O que são soluções aquosas?

O soluções aquosas são aquelas soluções que usam a água para decompor uma substância. Por exemplo, lama ou água açucarada.

Quando uma espécie química se dissolve na água, isto é denotado escrevendo (aq) após o nome químico (Reid, S.F.).

Substâncias hidrofílicas (que amam a água) e muitos compostos iônicos dissolvem-se ou dissociam-se na água.

Por exemplo, quando o sal de mesa ou de cloreto de sódio é dissolvido em água, ele dissocia-se em iões para formar Na + (aq) e Cl (aq).

As substâncias hidrofóbicas (que têm medo da água) geralmente não se dissolvem na água nem formam soluções aquosas. Por exemplo, misturar óleo e água não resulta em dissolução ou dissociação.

Muitos compostos orgânicos são hidrofóbicos. Os não-eletrólitos podem se dissolver na água, mas não se dissociam em íons e mantêm sua integridade como moléculas.

Exemplos de electrólitos incluem açúcar, glicerina, ureia e metilsulfonilmetano (MSM) (Anne Marie Helmenstine, 2017).

Propriedades de soluções aquosas

Soluções aquosas geralmente conduzem eletricidade. Soluções contendo electrólitos fortes tendem a ser bons condutores eléctricos (por exemplo, água do mar), ao passo que as soluções que contêm electrólitos fracos tendem a ser maus condutores (por exemplo, água da torneira).

A razão é que os eletrólitos fortes se dissociam completamente nos íons da água, enquanto os eletrólitos fracos se dissociam de forma incompleta.

Quando ocorrem reações químicas entre espécies em uma solução aquosa, as reações são geralmente reações de duplo deslocamento (também chamadas de metátese ou dupla substituição).

Neste tipo de reacção, o catião de um reagente toma o lugar do catião no outro reagente, formando tipicamente uma ligação iónica. Outra maneira de pensar é que os íons reativos "trocam de parceiros".

Reações em solução aquosa podem dar origem a produtos que são solúveis em água ou podem produzir um precipitado.

Um precipitado é um composto com uma baixa solubilidade que muitas vezes fica fora da solução como um sólido (Soluções Aquosas, S.F.).

Os termos ácido, base e pH aplicam-se apenas a soluções aquosas. Por exemplo, pode-se medir o pH do sumo de limão ou do vinagre (duas soluções aquosas) e são ácidos fracos, mas não é possível obter qualquer informação de teste do óleo vegetal com papel de pH significativa (Anne Marie Helmenstine, aquoso Definição, 2017).

Por que alguns sólidos se dissolvem na água?

O açúcar que usamos para adoçar café ou chá é um sólido molecular, no qual as moléculas individuais são mantidas juntas por forças intermoleculares relativamente fracas.

Quando o açúcar se dissolve na água, as ligações fracas entre as moléculas individuais de sacarose se quebram e essas moléculas de C12H22O11 são liberadas na solução.

A energia é necessária para quebrar as ligações entre as moléculas de C12H22O11 na sacarose. Também é preciso energia para quebrar as ligações de hidrogênio na água que devem ser interrompidas para inserir uma dessas moléculas de sacarose em solução.

O açúcar se dissolve na água porque a energia é liberada quando as moléculas levemente polares da sacarose formam ligações intermoleculares com moléculas de água polar.

As ligações fracas que se formam entre o soluto e o solvente compensam a energia necessária para alterar a estrutura do soluto puro e do solvente.

No caso do açúcar e da água, esse processo funciona tão bem que até 1.800 gramas de sacarose podem ser dissolvidos em um litro de água.

Os sólidos iônicos (ou sais) contêm íons positivos e negativos, que são mantidos juntos graças à grande força de atração entre partículas com cargas opostas.

Quando um destes sólidos foram dissolvidos em água, os iões são libertados a forma de solução sólida, que estão associados com moléculas de solvente polar (Berkey, 2011).

NaCl (s) "Na + (aq) + Cl- (aq)

Normalmente, podemos supor que os sais se dissociam em seus íons quando se dissolvem em água.

Compostos iônicos se dissolvem em água se a energia liberada quando os íons interagem com as moléculas de água compensa a energia necessária para romper as ligações iônicas no sólido e a energia necessária para separar as moléculas de água de modo que os íons possam ser inseridos na água. a solução (solubilidade, SF).

Regras de solubilidade

Dependendo da solubilidade de um soluto, existem três resultados possíveis:

1) se a solução tem menos soluto do que a quantidade máxima que é capaz de se dissolver (sua solubilidade), é uma solução diluída;

2) se a quantidade de soluto é exatamente a mesma quantidade que a sua solubilidade, ela é saturada;

3) se houver mais soluto do que é capaz de dissolver, o excesso de soluto é separado da solução.

Se este processo de separação inclui cristalização, forma um precipitado. A precipitação reduz a concentração do soluto em saturação para aumentar a estabilidade da solução.

A seguir estão as regras de solubilidade para sólidos iônicos comuns. Se duas regras parecem contradizer-se, o precedente tem prioridade (Antoinette Mursa, 2017).

1- Sais contendo elementos do Grupo I (Li⁺Na⁺K⁺Cs⁺Rb⁺) são solúveis. Existem poucas exceções a essa regra. Os sais contendo o íon amônio (NH₄⁺) também são solúveis.

2- Sais contendo nitrato (NO₃^-) são geralmente solúveis.

3- Os sais contendo Cl -, Br - ou I - são geralmente solúveis. As exceções importantes a essa regra são os sais de haleto de⁺Pb2⁺ e (Hg2)²⁺. Então, AgCl, PbBr₂ e Hg₂Cl₂ Eles são insolúveis.

4- A maioria dos sais de prata é insolúvel. AgNO₃ e Ag (C₂H₃O₂) são sais solúveis comuns de prata; Praticamente todos os outros são insolúveis.

5- A maioria dos sais de sulfato é solúvel. As exceções importantes a essa regra incluem o CaSO₄BaSO₄, PbSO₄Ag₂SO4 e SrSO₄.

6- A maioria dos sais de hidróxido é apenas ligeiramente solúvel. Os sais de hidróxido dos elementos do Grupo I são solúveis. Os sais de hidróxido dos elementos do Grupo II (Ca, Sr e Ba) são ligeiramente solúveis.

Os sais de hidróxido de metal de transição e Al₃ ⁺ Eles são insolúveis. Então, Fe (OH)₃Al (OH)₃Co (OH)₂ Eles não são solúveis.

7- A maioria dos sulfuretos de metais de transição é altamente insolúvel, incluindo CdS, FeS, ZnS e Ag₂Sulfatos de arsênio, antimônio, bismuto e chumbo também são insolúveis.

8- Os carbonatos são frequentemente insolúveis. Carbonatos do grupo II (CaCO)₃SrCO₃ e BaCO₃) são insolúveis, como a FeCO₃ e PbCO₃.

9- Cromatos são freqüentemente insolúveis. Exemplos incluem PbCrO₄ e BaCrO₄.

10- Fosfatos como o Ca₃(PO₄)₂ e Ag₃PO₄ eles são freqüentemente insolúveis.

11- Fluoretos como BaF₂MgF₂ e PbF₂ eles são freqüentemente insolúveis.

Exemplos de solubilidade em soluções aquosas

Cola, água salgada, chuva, soluções ácidas, soluções básicas e soluções salinas são exemplos de soluções aquosas.

Quando uma solução aquosa está disponível, um precipitado pode ser induzido por reacções de precipitação (Reactions in Aqueous Solution, S.F.).

Reações de precipitação são algumas vezes referidas como reações de "duplo deslocamento". Para determinar se um precipitado se formará ao misturar soluções aquosas de dois compostos:

1. Registre todos os íons em solução.
2. Combine-os (cátion e ânion) para obter todos os potenciais precipitados.
3. Use as regras de solubilidade para determinar qual combinação (s) é insolúvel e irá precipitar.

Exemplo 1: O que acontece quando o Ba é misturado (NÃO₃)_{2 (aq)} e Na₂CO_{3 (aq)}?

Íons presentes na solução: Ba²⁺NÃO₃^-Na⁺CO₃^2-

Potenciais precipitados: BaCO₃NaNO3

Regras de Solubilidade: BaCO₃ é insolúvel (regra 5), ​​NaNO₃ É solúvel (regra 1).

Equação química completa:

Ba (NO₃)₂(aq) + Na₂CO₃(aq) "BaCO₃(s) + 2NaNO₃ (aq)

Equação iônica líquida:

Ba²⁺_(aq) + CO₃^2-_(aq) "BaCO_{3 (s)}

Exemplo 2: O que acontece quando o Pb é misturado?₃)₂ (aq) e NH₄Eu (aq)?

Íons presentes em solução: Pb²⁺NÃO₃^-NH₄⁺Eu^-

Precipitados Potenciais: PbI₂NH₄NÃO₃

Regras de solubilidade: PbI₂ é insolúvel (regra 3), NH₄NÃO₃ É solúvel (regra 1).

Equação química completa: Pb (NO₃)_{2 (aq)} + 2NH₄Eu_(aq) "PbI_{2 (s)} + 2NH₄NÃO_{3 (aq)}

Equação iônica líquida: Pb²⁺_(aq) + 2I^-_(aq) "PbI_{2 (s).}

Referências

1. Anne Marie Helmenstine. (2017, 10 de maio). Definição Aquosa (Solução Aquosa). Retirado de thoughtco.com.
2. Anne Marie Helmenstine. (2017, 14 de maio). Definição de Solução Aquosa em Química. Retirado de thoughtco.com.
3. Antoinette Mursa, K. W. (2017, 14 de maio). Regras de Solubilidade Retirado de chem.libretexts.org.
4. Soluções Aquosas. (S.F.). Retirado de saylordotorg.github.io.
5. Berkey, M. (2011, 11 de novembro). Soluções Aquosas: Definição e Exemplos. Obtido em youtube.com.
6. Reações em solução aquosa. (S.F.). Obtido em chemistry.bd.psu.edu.
7. Reid, D. (S.F.). Solução aquosa: definição, reação e exemplo. Retirado de study.com.
8. Solubilidade (S.F.). Retirado de chemed.chem.purdue.edu.