O que são soluções empíricas?

Um solução empírica é aquela solução que não tem uma certa concentração, diferenciando-se das soluções valorizadas, às quais se conhece a concentração exata em termos de molaridade, normalidade, molalidade, osmolaridade e concentrações percentuais.

Uma solução, em química, é uma mistura homogênea de duas ou mais substâncias em quantidades relativas que podem ser continuamente variadas até o que é chamado de limite de solubilidade.

O termo solução é comumente aplicado ao estado líquido da matéria, mas soluções de gases e sólidos são possíveis.

O ar, por exemplo, é uma solução que consiste principalmente de oxigênio e nitrogênio com traços de vários outros gases, e o latão é uma solução composta de cobre e zinco (Encyclopædia Britannica, 2016).

Os processos de vida dependem em grande parte de soluções. O oxigênio nos pulmões, que entra em solução no plasma sanguíneo, liga-se quimicamente à hemoglobina nos glóbulos vermelhos e é liberado nos tecidos do corpo.

Os produtos da digestão também são transportados em solução para diferentes partes do corpo. A capacidade de líquidos para dissolver outros fluidos ou sólidos tem muitas aplicações práticas.

Os químicos aproveitam as diferenças de solubilidade para separar e purificar materiais e realizar análises químicas. A maioria das reações químicas ocorre em solução e é influenciada pelas solubilidades dos reagentes.

Materiais para equipamentos de fabricação de produtos químicos são selecionados para resistir à ação de dissolução de seus conteúdos.

Conceitos para entender soluções empíricas

As soluções são misturas homogêneas, o que implica que há apenas uma fase. As partículas nas soluções não podem ser vistas a olho nu, embora existam casos como leite, onde uma fase se desenvolve e as partículas não podem ser observadas. No entanto, o leite não é uma solução, mas uma mistura coloidal (Solution, 2016).

O líquido em uma solução é geralmente chamado de solvente ou solvente, e a substância adicionada é chamada de soluto.

Se ambos os componentes são líquidos, a distinção perde importância. O que está presente em menor concentração provavelmente será chamado de soluto.

Uma solução não dispersa um feixe de luz, mas tem a capacidade de absorver certos comprimentos de onda, dependendo da natureza do soluto.

Os componentes de uma solução não podem ser separados por processos mecânicos. Devem ser separados por processos químicos, evaporando o solvente ou por cromatografia (Anne Marie Helmenstine, 2017).

Tipos de soluções empíricas

As soluções empíricas são classificadas de acordo com a maior ou menor quantidade de soluto presente, mas sem a necessidade de expressar a quantidade exata. Nesse termo existem soluções diluídas ou insaturadas e soluções concentradas.

Soluções insaturadas são aquelas em que o soluto está em menor quantidade que o solvente. Uma única fase é observada e à medida que mais soluto é adicionado, ele se dissolve.

À medida que mais soluto é adicionado, a solução se torna mais concentrada. Isso pode ser conhecido empiricamente, observando a mudança na intensidade da cor na solução ou testando-a (Márquez).

Quando o soluto não pode mais se dissolver, diz-se que o ponto de saturação foi alcançado, então você tem uma solução saturada. Neste caso duas fases são observadas desde que o solvente não é mais capaz de dissolver mais soluto.

A solubilidade depende de muitos fatores (pressão, temperatura, composição, etc.). Se um desses fatores for alterado, a solubilidade pode ser aumentada.

Por exemplo, aumentando a temperatura, você pode dissolver mais soluto em solução, de modo que ele estará na presença de uma solução supersaturada.

Ao retornar a solução à temperatura ambiente, o excesso de soluto não irá precipitar a menos que uma semente seja "semeada": uma pequena partícula que promove a recristalização.

Isto é feito frequentemente raspando as paredes do copo e esta técnica é comum para a purificação sólida (soluções saturadas e solubilidade, 2017).

O processo da solução

Para um soluto se dissolver em um solvente, as forças de atração entre o soluto e as partículas de solvente devem ser grandes o suficiente para superar as forças de atração dentro do solvente puro e do soluto puro.

O soluto e as moléculas de solvente em uma solução expandem em comparação com sua posição dentro das substâncias puras.

O processo de expansão, tanto para o soluto quanto para o solvente, envolve uma mudança na energia do sistema, sendo este processo exotérmico ou endotérmico.

Após a dissolução, diz-se que o soluto está completamente solvatado (usualmente por forças dipolo-dipolo ou íon dipolo), e quando o solvente é água, diz-se que o soluto está hidratado.

A separação das partículas de soluto antes da dissolução é um processo endotérmico tanto para o solvente como para o soluto (passos 1 e 2), mas quando o soluto e o solvente se combinam entre si, é um processo exotérmico (passo 3).

Se a energia liberada no estágio 3 for maior que a energia absorvida nos estágios 1 e 2, a solução é formada e estável.

O termo solubilidade refere-se à quantidade máxima de material que se dissolverá numa dada quantidade de solvente a uma determinada temperatura para produzir uma solução estável (Solutions, S.F.).

Propriedades de soluções

Os líquidos puros têm um conjunto de propriedades físicas características (ponto de fusão, pressão de vapor a uma determinada temperatura, etc.).

As soluções num solvente apresentam estas mesmas propriedades, mas os valores diferem dos do solvente puro devido à presença do soluto.

Além disso, a mudança observada nessas propriedades ao passar de solvente puro para uma solução depende apenas do número de moléculas de soluto.

Essas propriedades são chamadas de propriedades coligativas. As propriedades de um solvente que mostram uma mudança previsível com a adição de um soluto são o ponto de fusão, o ponto de ebulição, a pressão de vapor e a pressão osmótica (Lagowski, S.F.).

Exemplos de soluções empíricas

Quando o açúcar é adicionado ao café, há um exemplo de uma solução empírica. Certamente, pode-se adicionar um número quantitativo de colheres de sopa para determinar a concentração, mas isso não tem valor analítico, pois a concentração não é exata.

Termos como "uma colherada" ou "uma pitada" são termos empíricos, uma vez que não expressam concentração de acordo com a massa exata, ou o número de moles ou equivalentes químicos que estão em solução (Solutions, S.F.).

Referências

1. Anne Marie Helmenstine, P. (2017, 11 de fevereiro). Definição da Solução. Retirado de thoughtco.com.
2. Enciclopédia Britânica. (2016, 14 de setembro). Solução Recuperado de britannica.com.
3. Lagowski, J. J. (S.F.). Solução Química. Retirado de chemistryexplained.com.
4. Márquez, E.J. (n.d.). Química, Volume 2. Aprendizagem CENGAGE.
5. Soluções saturadas e solubilidade. (2017, 26 de fevereiro). Retirado de chem.libretexts.org.
6. Solução (2016, 22 de janeiro). Retirado de chem.libretexts.org.
7. Soluções (S.F.). Retirado de sparknotes.com.
8. Soluções (S.F.). Obtido em chemistry.bd.psu.edu.