Solubilidade, Eletrólise e Regras de Precipitação

Solubilidade

A solubilidade de um soluto em um solvente, a uma dada temperatura, é a concentração máxima desse soluto numa solução saturada.

Fatores que afetam a solubilidade de um sal:

• Temperatura (T): Geralmente, quanto maior a temperatura, maior a solubilidade.
• Entropia: Para que uma substância seja solúvel, ela deve ter alta entropia (desordem) e vice-versa.
• Tamanho do Íon: Quanto maior a diferença de tamanho entre os íons, mais solúvel o composto.
• Densidade de Carga (relação entre carga e tamanho do íon): Quanto menor a densidade de carga, maior a solubilidade, pois o solvente tem mais facilidade em quebrar a ligação eletrostática entre os íons do composto.

Equilíbrio e Solubilidade

Efeito do Íon Comum

A presença de um íon comum (já presente no sal) diminui a solubilidade, pois reduz a concentração efetiva dos íons que fazem parte do precipitado. Por outro lado, a presença de um íon incomum pode aumentar a solubilidade.

pH e Solubilidade

O pH da solução afeta a solubilidade de um sal insolúvel se o ânion do sal for a base conjugada de um ácido fraco (ou se envolver íons OH⁻).

Eletrólise

Eletrólise de NaCl Fundido (Molten NaCl)

• Ânodo (Oxidação): 2Cl⁻ → Cl₂ (g) + 2e⁻
• Cátodo (Redução): 2(Na⁺ + 1e⁻ → Na (s))

Eletrólise de Solução Aquosa de NaCl

(Reação no ânodo cineticamente mais favorável)

• Ânodo (Oxidação): 2Cl⁻ → Cl₂ (g) + 2e⁻
• Cátodo (Redução): 2H₂O + 2e⁻ → H₂ (g) + 2OH⁻

Eletrólise de H₂SO₄ (Ácido Sulfúrico)

• Ânodo (Oxidação): 2H₂O → O₂ (g) + 4H⁺ + 4e⁻
• Cátodo (Redução): 2(2H⁺ + 2e⁻ → H₂ (g))

Eletrólise de Na₂SO₄ (Sulfato de Sódio)

• Ânodo (Oxidação): 2H₂O → O₂ (g) + 4H⁺ + 4e⁻
• Cátodo (Redução): 2(2H₂O + 2e⁻ → H₂ (g) + 2OH⁻)

Espécies Ativas e Inativas na Eletrólise

Espécies Ativas (que reagem)

• Ânodo (Oxidação): H₂O/O₂, Cl⁻/Cl₂, OH⁻/O₂
• Cátodo (Redução): H₂O/H₂, H⁺/H₂, Íons metálicos localizados à direita do centro da Tabela de Potenciais Padrão.

Espécies Inativas (que não reagem)

• Oxidação (Ânodo): SO₄²⁻, NO₃⁻
• Redução (Cátodo): SO₄²⁻, NO₃⁻, Íons metálicos localizados à esquerda do centro da Tabela de Potenciais Padrão.

Galvanoplastia

Revestimento de metais (E° ≈ 0; sólidos) por meio da eletrólise de uma solução contendo seus íons.

Regras de Solubilidade e Precipitação

Sais Solúveis

• Cátions: Todos os metais alcalinos (Grupo 1), H⁺, NH₄⁺.
• Ânions:
  • Nitrato (NO₃⁻), Clorato (ClO₃⁻), Acetato (CH₃COO⁻): A maioria é solúvel.
  • Haletos (Cl⁻, Br⁻, I⁻): Solúveis, exceto quando combinados com Ag⁺, Cu⁺, Hg₂²⁺, Tl⁺, Pb²⁺.
  • Sulfato (SO₄²⁻): Solúvel, exceto quando combinado com Ca²⁺, Sr²⁺, Ba²⁺, Hg₂²⁺, Pb²⁺.

Sais Insolúveis (ou Pouco Solúveis)

• Sulfeto (S²⁻): Insolúvel, exceto quando combinado com metais alcalinos, Ca²⁺, Sr²⁺, Ba²⁺, NH₄⁺.
• Hidróxido (OH⁻): Insolúvel, exceto quando combinado com metais alcalinos, Sr²⁺, Ba²⁺, NH₄⁺.
• Carbonato (CO₃²⁻) e Fosfato (PO₄³⁻): Insolúvel, exceto quando combinado com metais alcalinos, H⁺, NH₄⁺.