Físico-Química ⇒ Produto Solubilidade Tópico resolvido

[Diegooo]

A [tex3]25[/tex3]º[tex3]C[/tex3] a solubilidade em água do carbonato de cálcio, [tex3]CaCO_3[/tex3], calculada a partir de seu produto de solubilidade, é [tex3]6,8*10^{-5}mol/L[/tex3]. Entretanto, quando se mede a solubilidade desse sal desse sal na mesma temperatura encontra-se o valor de [tex3]9,9*10^{-5}mol/L[/tex3]. A explicação correta para essa diferença é que uma fração dos íons:

a) [tex3]Ca^{2+}[/tex3] reage com oxigênio dissolvido na água formando [tex3]CaO_{(aq)}[/tex3].
b) [tex3]CO_3^{2-}[/tex3] recombina-se com os íons [tex3]Ca^{2+}_{(aq)}[/tex3] formando [tex3]CaCO_{3(s)}[/tex3]
c) [tex3]CO^{2-}_{3(aq)}[/tex3] reage com água formando [tex3]HCO^-_{3(aq)}[/tex3]
d) [tex3]Ca^{2+}_{(aq)}[/tex3] reage com a água formando [tex3]Ca(OH)_{2(s)}[/tex3].

Resposta

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Gabarito: C

Gostaria de ajuda na análise de cada alternativa.

[VALDECIRTOZZI]

A) É absurda, o [tex3]CaO[/tex3] é um óxido insolúvel em água e é impossível termos [tex3]CaO_{(aq)}[/tex3]. E é obtido normalmente da decomposição térmica do carbonato de cálcio.
B) Se isso ocorresse, a solubilidade do sal diminuiria e não seria maior que o teoricamente calculado. Além disso, mesmo sendo insolúvel o carbonato de cálcio se dissolvem em pequena extensão, segundo a constante de solubilidade.
C) [tex3]CaCO_{3(s)}\leftrightharpoons Ca_{(aq)}^{2+}+CO_{3(aq)}^{2-} \ (I)[/tex3]
[tex3]CO_{3(aq)}^{2-}+H_2O_{(\ell)} \leftrightharpoons HCO_{3(aq)}^-+OH_{(aq)}^- \ (II)[/tex3]

O íon carbonato é um ânion de ácido fraco, que hidrolisa em água conforme a reação [tex3](II)[/tex3]. Esse consumo de carbonato em [tex3](II)[/tex3], faz o equilíbrio [tex3](I)[/tex3] se deslocar para direita para repor o carbonato consumido. O deslocamento para a direita de [tex3](I)[/tex3] implica uma maior solubilidade do carbonato de cálcio.

D) O hidróxido de cálcio, apesar de ser uma base pouco solúvel, não precipita. O exercício dado é qualitatitivo, mas vamos fazer alguns cálculos para entender o porquê disso. Vou tomar um dado da literatura: [tex3]k_{ps(Ca(OH)_2)}=5,5 \cdot 10^{-6}[/tex3]
[tex3]Ca_{(aq)}^{2+}+2OH_{(aq)}^- \leftrightharpoons Ca(OH)_{2(s)}[/tex3]

Ora, a constante de equilíbrio dessa reação é dada por: [tex3]k=\frac{1}{[Ca_{(aq)}^{2+}][OH_{(aq)}^-]^2}=\frac{1}{k_{ps}}=1,82 \cdot 10^5[/tex3].
A quantidade de [tex3]OH^-[/tex3] disponível vem da ionização da água e podemos, simplicadamente assumir [tex3]10^{-7} \ mol/L[/tex3]. Sunstituindo na expressão da contante de equilíbrio temos:
[tex3]\frac{1}{[Ca_{(aq)}^{2+}](10^{-7})^2}=1,82 \cdot 10^5[/tex3]
[tex3][Ca_{(aq)}^{2+}]=5,5 \cdot 10^{8} \ mol/L[/tex3]

Então para haver a precipitação do hidróxido de cálcio, é necessário, nas condições do problema, a concentração acima d eíon cálcio, mas temos, quando muito, [tex3]9,9 \cdot 10^{-5} \ mol/L[/tex3].

Espero ter ajudado.

[Diegooo]

Melhor impossível!

Abraço.