Fatores que alteram a solubilidade

Para saber qual o melhor solvente para cada substância, precisamos analisar as interações intermoleculares dos solventes e dos solutos!

A água, como já sabemos, tem a ligação OꟷH, muito polarizada, e suas moléculas fazem ligação de hidrogênio entre elas. Já o benzeno é um composto orgânico (de fórmula ) faz dipolo-induzido como interação intermolecular.

Assim, pela regra da solubilidade, a água vai solvatar melhor solutos polares, que terão mais facilidade em substituir as interações intermoleculares água – água para formar ligações água – soluto.

Ao mesmo tempo, o benzeno vai solvatar melhor solutos apolares, que substituirão as ligações benzeno – benzeno por ligações benzeno – soluto, já que fazem o mesmo tipo de interação intermolecular.

Agora é só analisar as ligações dos solutos!

a) O KCl é um sal, e a ligação KꟷCl é uma ligação iônica! Ou seja, o KCl, quando posto em água, que é um solvente polar, se separa em íons e

Isso acontece porque os íons são muiiiito bem solvatados na água, já que as ligações OꟷH são extremamente polares e neutralizam bem as cargas dos íons.

O KCl, então, é melhor solvatado em água.

b) O é um composto apolar, que faz dipolo-induzido como interação intermolecular. Assim, o benzeno vai solvatá-lo muito melhor do que a água!

c) O , embora seja um composto orgânico, contém um grupamento OꟷH, o que significa que suas moléculas fazem ligação de hidrogênio pelo menos em uma parte da cadeia carbônica.

Como a sua cadeia carbônica não é tãaaao grande, podemos considerar que a água vai solubilizar essa molécula melhor do que o benzeno, já que além do grupamento hidroxila extremamente polar, a molécula ainda contém uma ligação C=O que também é polarizada.

Vamos só lembrar as definições:

• Hidrofílicos: tem afinidade com a água, são compostos/radicais com ligações extremamente polares (HꟷO, HꟷF e HꟷN) que conseguem ser solvatados pela água pois realizam ligações de hidrogênio entre eles.
• Hidrofóbicos: não se dissolvem em água, “fogem” da água e são compostos/radicais com ligações apolares, que realizam dipolo-induzido entre eles.

Agora vamos analisar cada opção 😊

a) ꟷOH é um dos grupos mais hidrofílicos! Ele está presente em ácidos carboxílicos e em álcoois, como o etanol (miscível com a água), e, por conter uma ligação super polarizada é hidrofílico sim!

b) Os radicais como a etila () são hidrofóbicos, já que fazem dipolo-induzido entre eles.

c) O ꟷ é como o ꟷOH. Como ele possui a ligação NꟷH, que é extremamente polarizada, as moléculas desse grupamento fazem ligação de hidrogênio entre elas. Assim, ele é hidrofílico 😊

d) O ꟷCl é um grupamento hidrofóbico, porque sua estrutura não é bem solvatada pela água. Todos os halogênios (ꟷBr, ꟷI, ꟷF) também são hidrofóbicos!

I. A solubidade do diminui conforme a gente aumenta a temperatura. A mesma coisa acontece com o , então essa informação é verdadeira, já que de fato a solubilidade é maior em temperaturas mais baixas.

II. Como a solubilidade do a 20oC é 222g/100g de água, se colocarmos 200g de não atingimos o máximo de soluto que a água consegue dissolver nessa temperatura. Assim, a solução será insaturada e a afirmação está falsa.

III. Em 10oC a solubilidade do é 170g/100g de água. Se tivermos 200g de em 100g de água, passamos em 30g a solubilidade, e essas 30g vão precipitar e formar um corpo de fundo. Ou seja, a solução será saturada (com concentração de 170g/100g de água + os 30g vão precipitar. A opção é verdadeira!

IV. Como os dois compostos são sais, quando colocados em solução eles vão se dissociar. Ou seja, vão formar íons segundo as equações:

Para medir a quantidade de corrente elétrica que ambos os sais vão conduzir, precisamos calcular a quantidade de íons que haverão em solução. Para isso, utilizamos a solubilidade a 10oC e a massa molar de ambos os sais (já que precisamos saber a quantidade de íons, não a massa deles). Quanto mais íons em solução, mais corrente elétrica será conduzida.

Para o : 1 mol de sal corresponde a 3 mols de íons. Como a solubilidade é de 1,54g/100g de água, em 100g de água de uma solução saturada teremos:

Para o : 1 mol de sal corresponde a 2 mols de íons. Como a solubilidade a 10oC é de 170g/100g de água, em 100g de água de uma solução saturada:

Ou seja, nessas condições, teremos mais íons na solução saturada do do que na solução de . Por isso, a solução de nitrato de prata vai conduzir mais corrente elétrica e a afirmativa é falsa.

V. Como a solubilidade do na água a 20oC é 0,004g/100g de água, e a massa molar do é 32g, podemos escrever a solubilidade como /100g de água.

Como queremos saturar 1 litro de água (=1000g, já que a densidade é ), precisamos de 10 vezes essa quantidade, ou seja,

Essa afirmação é, portanto, falsa.

Como a dissolução é endotérmica (a solubilidade aumenta conforme aumentamos a temperatura) aumentar a temperatura é sempre uma boa solução para diminuir a quantidade de corpo de fundo, já que, com a maior solubilidade, mais soluto poderá ser dissovildo na solução.

Além disso, podemos adicionar mais solvente e aumentar a quantidade de kgs de água disponível para dissolver as g de KCl. Fazendo isso, mantemos a solubilidade em 310g/kg de água (já que não alteramos a temperatura), mas teremos mais gramas dissolvidas na solução, diminuindo a quantidade de corpo de fundo.

Precisamos primeiro entender o que quer dizer o enunciado! Se a dissolução é acompanhada de uma queda de temperatura da solução, a dissolução necessitou do calor disponível na solução para ser realizada!

Ou seja, a solução forneceu calor para o processo de dissolução, e podemos concluir que a dissolução é endotérmica e, consequentemente, que a solubilidade aumenta com a temperatura.

Por isso, a letra E é a resposta correta.

Para saber quais das soluções preparadas contém corpo de fundo ou não, precisamos analisar onde elas estão em referência à curva de solubilidade.

Se elas estiverem abaixo da curva, isso quer dizer que a solução ainda não contém todo o soluto possível que o solvente consegue dissolver. Ou seja, a solução ainda está insaturada. (No gráfico, VI e V).

Se a solução estiver exatamente em cima da curva de solubilidade, ela tem a concentração exata que corresponde ao máximo de soluto que o solvente consegue dissolver nessa temperatura. A solução está, então, saturada. (Exemplos do gráfico: II e IV).

Já acima da curva de solubilidade o sistema tem mais soluto do que o solvente consegue dissolver, e ele forma corpo de fundo, já que a solução já está saturada e ainda sobra solvente!

A solubilidade dos ácidos carboxílicos é um pouco mais complicada porque ele possui uma parte hidrofílica – a “cabeça” que tem o grupamento orgânico (COOH) – e outra hidrofóbica – a cadeia carbônica.

A parte hidrofílica é bem solúvel em água e, por causa dela, os ácidos carboxílicos com cadeias orgânicas pequenas são solúveis em água. Já a parte hidrofóbica é composta por radicais apolares, que são solúveis em solventes apolares e orgânicos (como o hexano).

Quando a cadeia orgânica começa a ficar maior, ou seja, quando n é grande, a parte hidrofóbica começa a se sobressair e a solubilidade em água vai diminuindo, já que a parte hidrofóbica começa a ser muito maior do que a hidrofílica.

Ou seja, quanto maior n, menor a solubilidade em solventes polares como a água e maior a solubilidade em solventes apolares (como o hexano).

a) O ácido esteárico é um ácido carboxílico de cadeia longa, ou seja, sua parte hidrofóbica – a cadeia carbônica – é beeem grande (16 grupamentos ), e isso confere um caráter hidrofóbico muito maior do que hidrofílico, já que a parte hidrofílica do ácido (a ponta – COOH) é muito menor do que a cadeia carbônica.

Assim, é de se esperar que a solubilidade em tetracloreto de carbono, um solvente apolar e também hidrofóbico, seja muito maior do que a solubilidade em água.

b) O dioxano é uma molécula polar, e, portanto, pela regra do “semelhante dissolve semelhante”, será muito mais solvatado pela água do que o ciclohexano, que é uma molécula polar.

Podemos explicar esse efeito pelas interações intermoleculares que ambas as moléculas fazem também. O ciclohexano faz dipolo-induzido entre suas moléculas, uma ligação bem fraca e que não consegue penetrar as ligações de hidrogênio que as moléculas de água fazem entre si. Ao mesmo tempo, o dioxano, embora faça dipolo-dipolo e não ligação de hidrogênio, consegue interagir com a água de maneira mais eficaz! Por isso, embora a água não seja o solvente ideal para nenhum dos dois solutos, o dioxano é mais solúvel do que o ciclohexano.