Soluções Químicas e suas classificações

Você sabia que as substâncias, na natureza, dificilmente se encontram na sua forma pura? Normalmente, elas se apresentam na forma de misturas, e as misturas homogêneas são denominadas de soluções. Podemos citar como exemplo de solução o soro fisiológico e a água mineral. Então venha estudar conosco e se preparar para a prova do Enem!

As soluções químicas são misturas homogêneas. Ou seja, são misturas formadas apenas por uma fase. Sendo assim, podemos dizer que as solução são misturas formadas por duas ou mais substâncias, onde não se consegue distinguir seus componentes, pois as substâncias se dissolvem.

soluções químicas
Imagem 1: Desenho esquemático representando uma solução (mistura homogênea). Vemos na imagem uma colher com um soluto sendo segurada por uma mão. Uma seta indica que o soluto será dissolvido em líquido, o solvente. Outra seta indica que a mistura do solvente com o soluto resultou em uma solução, representada por um líquido uniforme dentro de um frasco.

 

Soluções Químicas

Como você pode observar na imagem 1, as soluções são formadas por soluto e solvente. O soluto, como o esquema mostra, é a substância que se encontra dispersa no solvente, sendo a substância que será dissolvida. Geralmente, apresenta-se em menor quantidade na solução.

O solvente é a substância na qual o soluto será dissolvido para formar um novo produto. Apresenta-se em maior quantidade na solução.

A água é o solvente mais conhecido, sendo considerado o solvente universal. Isso porque a água tem a capacidade de dissolver uma grande quantidade de substâncias.

Como exemplo de solução podemos citar a mistura de água com açúcar, sendo a água o solvente e o açúcar o soluto.

As soluções podem ser formadas por qualquer combinação, envolvendo os três estados físicos da matéria: líquido, sólido e gasoso, sendo classificadas como:

a) Soluções sólidas: formadas por soluto e solvente no estado sólido. Exemplo: união de cobre e níquel, formando uma liga metálica.

b) Soluções líquidas: formadas por solvente no estado líquido e solutos que podem estar no estado líquido, sólido ou gasoso. Exemplo: água do mar, sal dissolvido em água.

c) Soluções gasosas: formadas por solutos e solventes no estado gasoso. Exemplo: ar atmosférico.

Coeficiente de solubilidade

O solvente e o soluto podem apresentar diferentes quantidades e características. E há uma quantidade limite ou quantidade máxima de soluto que se dissolve em certa quantidade de solvente, que representa o coeficiente de solubilidade.

O coeficiente de solubilidade (Cs) representa a quantidade máxima de soluto que pode ser dissolvida em certa quantidade de solvente, a uma certa temperatura. O coeficiente de solubilidade depende da natureza do soluto e do solvente e ajuda a determinar a saturação das soluções químicas.

As substâncias possuem valores de coeficiente de solubilidade diferentes, conforme a temperatura em que se encontram e a quantidade de solvente em que estão dissolvidas. Como exemplo temos uma tabela de solubilidade de algumas substâncias em um litro de água a 20ºC:

Substância Solubilidade (g/L)
Sal (NaCl) 360
Açúcar (C12H22O11) 330
Cloreto de potássio (KCl) 74
Iodo sólido (I2) 0,16
Sulfato de cobre (CuSO4) 207
Cal apagada (Ca(OH)2) 1,6
Bicarbonato de sódio (NaHCO3) 96
Cloreto de chumbo (PbCl2) 99

Tabela 1: Tabela contendo a quantidade de variadas substâncias que podem ser completamente dissolvidas por 1 litro de água.

Classificação das soluções químicas quanto a saturação

De acordo com ponto de saturação, as soluções podem ser classificadas em:

a) Insaturada: contém menor quantidade de soluto do que a estabelecida pelo coeficiente de solubilidade.

soluções químicas insaturadas
Imagem 2: Desenho esquemático representando uma solução insaturada. Temos um prato com 15g de NaCl (cloreto de sódio, o sal de cozinha), seguido de um sinal de + e um frasco com 100g de água a 20ºC (a temperatura do solvente importa, pois pode aumentar ou diminuir sua solubilidade).  Em seguida, uma seta indica o resultado da mistura: uma solução insaturada. Isso porque, pela tabela que vimos acima, 100g de água seriam capazes de dissolver até 36g de sal a cada 100ml/100g de água. Fonte da imagem: vestibulandoweb.com.br

b) Saturada: usa a quantidade máxima de soluto para ser totalmente dissolvido pelo solvente. Caso mais soluto seja acrescentado, pode-se acumular, sendo esse excesso chamado de precipitado ou corpo de fundo (parte do soluto que não se dissolve no solvente).

soluções químicas saturadas
Imagem 3: Desenho esquemático representando uma solução saturada. Temos um prato com 36g de NaCl (cloreto de sódio, o sal de cozinha), seguido de um sinal de + e um frasco com 100g de água a 20ºC.  Em seguida, uma seta indica o resultado da mistura: uma solução saturada. Isso porque, pela tabela que vimos acima, 100g de água seriam capazes de dissolver até 36g de sal a cada 100ml/100g de água. Se apenas mais 1g de sal fosse adicionada a essa mistura, ela não seria dissolvida. Dessa maneira, iria decantar, depositando-se no fundo do frasco. Fonte da imagem: vestibulandoweb.com.br

c) Supersaturada: são soluções instáveis, onde a quantidade de soluto excede a capacidade de solubilidade do solvente. A mínima perturbação do sistema, faz com que o excesso de soluto dissolvido precipite, tornando-se uma solução saturada com presença de corpo de fundo.

soluções químicas supersaturadas
Imagem 4: Desenho esquemático representando uma solução supersaturada. Temos um prato com 50g de NaCl (cloreto de sódio, o sal de cozinha), seguido de um sinal de + e um frasco com 100g de água a 20ºC.  Em seguida, uma seta indica o resultado da mistura: uma solução supersaturada. Isso porque, pela tabela que vimos acima, 100g de água seriam capazes de dissolver até 36g de sal a cada 100ml/100g de água. Sendo assim, há 14g de sal além da capacidade de dissolução dessa quantidade de água. Dessa maneira, essa quantidade excedente irá decantar, formando um precipitado ou corpo de fundo. Fonte da imagem: vestibulandoweb.com.br

As soluções conforme sua solubilidade (capacidade de se dissolver) podem ser: soluções diluídas, quando a quantidade de soluto é menor em relação ao solvente; e soluções concentradas, quando a quantidade de soluto é maior que a do solvente.

Solubilidade e temperatura

A solubilidade está relacionada com a temperatura. E, na maioria das substâncias, há um aumento da solubilidade com o aumento da temperatura.

gráfico da solubilidade
Imagem 5: Gráfico demonstrando a variação do coeficiente de solubilidade conforme o aumento da temperatura. Fonte: vestibulandoweb.com.br

Conforme o gráfico acima podemos observar que as solubilidades do nitrato de potássio (KNO3), do cromato de potássio (K2CRO4) e do cloreto de sódio (NaCl) aumentam com a elevação da temperatura. Já o sulfato de césio (Ce2(SO4)3) tem sua solubilidade diminuída com o aumento da temperatura.

A variação dos coeficientes de solubilidade das substâncias em função da temperatura é expressa em gráficos denominados de curvas de solubilidade. Estes gráficos ajudam a determinar a saturação das soluções.

curva de solubilidade soluções químicas
Imagem 6: Gráfico demonstrando a curva de solubilidade do KCl. Fonte: mundoeducacao.bol.uol.com.br

Assim podemos entender que:

a) solução saturada representa qualquer ponto em cima da curva de solubilidade

b) solução insaturada representa qualquer ponto abaixo da curva de solubilidade.

c) solução supersaturada representa qualquer ponto acima da curva de solubilidade.

Vamos resolver um exercício juntos para entender melhor o conteúdo:

coeficiente de solubilidade
manualdaquímica.com.br

De acordo com esse gráfico vamos responder:

a) qual é o sal que a solubilidade sofre um maior efeito da temperatura no intervalo de 60ºC a 100ºC?

Resposta: Entre 60°C e 100°C é possível ver que a curva do Pb(NO3)2 sofre uma grande alteração. A sua solubilidade aumenta com a temperatura.

b) qual é o sal que a solubilidade sofre um menor efeito de temperatura no intervalo de 60ºC a 100ºC?

Resposta: NaCl, sua solubilidade aumenta muito pouco com a variação de temperatura.

c) qual é a temperatura em que o NaCl e o KCl apresentam a mesma solubilidade?

Resposta: 30ºC quando ambas se cruzam.

Concentração das Soluções

A concentração das soluções químicas está relacionada com a quantidade de soluto e de solvente presente em uma solução química. Para ser calculada, usamos a fórmula:

fórmula concentração das soluções

Sendo sua unidade em g/L ( a massa é medida em gramas e o volume em litros).

Vamos resolver outro exercício para entender sobre concentração?

(UFRGS – RS) Um aditivo para radiadores de automóveis é composto de uma solução aquosa de etilenoglicol. Sabendo que em um frasco de 500ml dessa solução existem cerca de 5 mol de (C2H6O2) etilenoglicol, a concentração comum dessa solução em g/L é:

Dados: massas molares (g/mol): H = 1; C =12;  O = 16

a) 0,010

b) 0,62

c) 3,10

d) 310

e) 620

Resolução:

Calcular a massa do etilenoglicol:

C = 12. 2 = 24

O = 16. 2 = 32

H = 1. 6 = 6

Total = 62g/mol

Calcular a massa do soluto:

1 mol ——- 62

5 mol ——-  x

x =  310g

Calcular a concentração:

transformar 500 ml em L → 0,5L

C =  620 g/L

Vamos agora assistir uma aula do nosso canal no youtube para entender melhor as soluções químicas?

Agora vamos aos nossos exercícios de soluções químicas:

1) (Vunesp-SP) Sabendo-se que o coeficiente de solubilidade do NH4Cl, à 40ºC, é de 48g para cada 100g de água, determine a quantidade máxima desse soluto, em gramas, que se dissolve em 250g de água à 25ºC.

a) 110g

b) 95g

c) 120g

d) 109g

e) 115g

Gabarito: C

2) (PUC-SP) O gráfico abaixo indica as curvas de solubilidade de quatro diferentes sais:

Qual destes sais apresenta maior solubilidade a 40oC?

a) NaClO3

b) KNO3

c) NH4Cl

d) NaCl

Gabarito: A

3) (UFMG) Seis soluções aquosas de nitrato de sódio (NaNO3), numeradas de I a VI, foram preparadas em diferentes temperaturas dissolvendo-se diferentes massas de NaNO3 em 100 g de água. Em alguns casos, o NaNO3 não se dissolveu completamente. Este gráfico representa a curva de solubilidade de NaNO3 em função da temperatura. Os seis pontos correspondem aos sistemas preparados:

A partir da análise desse gráfico, é CORRETO afirmar que os dois sistemas em que há precipitado são:

a) I e II

b) I e III

c) IV e V

d) V e VI

Gabarito: B (quando as soluções apresentam quantidade de soluto acima da saturação, há presença de precipitado).

4) (PUC-MG) – O gráfico representa as curvas de solubilidade de alguns sais em água.

De acordo com o gráfico, podemos concluir que:

a) a substância mais solúvel em água a 40 °C é o nitrito de sódio.

b) a temperatura não afeta a solubilidade do cloreto de sódio.

c) o cloreto de potássio é mais solúvel que o cloreto de sódio à temperatura ambiente.

d) a massa de clorato de potássio capaz de saturar 200 mL de água, a 30 °C, é de 20 g.

Gabarito: D

Sobre o(a) autor(a):

Texto elaborado por Roseli Prieto, professora de Química e Biologia da rede estadual de São Paulo. Já atuou em diversas escolas públicas e privadas de Santos (SP). É Gestora Ambiental e Especialista em Planejamento e Gestora de cursos a distância.