Um cristal de ICN é adicionado à água líquida pura e o sistema é mantido a
e 1atm. Em um dado momento uma solução saturada é formada e parte do ICN sólido permanece sem dissolver. (a) No início do processo, em que fase o potencial químico do ICN é maior, na fase sólida ou na água pura? (b) O que acontece com o potencial químico do ICN em cada fase quando o cristal se dissolve?
Passo 1
Vamos analisar o exercício que trata sobre a dissolução de um cristal de ICN na água a 25°C e 1 atm. O conteúdo envolve termodinâmica química, especificamente o conceito de potencial químico. Para resolver, vamos precisar entender o que é potencial químico e como ele se comporta entre diferentes fases durante a dissolução.
Passo 2
Primeiro, vamos entender o que é o potencial químico. O potencial químico, representado por
, é a energia livre por partícula de uma substância em uma fase específica. Ele indica a tendência de uma substância se mover ou reagir. Em equilíbrio, o potencial químico é igual em todas as fases presentes.
Passo 3
No início do processo, temos ICN na fase sólida e água pura. Como a solução ainda não está saturada, o ICN sólido ainda pode se dissolver. Nesse estado inicial, o potencial químico do ICN na fase sólida (
) é maior do que o potencial químico do ICN na água pura (
). Isso ocorre porque a substância tende a se dissolver para igualar os potenciais químicos entre as fases.
Passo 4
Conforme o cristal de ICN começa a se dissolver, parte do sólido se transforma em íons na solução. À medida que mais ICN se dissolve, o potencial químico na fase sólida diminui (
baixa), enquanto o potencial químico na solução aumenta (
sobe). Esse processo continua até que os potenciais químicos nas duas fases se igualem, atingindo assim o equilíbrio em uma solução saturada.
Resposta
(a) No início do processo, o potencial químico do ICN é maior na fase sólida.
(b) Conforme o cristal se dissolve, o potencial químico do ICN na fase sólida diminui e o potencial químico na água aumenta, até se igualarem na solução saturada.