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Cálculos com o coeficiente de solubilidade

Os cálculos com o coeficiente de solubilidade podem determinar a massa de soluto ou do solvente no preparo de uma solução, bem como a temperatura ideal para esse processo.

Os cálculos com o coeficiente de solubilidade são muito comuns em práticas laboratoriais, seja em escolas de ensino médio, superior ou tecnológico, já que o preparo de soluções (mistura de soluto com solvente) é procedimento básico para diversas experiências.

Realizando os cálculos com o coeficiente de solubilidade, o preparo de uma solução saturada ou insaturada é previsto, evitando, assim, o desperdício de reagentes químicos.

Os cálculos envolvendo o coeficiente de solubilidade podem abordar os seguintes critérios:

  • Massa de solvente necessária para dissolver certa massa de soluto;

  • Massa do soluto presente em uma solução;

  • Massa de soluto que pode ser dissolvida a partir de uma massa fixa de solvente;

  • Massa de água que deve ser evaporada para a formação de um precipitado em uma solução;

  • Massa de soluto que é cristalizada devido à mudança de temperatura do solvente.

a) Cálculo com o coeficiente de solubilidade, envolvendo massa de solvente para dissolver uma massa de soluto

Exemplo (Unesp-SP) A quantidade máxima de soluto que pode ser dissolvida numa quantidade padrão de solvente é denominada Coeficiente de Solubilidade. Os valores dos Coeficientes de Solubilidade do nitrato de potássio (KNO3) em função da temperatura são mostrados na tabela.

Tabela da solubilidade do KNO3
Tabela da solubilidade do KNO3

Considerando-se os dados disponíveis na tabela, a quantidade mínima de água (H2O), a 30 ºC, necessária para dissolver totalmente 6,87 g de KNO3 será de:

a) 15 g.

b) 10 g.

c) 7,5 g.

d) 3 g.

e) 1,5 g.

O enunciado de um exercício com essa característica apresenta sempre uma tabela ou um gráfico da solubilidade, fornece uma massa de soluto e questiona a massa de solvente necessária para dissolvê-lo, a uma determinada temperatura.

Nesse caso, os dados fornecidos foram:

  • Massa do soluto: 6,87 g

  • Massa do solvente: ?

  • Temperatura a ser trabalhada: 30 oC

  • Quantidade de água na tabela: 100 g

  • Massa do soluto na tabela a 30 oC: 45,8 g

Para resolver esse exercício, basta montar uma regra de três simples, de acordo com o seguinte padrão:

  • 1ª linha: dados da tabela

  • 2a linha: pergunta e dado do enunciado

100 g de H2O---------45,8 g de KNO3

x g de H2O----------6,87 g de KNO3

45,8.x = 100.6,87

45,8x = 687

x =  687 
      45,8

x = 15 g de KNO3

b) Cálculo com o coeficiente de solubilidade envolvendo massa de soluto na solução

Exemplo: (UFV-MG) A solubilidade do nitrato de potássio (KNO3), em função da temperatura, é representada no gráfico abaixo:

Gráfico do coeficiente de solubilidade para o KNO3
Gráfico do coeficiente de solubilidade para o KNO3

De acordo com o gráfico, assinale a alternativa que indica corretamente a massa de KNO3, em gramas, presente em 750 g de solução, na temperatura de 30 °C:

a) 250

b) 375

c) 150

d) 100

e) 500

Nesse exemplo, os dados fornecidos foram:

  • Massa do soluto: ? g

  • Massa da solução: 750 g

  • Temperatura a ser trabalhada: 30 oC

  • Quantidade de água no gráfico: 100 g

  • Massa do soluto na tabela a 30 oC: 50 g

Demarcação realizada no gráfico para encontrar a massa de soluto
Demarcação realizada no gráfico para encontrar a massa de soluto

Obs.: No gráfico, a 30 oC, a massa da solução é de 150 g (50 g do soluto e 100 g do solvente).

Para resolver esse exercício, basta montar uma regra de três simples, de acordo com o seguinte padrão:

  • 1ª linha: dados da tabela.

  • 2a linha: pergunta e dado do enunciado.

150 g de solução---------50 g de KNO3

750 g de solução----------x g de KNO3

150.x = 750.50

150x = 37500

x = 37500
      150

x = 250 g de KNO3

c) Cálculo com o coeficiente de solubilidade, envolvendo temperatura necessária para dissolver certa massa de soluto em certa massa de solvente

Exemplo (Unesp-SP) No gráfico, encontra-se representada a curva de solubilidade do nitrato de potássio (em gramas de soluto por 1000 g de água).

Gráfico do coeficiente de solubilidade do KNO3
Gráfico do coeficiente de solubilidade do KNO3

Para a obtenção de solução saturada contendo 200 g de nitrato de potássio em 500 g de água, a solução deve estar a uma temperatura, aproximadamente, igual a

a) 12 °C.

b) 17 °C.

c) 22 °C.

d) 27 °C.

e) 32 °C.

Nesse exemplo, os dados fornecidos foram:

  • Massa do soluto: 200 g

  • Massa da água: 500 g

  • Temperatura a ser trabalhada: ?

  • Quantidade de água no gráfico: 1000 g

Para resolver esse exercício, inicialmente devemos relacionar a massa de água do enunciado (500 g) com a massa de água do gráfico (1000 g). Dessa forma, percebemos que, no enunciado, temos a metade da quantidade de água do gráfico.

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Assim, se 500 g de água saturam (como informa o enunciado) 200 g, logo 1000 g de H2O saturam 400 g de soluto. Com isso, basta fazer no gráfico um traço a partir de 400 g de soluto até a curva e, logo em seguida, descer até a temperatura no eixo x.

Demarcação realizada no gráfico para encontrar a massa de soluto
Demarcação realizada no gráfico para encontrar a massa de soluto

Portanto, a temperatura necessária é de 27 oC.

d) Cálculo com o coeficiente de solubilidade envolvendo a água que deve ser evaporada para formação de um precipitado em uma solução

Exemplo (Acafe-SC) O cloreto de potássio é um sal que adicionado ao cloreto de sódio é vendido comercialmente como “sal light”, com baixo teor de sódio. Dezoito gramas de cloreto de potássio estão dissolvidos em 200 g de água e armazenado em um frasco aberto sob temperatura constante de 60 ºC. Dados: Considere a solubilidade do cloreto de potássio a 60 ºC igual a 45 g/100 g de água.

Qual a massa mínima e aproximada de água que deve ser evaporada para iniciar a cristalização do soluto?

a) 160 g

b) 120 g

c) 40 g

d) 80 g

Os dados fornecidos foram:

  • Massa do soluto na solução preparada: 18 g

  • Massa do solvente na solução preparada: 200 g

  • Temperatura a ser trabalhada: 60 oC

  • Massa de solvente evaporada?

  • Quantidade de água no coeficiente a 60 oC: 100 g

  • Massa do soluto no coeficiente a 60 oC: 45 g

Para resolver esse exercício, basta montar uma regra de três simples, buscando a informação de qual é a massa mínima de água necessária para dissolver a massa do soluto utilizada.

  • 1ª linha: dados da tabela

  • 2a linha: pergunta e dado do enunciado

100 g de H2O---------45 g de KCl

x g de H2O----------18 g de KCl

45.x = 18.100

45x = 1800

x = 1800
      45

x = 40 g de H2O

Para dissolver os 18 gramas de KCl utilizados no preparo da solução, precisaríamos de apenas 40 g de H2O, sendo que em seu preparo foram utilizados 200 g de H2O.

Assim, para determinar a massa de água evaporada, basta subtrair a massa de água utilizada pela massa de água realmente necessária para dissolver:

Massa evaporada = 200 – 40

Massa evaporada = 160 g de H2O

e) Cálculo com o coeficiente de solubilidade envolvendo massa cristalizada por mudança de temperatura

Exemplo (UEA-AM) O iodato de potássio, KIO3, é uma substância adicionada ao sal de cozinha como fonte de iodo para a prevenção de doenças da tireoide. A tabela fornece valores aproximados da solubilidade em água dessa substância em duas temperaturas.

Tabela contendo a solubilidade do KIO3 em água
Tabela contendo a solubilidade do KIO3 em água

A 500 g de água, a 60 ºC, foram acrescentados 80 g de iodato de potássio. Em seguida, a mistura foi resfriada para 25 ºC. A massa de KIO3 cristalizada com esse resfriamento foi, em g, igual a

a) 22.

b) 34.

c) 55.

d) 60.

e) 80.

Nesse exemplo, os dados fornecidos foram:

  • Massa do soluto: 80 g

  • Massa do solvente: 500 g

  • Temperatura a ser trabalhada no início: 60 oC

  • Temperatura a ser trabalhada no fim: 25 oC

  • Quantidade de água no gráfico: 100 g

Para resolver esse exercício, basta montar duas regras de três simples, de acordo com o seguinte padrão:

  • 1ª linha: dados da tabela

  • 2a linha: pergunta e dado do enunciado

Para 60 oC:

100 g de H2O---------18 g de KIO3

500 g de H2O----------x g de KIO3

100.x = 500.18

100x = 9000

x = 9000
     100

x = 90 g de KIO3

Porém, vale ressaltar que no enunciado o exercício informa que a solução foi preparada utilizando apenas 80 g. Assim, o cálculo indica que a água até um limite de 90 g de KIO3, mais a massa dissolvida, é igual a 80 g, que é o que foi adicionado a ela.

Para 25 oC:

100 g de H2O---------9,2 g de KIO3

500 g de H2O----------x g de KIO3

100.x = 500.9,2

100x = 4600

x = 4600
     100

x = 46 g de KIO3

Por fim, para saber a massa cristalizada, basta subtrair a massa que está dissolvida a 60 oC pela massa que permanece dissolvida a 25 oC:

Massa cristalizada: 80 – 46

Massa cristalizada: 44 g de KIO3

* Créditos da imagem: Smereka / Shutterstock

Química avaliando o aspecto da solução após realizar cálculos relativos à solubilidade
Química avaliando o aspecto da solução após realizar cálculos relativos à solubilidade
Publicado por: Diogo Lopes Dias

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