Solubilidade e íons complexos

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Equilíbrio Químico 13/03/2013
Janaína Heberle Bortoluzzi 1
EQUILÍBRIO DE SOLUBILIDADE EQUILÍBRIO DE SOLUBILIDADE 
E ÍONS COMPLEXOSE ÍONS COMPLEXOS
Janaína Heberle Bortoluzzi
Solubilidade e íons complexos
Plano de Aula
§ Reações de Precipitação;
§ Equações iônicas líquidas;
§ Solubilidade de sais;
§ Constante do produto de solubilidade, Kps;
§ Relacionando solubilidade e Kps;
§ Efeito do íon comum;
§ O efeito de ânions básicos na solubilidade de sais;
§ Kps e o quociente de reação, Q;
§ Solubilidade e íons complexos.
Objetivos
Janaína Heberle Bortoluzzi
Plano de Aula
§ ATKINS, P.; JONES, L. Princípios de Química – Questionando a Vida
Moderna e o Meio Ambiente. 2006. Editora Bookman, Porto Alegre-RS, 965
pag.
§ SOUZA, E de. Fundamentos de Termodinâmica e Cinética Química. 2005.
Editora UFMG, Belo Horizonte-MG, 341 pag.
§ BRADY, J.E.; SENESE, F. Química a Matéria e suas Transformações. 2009.
Editora LTC, Rio de Janeiro-RJ, v.2, 455 pag.
§ MASTERTON, W.L.; SLOWINSKI, E.J.; STANITSKI, C.L. Princípios de
Química. 1990. Editora LTC, Rio de Janeiro-RJ, 681 pag.
§ KOTZ, J.C.; TREICHEL, P.M.; WEAVER, G.C. Química Geral e Reações
Químicas. 2009. Editora CENCAGE Learning, São Paulo–SP, v.1 e 2, 1018 pag.
Bibliografia
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Solubilidade e íons complexos
v1 ; Cap. 5 v2 ; Cap. 18
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§ Reações de Precipitação
e ProduzProduz umum produtoproduto insolúvelinsolúvel emem águaáguaEE PrecipitadoPrecipitado
ee ReagentesReagentes == compostoscompostos iônicosiônicos insolúveisinsolúveis emem águaágua
Cátions e ânions
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§ Reações de Precipitação
Solubilidade e íons complexos
Sulfetos metálicos quase 
sempre são insolúveis em água
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§ Reações de Precipitação
Solubilidade e íons complexos
â Todos os cátions metálicos formam hidróxidos insolúveis
Exceção: Cátions dos Metais alcalinos e Ba2+
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Solubilidade e íons complexos
§ Reações de Precipitação
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§ Reações de Precipitação
Solubilidade e íons complexos
â Exemplo
AgNO3 (s) ® Ag+ (aq) + NO3- (aq)
K2CrO4 (s) ® 2K+ (aq) + CrO42- (aq)
Quando são misturadas as soluções aquosas de
nitrato de prata e cromato de potássio forma-se
precipitado?
2 AgNO3 (aq) + K2CrO4 (aq) ® Ag2CrO4 (s) + 2 KNO3 (aq)
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§ Reações de Precipitação
Solubilidade e íons complexos
â Exercício
Em cada um dos seguintes casos, ocorre reação de precipitação
quando soluções dos dois reagentes solúveis em água são
misturadas? Dê a fórmula de quaisquer precipitados que se formem,
e escreva uma equação química balanceada para as reações de
precipitação que ocorrem.
a) Carbonato de sódio é misturado com cloreto de cobre (II);
b) Carbonato de potássio é misturado com nitrato de sódio;
c) Cloreto de níquel (II) é misturado com hidróxido de
potássio.
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§ Equações iônicas líquidas
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AgNO3 ??? + KCl ??? ® AgCl ??? + KNO3 ???
(aq) (aq) (s) (aq) 
Ag+(aq) + NO3-(aq) + K+(aq) + Cl-(aq) ® AgCl (s) + K+(aq) + NO3-(aq) 
antes da reação após a reação
Íons espectadores
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§ Equações iônicas líquidas
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Ag+ (aq) + Cl- (aq) ® AgCl (s)
Ag+(aq) + NO3-(aq) + K+(aq) + Cl-(aq) ® AgCl (s) + K+(aq) + NO3-(aq) 
â Sem íons espectadores
âSomente íons aquosos e os não eletrólitos
â Deve haver balanceamento de cargas:
Ag (+) + Cl (-) = AgCl (0)
Equação iônica líquida:
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§ Equações iônicas líquidas
Solubilidade e íons complexos
â Exemplo
Escreva uma equação líquida iônica balanceada, para a reação entre
as soluções aquosas de BaCl2 e Na2SO4 para formar BaSO4 e NaCl.
1° Escreva a equação balanceada:
BaCl2 + Na2SO4 ® BaSO4 + 2 NaCl
2° Decida a respeito da solubilidade:
BaCl2 (aq) + Na2SO4 (aq) ® BaSO4 (s) + 2 NaCl (aq)
3° Identifique íons na solução:
Ba2+(aq) + 2Cl-(aq) + 2Na+(aq) +SO42-(aq)®BaSO4 (s) + 2Na+(aq) + Cl-(aq)
4° Identifique e elimine os íons espectadores:
Ba2+(aq) + SO42-(aq) ® BaSO4 (s)
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§ Equações iônicas líquidas
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âExercício
Escreva uma equação líquida iônica balanceada, para cada uma das 
reações a seguir:
a) AlCl3 + Na3PO4 ® AlPO4 + NaCl (não balanceada);
b) Soluções de cloreto de ferro (III) e hidróxido de potássio;
c) Soluções de nitrato de chumbo (II) e cloreto de potássio.
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§ Reações de Precipitação
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§ Solubilidade de sais
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CaCl2 (aq) + Na2CO3 (aq) ® CaCO3 (s) + 2 NaCl (aq)
s < 0,01 mol/L
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§ Constante do produto de solubilidade, Kps
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AgBr (s) D Ag+ (aq) 7,35 x 10-7 + Br- (aq) 7,35 x 10-7
Usado em filmes fotográficos
Insaturada [ contém uma quantidadequantidade de
soluto dissolvido inferiorinferior à
solubilidade possível
Saturada [ contém a máximamáxima quantidadequantidade
de soluto dissolvido
Supersaturada [ contém mais soluto
dissolvido e tendetende aa
precipitarprecipitar parte do soluto
25°C
solução saturada
KKpsps = [= [AgAg++][][BrBr--]]
Constante do produto
de solubilidade
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§ Constante do produto de solubilidade, Kps
Solubilidade e íons complexos
AgBr (s) D Ag+ (aq) 7,35 x 10-7 + Br- (aq) 7,35 x 10-7 25°C
KKpsps = [= [AgAg++][][BrBr--]]
Kps = (7,35 x 10-7)(7,35 x 10-7)
Kps = 5,40 x 10-13 a 25°C
AxBy (s) D x Ay+ (aq) + y Bx- (aq) 
Kps = [Ay+]x .[Bx-]y
IMPORTANTE:
solubilidade ≠ Constante do produto de solubilidade
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§ Constante do produto de solubilidade, Kps
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AxBy (s) D x Ay+ (aq) + y Bx- (aq) 
Kps = [Ay+]x .[Bx-]y
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âExercício
Escreva as expressões de Kps:
a) AgI;
b) BaF2
c) Ag2CO3
§ Constante do produto de solubilidade, Kps
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Solubilidade e íons complexos
§ Relacionando solubilidade e Kps
fluorita = fluoreto de cálcio
â Exemplo
O fluoreto de cálcio, principal componente do fluoreto mineral, se
dissolve pouco em água.
CaF2 (s) D Ca2+ (aq) + 2 F- (aq)
Calcule o valor de Kps para CaF2, se a concentração do íon cálcio for
2,4 x 10-4 mol/L.
Kps = [Ca2+][F-]2
Se [Ca2+] = 2,4 x 10-4 mol/L
[F-] = 2 x 2,4 x 10-4
Kps = (2,4 x 10-4)(4,8 x 10-4)2
Kps = 5,5-11
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âExercício
A concentração de íons bário, [Ba2+], em uma solução saturada de 
fluoreto de bário é 3,6 x 10-3 M. Calcule o valor de Kps para BaF2.
BaF2 (s) D Ba2+ (aq) + 2 F- (aq)
§ Relacionando solubilidade e Kps
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§ Relacionando solubilidade e Kps
BaSO4
â Exemplo
O Kps para BaSO4 é 1,1 x10-10 a 25°C. Calcule a solubilidade de
sulfato de bário em água pura em a) mols por litro e b) gramas por
litro. BaSO4 (s) D Ba2+ (aq) + SO42- (aq)
Equação BaSO4 (s) D Ba2+ (aq) + SO42- (aq)
Inicial (M) 0 0
Variação (M) + x + x
Equilíbrio(M) x x
Kps = [Ba2+][SO42-] = 1,1 x10-10
Kps = [Ba2+][SO42-] = 1,1 x10-10 = x2
a)x = 1,0 x 10-5 M 
b)(1,00 x 10-5)(233 g/mol) = 0,0024 g/L
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âExercício
O Kps para o Ca(OH)2 é 5,5 x 10-5, calcule a solubilidade em mols 
por litro e gramas por litro.
§ Relacionando solubilidade e Kps
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Solubilidade e íons complexos
Comparações diretas das solubilidades de dois sais com base
em seus valores de Kps só podem ser feitas para sais que tenham a
mesma razão de íons.
§ Relacionando solubilidade e Kps
â Exemplo:
AgCl (s) D Ag+ (aq) + Cl- (aq) Kps = 1,8 x 10-10
Ag2CrO4 (s) D 2 Ag+ (aq) + CrO42- (aq) Kps = 1,1 x 10-12
Qual é mais solúvel???
s Ag+ (AgCl) = 1,3 x 10-5 mol/L
s Ag+ (Ag2CrO4) = 6,5 x 10-5 mol/L
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âExercício
Usando os valores de Kps, tente prever qual dos dois sais em cada 
par é mais solúvel em água.
a) AgCl (1,8 x 10-10) ou AgCN (6,0 x 10-17)
b) Mg(OH)2 (5,6 x 10-12) ou Ca(OH)2 (5,5 x 10-5)
c) Ca(OH)2 (5,5 x 10-5) ou CaSO4 (4,9 x 10-5)
§ Relacionando solubilidade e Kps
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Solubilidade e íons complexos
§ Efeito do íon comum
AgCH3CO2 (s) D Ag+ (aq) + CH3CO2- (aq)
+ AgNO3 ????
Acetato de prata (s)
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Se AgCl (s) é adicionado a 1 L de NaCl 0,55 M, que massa de AgCl
se dissolverá?
AgCl (s) D Ag+ (aq) + Cl- (aq) Kps = 1,8 x 10-10
âExemplo
Equação AgCl (s) D Ag+ (aq) + Cl- (aq)
Inicial (M) 0 0,55
Variação (M) + x + x
Equilíbrio (M) x x + 0,55
s Ag+ (AgCl) = 1,3 x 10-5 mol/L
Kps = 1,8 x 10-10 = (x)(x+0,55)
x = 3,3 x 10-10 mol/L
§ Efeito do íon comum
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Solubilidade e íons complexos
Calcule a solubilidade de cromato de prata, Ag2CrO4 a 25°C, na
presença de uma solução de K2CrO4 0,0050 M.
Ag2CrO4 (s) D 2 Ag+ (aq) + CrO42- (aq) Kps = 1,1 x 10-12
âExercício
§ Efeito do íon comum
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Solubilidade e íons complexos
Calcule a solubilidade de BaSO4 a) em água pura e b) na presença de
Ba(NO3)2 0,010 M. O valor de Kps para BaSO4 é 1,1 x 10-10.
âExercício
Calcule a solubilidade de Zn(CN)2 a 25°C a) em água pura e b) na
presença de Zn(NO3)2 0,10 M. O valor de Kps para Zn(CN)2 é 8,0 x
10-12.
§ Efeito do íon comum
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Solubilidade e íons complexos
FIXANDO
Æ A “s” de um sal sempre m pela presença do íon comum
(Princípio de Le Chatelier)
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Æ Muito íons metálicos, como Pb, Cr e Hg são tóxicos ao meio ambiente
§ O efeito de ânions básicos na solubilidade de sais
PbS (mineral galena)
PbS (s) D Pb2+ (aq) + S2- (aq)
Quantidade traço se dissolve
Sal insolúvel
Ânion = base forte
S2- (aq) + H2O (l) D HS- (aq) + OH- (aq)
Reação de hidrólise extensa
PbS (s) + H2O (l) D Pb2+ (aq) + HS- (aq) + OH- (aq)
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Solubilidade e íons complexos
§ O efeito de ânions básicos na solubilidade de sais
Solubilidade do sulfeto metálico
MS (s) D M2+ (aq) + S2- (aq)
Kps = [M2+][S2-]
S2- (aq) + H2O (l) D HS- (aq) + OH- (aq)
Reação de hidrólise extensa
Kb = [HS-][OH-] / [S2-]
REAÇÃO GLOBALREAÇÃO GLOBAL
MS (s) + H2O (l) D M2+ (aq) + HS- (aq) + OH- (aq)
Kpsa = [M2+][HS-][OH-] = Kps x Kb
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Æ Qualquer sal que contenha um ânion que é base conjugada de um
ácido fraco se dissolverá em água em maior quantidade do que
prevista pelo Kps.
§ O efeito de ânions básicos na solubilidade de sais
Sais de sulfato, fosfato, acetato, carbonato e cianeto.
Xn- (aq) + H2O (l) D HX(n-1) (aq) + OH- (aq)
Se dissolvem em uma proporção maior do que a esperada
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Æ Sais insolúveis em que o ânion é a base conjugada de um ácido
fraco se dissolverá em água em ácidos fortes.
§ O efeito de ânions básicos na solubilidade de sais
Sais de sulfato, fosfato, acetato, carbonato e cianeto.
CaCO3 (s) + 2 H3O+ (aq) D Ca2+ (aq) + 3 H2O (l) + CO2 (g)
CaCO3 (s) D Ca2+ (aq) + CO32- (aq) Kps = 3,4 x 10-9
CO32- (aq) + H2O (l) D HCO3- (aq) + OH- (aq) Kps = 2,1 x 10-4
HCO3- (aq) + H2O (l) D H2CO3 (aq) + OH- (aq) Kps = 2,4 x 10-8
2 OH- (aq) + 2 H3O+ (aq) D H2O (l) K = (1/Kw)2 = 1 x 1028
Kglobal = Kps x Kb1 x Kb2 x (1/Kw)2 = 1,7 x 108
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Solubilidade e íons complexos
Æ Sais insolúveis em que o ânion é a base conjugada de um ácido
fraco se dissolverá em água em ácidos fortes.
§ O efeito de ânions básicos na solubilidade de sais
H2CO3 (aq) D CO2 (g) + H2O (l) K = 105
Composto instável 
e se for em um frasco aberto CO2 evapora
CaCO3 (s) + 2 H3O+ (aq) D Ca2+ (aq) + 3 H2O (l) + CO2 (g)
m Logo equilíbrio 
desloca para 
direita
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Solubilidade e íons complexos
Æ Sais insolúveis em que o ânion é a base conjugada de um ácido
forte não se dissolverá em água em ácidos fortes.
§ O efeito de ânions básicos na solubilidade de sais
AgCl (s) D Ag+ (aq) + Cl- (aq) Kps = 1,8 x 10-10
H3O+ (aq) + Cl- (aq) D HCl (aq) + H2O (l) K << 1
Ácido forte = dissociado 
AgCl
Ag3PO4
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Solubilidade e íons complexos
Æ Minérios contêm metais na forma de
sais insolúveis
§ Reações de precipitação
Fluorita 
(fluoreto de cálcio)
Hematita preta 
(óxido de ferro III)
Geotita 
(óxido de ferro III + 
hidróxido de ferro III)
Métodos industriais para separação 
dos metais de seus minérios
Dissolução de sais metálicos
Concentração da solução
Precipitação seletiva
Redução do metal 
(química ou eletroquimicamente)
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Solubilidade e íons complexos
Haverá formação de precipitado?? Æ Q = quociente da reação
§ Kps e o Quociente de reação, Q
Q < Kps e solução insaturada, ou não saturada
A diferença de K e Q é que as concentrações usadas na expressão 
do quociente de reação podem ou não ser aquelas no equilíbrio.
Q = Kps e solução saturada EQUILÍBRIO
Q > Kps e solução supersaturada 
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Solubilidade e íons complexos
§ Kps e o Quociente de reação, Q
Um pouco de AgCl (s) foi colocado em um béquer com água. Depois
de algum tempo, um experimento mostra que as concentrações de
Ag+ e Cl- são ambas 1,2 x 10-5 mol/L. O sistema já atingiu o
equilíbrio? Isto é, a solução está saturada? Em caso negativo,
haverá dissolução adicional de AgCl?
âExemplo
Q = [Ag+][Cl-] = (1,2 x 10-5)2 Q = 1,4 x 10-10
Kps = 1,8 x 10-8
Q < Kps Æ Solução não é saturada
s2 = 1,8 x 10-8 = 1,3 x 10-4
R.: 1,4 x 10-5 – 1,3 x 10-5 = 0,1 x 10-5
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Solubilidade e íons complexos
§ Kps e o Quociente de reação, Q
PbI2 (s) Kps = 9,8 x 10-9 é colocado em um béquer com água. Após
algum tempo, a concentração de chumbo (II) é determinada, e
encontra-se o valor de 1,1 x 10-3 M. O sistema já atingiu o
equilíbrio? Isto é a solução está saturada? Em caso negativo, haverá
dissolução adicional de PbI2?
âExercício
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Solubilidade e íons complexos
§ Kps e o Quociente de reação, Q
Conhecendo Q podemos:
Æ Qdo sabe-se as conc. dos íons dizer se haverá pptado;Æ Determinar a conc. dos íons necessárias para haver pptado.
FIXANDO
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§ Kps e o Quociente de reação, Q
O SrSO4 irá precipitar a partir de uma solução contendo 2,5 x 10-4
M de íons estrôncio, Sr2+, se for adicionada uma quantidade do sal
solúvel Na2SO4 suficiente para formar 2,5 x 10-4 M de solução
SO42-? (Kps = 3,4 x 10-7)
âExercício
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Solubilidade e íons complexos
§ Kps e o Quociente de reação, Q
A concentração do íon bário, Ba2+, em uma solução é 0,010 M. Que
concentração de íon sulfato, SO42-, é necessária para apenas iniciar
a precipitação de BaSO4?
âExemplo
BaSO4 (s) D Ba2+ (aq) + SO42- (aq) Kps = 1,1 x 10-10
[SO42-] = 1,1 x 10-10 / 0,010 = 1,1 x 10-8
Q = Kps = solução saturada 
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Solubilidade e íons complexos
§ Kps e o Quociente de reação, Q
âExemplo
Quando a concentração do íon sulfato na solução atinge 0,015 M,
que concentração do íon bário permenacerá na solução?
BaSO4 (s) D Ba2+ (aq) + SO42- (aq) Kps = 1,1 x 10-10
[SO42-] = 0,015 M
Kps = 1,1 x 10-10 = 0,015 x [Ba2+]
[Ba2+] = 7,3 x 10-9 M 
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Solubilidade e íons complexos
§ Kps e o Quociente de reação, Q
âExercício
Qual é a concentração mínima de I- capaz de causar a precipitação
de PbI2 em uma solução 0,050 M de Pb(NO3)2? Kps para PbI2 é 9,8
x 10-9. Que concentração de íons Pb2+ permanece em solução quando
a concentração de I- é 0,0015 M?
Tem-se 100 mL de nitrato de prata 0,0010 M. Haverá precipitação
de AgCl se você adicionar 5,0 mL de HCl 0,025 M?
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§ Solubilidade e íons complexos
[Ni(H2O)6]2+
[Ni(NH3)6]2+
Æ Carbonato de cálcio:
não dissolve em H2O
dissolve em ácido forte
Æ Cloreto de prata:
não dissolve em H2O e ácido
dissolve em amônia
Íon complexoÍon complexo
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§ Solubilidade e íons complexos
AgCl (s) + 2 NH3 (aq) D [Ag(NH3)2]+ (aq) + Cl- (aq)
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§ Solubilidade e íons complexos
AgCl (s) D Ag+ (aq) + Cl- (aq) Kps = 1,8 x 10-10
Ag+ (aq) + 2 NH3 (aq) D [Ag(NH3)2]+ (aq) Kf = 1,6 x 107
Kglobal = Kps x Kf
Kglobal = 2,9 x 10-3
Kglobal = [Ag(NH3)2]+[Cl-] / [NH3]2
Equilíbrio de formaçãoEquilíbrio de formação KKformaçãoformação
Ag+ (aq) + 2 Cl- (aq) D [AgCl2]- (aq) 2,5 x 105
Ag+ (aq) + 2 S2O32- (aq) D [Ag(S2O3)2]3- (aq) 2,0 x 1013
Ag+ (aq) + 2 CN- (aq) D [Ag(CN)2]- (aq) 5,6 x 1018
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Solubilidade e íons complexos
§ Solubilidade e íons complexos
âExemplo
Qual é o valor da constante de equilíbrio, Kglobal para a dissolução de
AgBr em uma solução saturada com o íon tiossulfato, S2O32-?
Explique por que o AgBr pode se dissolver prontamente ao se
adicionar tiossulfato de sódio aquoso ao sólido.
AgBr (s) D Ag+ (aq) + Br- (aq) Kps = 5,4 x 10-13
Ag+ (aq) + 2 S2O32- (aq) D [Ag(S2O3)2]3- (aq) Kformação = 2,0 x 1013
Reação global:
AgBr (s) + 2 S2O32- (aq) D [Ag(S2O3)2]3- (aq) + Br- (aq) 
Kglobal = 5,4 x 10-13 x 2,0 x 1013
Kglobal = 1,1 x 101
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Solubilidade e íons complexos
§ Solubilidade e íons complexos
âExercício
Calcule o valor da constante de equilíbrio, Kglobal para a dissolução de
Cu(OH)2 em amônia aquosa para formar o complexo [Cu(NH3)4]2+.
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Solubilidade e íons complexos
§ Solubilidade, Separações de íons e Análise Qualitativa
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Solubilidade e íons complexos
§ Solubilidade, Separações de íons e Análise Qualitativa
+ H2O quente
Ag+ (aq) + 
Cl- (aq)
PbCrO4 (s)