Kps) de 4,5 cdot 10^-9. Além disso, precisamos descrever como essa solubilidade se comporta em meio ácido e em meio básico. Para isso, vamos usar conceitos de equilíbrio químico e entender como ácidos e bases afetam a solubilidade do carbonato de cálcio.

Passo 2

Primeiro, vamos entender o que é o produto de solubilidade ( Kps). Ele nos diz quão bem um composto se dissolve em água. Para o CaCO3, a reação de dissolução é:
CaCO3 (s) rightarrow Ca^2+ (aq) + CO3^2- (aq)
E o Kps é dado por:
Kps = [Ca^2+][CO3^2-] = 4,5 cdot 10^-9

Passo 3

Vamos calcular a solubilidade molar ( s) do CaCO3 em água pura. Assumimos que quando s mols de CaCO3 se dissolvem, formam s mols de Ca^2+ e s mols de CO3^2-. Assim:
Kps = s times s = s^2
Portanto:
s = raizKps = raiz4,5 cdot 10^-9 approx 6,7 cdot 10^-5 , mol/L

Passo 4

Agora, vamos analisar a solubilidade em meio ácido. Em ambiente ácido, há uma concentração extra de íons H^+. Esses íons reagem com CO3^2- formando HCO3^-:
CO3^2- + H^+ rightarrow HCO3^-
Essa reação reduz a concentração de CO3^2-, deslocando o equilíbrio da dissolução do CaCO3 para mais produtos, aumentando assim a solubilidade.

Passo 5

Para quantificar, vamos considerar que todo o H^+ proveniente do ácido reage com o CO3^2-. Supondo que a concentração de H^+ seja suficiente para reagir completamente, a nova expressão do Kps fica:
Kps = [Ca^2+][CO3^2-] approx [Ca^2+] times Ka[H^+]
Onde Ka é a constante de dissociação do HCO3^-.

Passo 6

Agora, vamos para o meio básico. Em ambiente básico, há excesso de íons OH^-. Esses íons podem reagir com H2O para formar OH^-, mas como o CaCO3 já está em meio básico devido ao Ca(OH)2, o excesso de OH^- pode precipitar mais Ca^2+, diminuindo a solubilidade do CaCO3.

Passo 7

Resumindo, em meio ácido, a presença de H^+ aumenta a solubilidade do CaCO3 ao consumir CO3^2-, deslocando o equilíbrio para a direita. Já em meio básico, o excesso de OH^- diminui a solubilidade ao precipitar mais Ca^2+, deslocando o equilíbrio para a esquerda.

Resposta

A solubilidade do CaCO3 aumenta em meio ácido devido à reação com H^+ que consome CO3^2-, promovendo mais dissolução. Em meio básico, a solubilidade diminui porque o excesso de OH^- precipita Ca^2+, reduzindo a quantidade dissolvida de CaCO3.

Exercícios relacionados