Chemistry · Livro 1 · Grades 1–12

Química dos ensinos fundamental e médio

Química dos ensinos fundamental e médio · Grades 1–12

31A dissolução dos sólidos iônicos e moleculares

Uma pitada de sal mexida na água some em segundos; a mesma pitada mexida no óleo de cozinha fica no fundo do copo, sem mudar, por quanto tempo alguém quiser olhar. Uma frigideira engordurada enxaguada na torneira continua engordurada; uma gota de detergente, e a gordura se solta. O que decide se uma substância se dissolve num líquido? A resposta está nas cargas parciais e nas forças entre partículas do capítulo anterior.

O que você já sabe

A solubilidade; os líquidos miscíveis e imiscíveis (Capítulo 9). Um composto iônico é formado por cátions e ânions em proporções que o tornam neutro (Capítulo 17). As moléculas polares e apolares, as ligações de hidrogênio, as interações de van der Waals (Capítulo 30). A extração líquido–líquido (Capítulo 22). A concentração molar (Capítulo 26).

31.1 A dissolução de um sólido iônico

Num cristal de cloreto de sódio, cada íon sódio NaX+\ce{Na+} está cercado por íons cloreto ClX−\ce{Cl-} e cada íon cloreto por íons sódio, todos mantidos pela atração entre cargas opostas. As moléculas de água, polares, são atraídas por essas cargas: o seu lado do oxigênio (δ−\delta^-) se volta para os cátions, o seu lado dos hidrogênios (δ+\delta^+) para os ânions.

Definição 31.1 (Dissociação)

A dissociação de um sólido iônico num solvente é a separação dos seus íons uns dos outros: eles deixam o cristal e se afastam na solução.

Definição 31.2 (Solvatação, hidratação)

A solvatação de uma partícula dissolvida é o seu envolvimento por moléculas de solvente, presas a ela por atrações; na água, ela se chama hidratação. O símbolo (aq) depois de uma fórmula quer dizer “hidratado”.

Proposição 31.3 (As três etapas da dissolução)

Um sólido iônico se dissolve na água em três etapas que acontecem juntas: os íons são arrancados do cristal (dissociação), envolvidos por moléculas de água (hidratação) e espalhados por toda a solução (dispersão). Para o cloreto de sódio,

NaCl(s)→NaX+(aq)+ClX−(aq).\ce{NaCl(s) -> Na+(aq) + Cl-(aq)} .

Demonstração. Admitido: as atrações entre os íons e as moléculas polares de água, somadas, são fortes o bastante para substituir as atrações entre os íons do cristal. ∎

O cloreto de sódio se dissolvendo. Um íon sódio e um íon cloreto deixaram o cristal; cada um está hidratado. Em volta do cátion, as moléculas de água voltam os seus átomos de oxigênio (vermelhos, -) para dentro; em volta do ânion, os seus átomos de hidrogênio (brancos, +).
O cloreto de sódio se dissolvendo. Um íon sódio e um íon cloreto deixaram o cristal; cada um está hidratado. Em volta do cátion, as moléculas de água voltam os seus átomos de oxigênio (vermelhos, δ−\delta^-) para dentro; em volta do ânion, os seus átomos de hidrogênio (brancos, δ+\delta^+).

31.2 As concentrações dos íons

Método 31.4 (A concentração de cada íon)

  1. Escreva a equação de dissolução, balanceada em átomos e em carga: para o cloreto de cálcio, CaClX2(s)→CaX2+(aq)+2 ClX−(aq)\ce{CaCl2(s) -> Ca^{2+}(aq) + 2Cl-(aq)}.
  2. Calcule a quantidade nn de sólido dissolvido, e a concentração c=n/Vc = n / V da solução em soluto.
  3. Cada íon tem a concentração cc multiplicada pelo seu coeficiente na equação: aqui [CaX2+]=c[\ce{Ca^{2+}}] = c e [ClX−]=2c[\ce{Cl-}] = 2c.

Os colchetes […][\ldots] indicam a concentração molar de uma espécie dissolvida.

Exemplo 31.5 (O cloreto de cálcio)

5.55 g5.55\,\mathrm{g} de cloreto de cálcio (M=111.1 g/molM = 111.1\,\mathrm{g}/\mathrm{mol}) dissolvidos para fazer 500.0 mL500.0\,\mathrm{mL} de solução: n=0.0500 moln = 0.0500\,\mathrm{mol}, c=0.100 mol/Lc = 0.100\,\mathrm{mol}/\mathrm{L}, logo [CaX2+]=0.100 mol/L[\ce{Ca^{2+}}] = 0.100\,\mathrm{mol}/\mathrm{L} e [ClX−]=0.200 mol/L[\ce{Cl-}] = 0.200\,\mathrm{mol}/\mathrm{L}. A solução é neutra: 2×0.1002 \times 0.100 de carga positiva por litro para 1×0.2001 \times 0.200 de negativa.

31.3 Polaridade e solubilidade

Proposição 31.6 (Semelhante dissolve semelhante)

Um solvente polar, como a água, dissolve os sólidos iônicos e as espécies polares, sobretudo as capazes de formar ligações de hidrogênio com ele; um solvente apolar, como o ciclo-hexano ou um óleo vegetal, dissolve as espécies apolares. Os sólidos iônicos se dissolvem muito pouco nos solventes apolares, e as espécies apolares muito pouco na água.

Demonstração. Admitido: um soluto se dissolve bem quando as atrações que ele pode formar com o solvente são pelo menos tão fortes quanto as que ele rompe, entre as suas próprias partículas e entre as moléculas do solvente. ∎

Exemplo 31.7 (Três casos)

O etanol se mistura com a água em todas as proporções: o seu grupo O−H\ce{O-H} forma ligações de hidrogênio com a água. O sal se dissolve na água, mas não no óleo. O iodo, IX2\ce{I2}, uma molécula apolar, se dissolve mal na água (cerca de 0.3 g/L0.3\,\mathrm{g}/\mathrm{L}, uma solução marrom), mas bem nos solventes apolares (17 g17\,\mathrm{g} por quilograma de heptano, uma solução violeta).

31.4 A extração líquido–líquido, explicada

Uma extração líquido–líquido leva uma espécie de um solvente para outro, imiscível com o primeiro, no qual ela é mais solúvel. A regra “semelhante dissolve semelhante” diz que solvente escolher.

No laboratório — Extrair o iodo

20 mL20\,\mathrm{mL} de uma solução aquosa marrom de iodo são despejados num funil de separação com 10 mL10\,\mathrm{mL} de ciclo-hexano. O funil é tampado, agitado, a sua pressão é aliviada pela torneira, e ele é deixado em repouso. Formam-se duas camadas: o ciclo-hexano, menos denso, em cima. A camada de cima agora é violeta, a de baixo quase incolor: o iodo passou para o ciclo-hexano. A camada de baixo é escoada pela torneira, e o iodo é recuperado no ciclo-hexano.

Extração do iodo da água com ciclo-hexano. O iodo, apolar, passa para o solvente apolar; o ciclo-hexano, menos denso que a água, flutua em cima.
Extração do iodo da água com ciclo-hexano. O iodo, apolar, passa para o solvente apolar; o ciclo-hexano, menos denso que a água, flutua em cima.

Segurança

O ciclo-hexano é altamente inflamável, o seu vapor dá sonolência, ele é nocivo para os pulmões se ingerido e muito tóxico para os organismos aquáticos. O iodo é nocivo em contato com a pele e se inalado. Capela de exaustão, óculos de proteção e luvas, nenhuma chama por perto; os resíduos orgânicos são recolhidos.

31.5 Os sabões e as moléculas anfifílicas

Definição 31.8 (Hidrofílico, hidrofóbico)

Uma espécie ou uma parte de uma molécula é hidrofílica se é atraída pela água (grupos iônicos ou polares, grupos que formam ligações de hidrogênio); ela é hidrofóbica se não é (longas cadeias de átomos de carbono e de hidrogênio, apolares). As espécies hidrofóbicas se dissolvem nas gorduras e nos óleos.

Definição 31.9 (Molécula anfifílica, micela)

Uma molécula ou um íon anfifílico tem uma cabeça hidrofílica e uma cauda hidrofóbica. Na água, os íons anfifílicos se agrupam em micelas: esferas minúsculas com as caudas dentro, fora da água, e as cabeças na superfície, em contato com ela.

Exemplo 31.10 (Um sabão)

O estearato de sódio, CX17HX35COONa\ce{C17H35COONa} (M=306.0 g/molM = 306.0\,\mathrm{g}/\mathrm{mol}), é um sabão típico, feito de gorduras animais ou vegetais. Na água, ele se dissolve na forma de íons sódio NaX+\ce{Na+} e íons estearato CX17HX35COOX−\ce{C17H35COO-}: uma cabeça −COO−\ce{-COO-}, iônica, hidrofílica, e uma cauda de 17 átomos de carbono, hidrofóbica.

O íon estearato. Neste desenho em zigue-zague, cada vértice da cadeia é um átomo de carbono que leva átomos de hidrogênio (CH2, e CH3 na extremidade); um capítulo mais adiante explica essa abreviação. Embaixo, o esquema habitual: uma cauda ondulada e uma cabeça redonda.
O íon estearato. Neste desenho em zigue-zague, cada vértice da cadeia é um átomo de carbono que leva átomos de hidrogênio (CHX2\ce{CH2}, e CHX3\ce{CH3} na extremidade); um capítulo mais adiante explica essa abreviação. Embaixo, o esquema habitual: uma cauda ondulada e uma cabeça redonda.

Proposição 31.11 (Como o sabão remove a gordura)

A gordura é hidrofóbica e não se dissolve na água. Na água com sabão, as caudas dos íons do sabão se dissolvem na gordura enquanto as cabeças ficam na água; a gordura se quebra em gotículas minúsculas, cada uma envolvida por uma micela cuja superfície carregada fica voltada para a água, e as gotículas são levadas embora pela água do enxágue.

Demonstração. Admitido: isso decorre de “semelhante dissolve semelhante” aplicado a cada extremidade do íon; as cabeças carregadas do lado de fora também impedem que as gotículas se juntem de novo, já que cargas de mesmo sinal se repelem. ∎

Uma micela em corte: íons de sabão em volta de uma gotícula de gordura, caudas para dentro, cabeças carregadas para fora. Cada micela tem carga negativa na superfície, e as micelas se repelem.
Uma micela em corte: íons de sabão em volta de uma gotícula de gordura, caudas para dentro, cabeças carregadas para fora. Cada micela tem carga negativa na superfície, e as micelas se repelem.
Lavar mãos engorduradas: o sabão leva a gordura embora em micelas.
Lavar mãos engorduradas: o sabão leva a gordura embora em micelas.

Observação 31.12 (Água dura e borra de sabão)

A água dura contém muitos íons cálcio CaX2+\ce{Ca^{2+}} e íons magnésio MgX2+\ce{Mg^{2+}}, dissolvidos das rochas por onde ela passou. Com os íons estearato, eles formam um precipitado (Capítulo 17), o estearato de cálcio:

2 CX17HX35COOX−+CaX2+→Ca(CX17HX35COO)X2(s).\ce{2C17H35COO- + Ca^{2+} -> Ca(C17H35COO)2(s)} .

Esse sólido acinzentado é a borra que forma um anel na pia, e cada íon de sabão preso nela fica perdido para a lavagem: na água dura, o sabão faz pouca espuma até que se tenha acrescentado o bastante para precipitar todo o cálcio.

Borra de sabão numa pia: estearato de cálcio, precipitado pela água dura.
Borra de sabão numa pia: estearato de cálcio, precipitado pela água dura.

31.6 Exercícios

Exercício 31.1 ★

Escreva as equações de dissolução na água do cloreto de sódio NaCl\ce{NaCl}, do cloreto de cálcio CaClX2\ce{CaCl2}, do sulfato de sódio NaX2SOX4\ce{Na2SO4} e do cloreto de alumínio AlClX3\ce{AlCl3}.

Solução

Solução de Exercício 31.1.

NaCl(s)→NaX+(aq)+ClX−(aq)\ce{NaCl(s) -> Na+(aq) + Cl-(aq)}; CaClX2(s)→CaX2+(aq)+2 ClX−(aq)\ce{CaCl2(s) -> Ca^{2+}(aq) + 2Cl-(aq)}; NaX2SOX4(s)→2 NaX+(aq)+SOX4X2−(aq)\ce{Na2SO4(s) -> 2Na+(aq) + SO4^{2-}(aq)}; AlClX3(s)→AlX3+(aq)+3 ClX−(aq)\ce{AlCl3(s) -> Al^{3+}(aq) + 3Cl-(aq)}.

Exercício 31.2 ★

Uma solução de sulfato de sódio tem c=0.050 mol/Lc = 0.050\,\mathrm{mol}/\mathrm{L}. Dê as concentrações dos íons sódio e dos íons sulfato.

Solução

Solução de Exercício 31.2.

[NaX+]=2×0.050=0.10 mol/L[\ce{Na+}] = 2 \times 0.050 = 0.10\,\mathrm{mol}/\mathrm{L}; [SOX4X2−]=0.050 mol/L[\ce{SO4^{2-}}] = 0.050\,\mathrm{mol}/\mathrm{L}.

Exercício 31.3 ★

O que se entende por hidratação de um íon? Que extremidade de uma molécula de água aponta para um cátion, e qual aponta para um ânion? Por quê?

Solução

Solução de Exercício 31.3.

A hidratação é o envolvimento do íon por moléculas de água presas a ele. A extremidade do oxigênio (δ−\delta^-) aponta para um cátion, a extremidade dos hidrogênios (δ+\delta^+) para um ânion: cargas opostas se atraem.

Exercício 31.4 ★

Dissolvem-se 2.67 g2.67\,\mathrm{g} de cloreto de alumínio para fazer 200.0 mL200.0\,\mathrm{mL} de solução. Calcule a concentração da solução e a de cada íon.

Solução

Solução de Exercício 31.4.

M(AlClX3)=27.0+3×35.5=133.5 g/molM(\ce{AlCl3}) = 27.0 + 3 \times 35.5 = 133.5\,\mathrm{g}/\mathrm{mol}; n=2.67/133.5=0.0200 moln = 2.67 / 133.5 = 0.0200\,\mathrm{mol}; c=0.0200/0.2000=0.100 mol/Lc = 0.0200 / 0.2000 = 0.100\,\mathrm{mol}/\mathrm{L}; [AlX3+]=0.100 mol/L[\ce{Al^{3+}}] = 0.100\,\mathrm{mol}/\mathrm{L}, [ClX−]=0.300 mol/L[\ce{Cl-}] = 0.300\,\mathrm{mol}/\mathrm{L}.

Exercício 31.5 ★

Identifique cada parte do íon estearato como hidrofílica ou hidrofóbica, e diga por quê.

Solução

Solução de Exercício 31.5.

A cabeça −COO−\ce{-COO-} é iônica, atraída pela água: hidrofílica. A cauda de 17 átomos de carbono, só com ligações C−C\ce{C-C} e ligações C−H\ce{C-H} quase apolares, é apolar: hidrofóbica.

Exercício 31.6 ★★

Que solvente, água ou ciclo-hexano, você escolheria para dissolver: o sal; a cera de vela (longas cadeias de hidrocarbonetos); o açúcar (muitos grupos O−H\ce{O-H}); o iodo? Justifique cada escolha.

Solução

Solução de Exercício 31.6.

Sal: água (sólido iônico, solvente polar). Cera: ciclo-hexano (cadeias apolares). Açúcar: água (os seus grupos O−H\ce{O-H} formam ligações de hidrogênio com a água). Iodo: ciclo-hexano (molécula apolar).

Exercício 31.7 ★★

O etanol CHX3−CHX2−OH\ce{CH3-CH2-OH} se mistura com a água em todas as proporções, mas o hexano CX6HX14\ce{C6H14} não se mistura com a água. Explique.

Solução

Solução de Exercício 31.7.

O grupo O−H\ce{O-H} do etanol forma ligações de hidrogênio com as moléculas de água, que substituem as que ele rompe: o etanol se encaixa na água. O hexano, apolar, não consegue formar essas ligações; as moléculas de água, presas umas às outras por ligações de hidrogênio, não o deixam entrar.

Exercício 31.8 ★★

Olhe a figura da micela. Por que as caudas ficam dentro e as cabeças fora? Por que duas micelas não se juntam numa gota maior de gordura?

Solução

Solução de Exercício 31.8.

As caudas hidrofóbicas evitam a água e se dissolvem na gordura, no centro; as cabeças carregadas são atraídas pela água e ficam do lado de fora. Todas as micelas têm cargas negativas na superfície, e cargas de mesmo sinal se repelem: elas ficam separadas.

Exercício 31.9 ★★

Um aroma vegetal está dissolvido na água. Para extraí-lo, um químico pode usar etanol ou ciclo-hexano. Qual deles é adequado, e por que o outro não é (pense na miscibilidade)?

Solução

Solução de Exercício 31.9.

O ciclo-hexano: ele é imiscível com a água, por isso forma uma camada separada que pode ser escoada, e o aroma (apolar) se dissolve bem nele. O etanol é miscível com a água: não se forma uma segunda camada, e nada pode ser separado.

Exercício 31.10 ★★

Na extração do iodo, por que a camada de ciclo-hexano fica em cima? Que camada é escoada pela torneira? Onde está o iodo no fim?

Solução

Solução de Exercício 31.10.

O ciclo-hexano é menos denso que a água. A camada de baixo, aquosa, é escoada pela torneira. O iodo está na camada de ciclo-hexano de cima, que fica no funil.

Exercício 31.11 ★★

Uma solução azul de sulfato de cobre é agitada com ciclo-hexano. O que acontece com a cor azul? Explique.

Solução

Solução de Exercício 31.11.

Nada: o sulfato de cobre é iônico e não se dissolve no ciclo-hexano apolar. A água continua azul e o ciclo-hexano incolor.

Exercício 31.12 ★★★

Que massa de cloreto de cálcio deve ser dissolvida para fazer 250.0 mL250.0\,\mathrm{mL} de uma solução em que [ClX−]=0.300 mol/L[\ce{Cl-}] = 0.300\,\mathrm{mol}/\mathrm{L}?

Solução

Solução de Exercício 31.12.

[ClX−]=2c[\ce{Cl-}] = 2c, logo c=0.150 mol/Lc = 0.150\,\mathrm{mol}/\mathrm{L}; n=0.150×0.2500=0.0375 moln = 0.150 \times 0.2500 = 0.0375\,\mathrm{mol}; m=0.0375×111.1=4.17 gm = 0.0375 \times 111.1 = 4.17\,\mathrm{g}.

Exercício 31.13 ★★★

Verifica-se que uma amostra de água do mar contém 0.010 mol/L0.010\,\mathrm{mol}/\mathrm{L} de íons cálcio e 0.053 mol/L0.053\,\mathrm{mol}/\mathrm{L} de íons magnésio. Explique por que o sabão comum faz muito pouca espuma na água do mar. Quanto estearato de sódio seria precipitado só pelos íons cálcio de um litro de água do mar?

Solução

Solução de Exercício 31.13.

Os íons cálcio e magnésio precipitam os íons estearato como borra: o sabão é consumido antes de poder formar micelas, e faz pouca espuma. Só o cálcio: 0.010 mol0.010\,\mathrm{mol} de CaX2+\ce{Ca^{2+}} toma 0.020 mol0.020\,\mathrm{mol} de estearato, isto é, 0.020×306.0=6.1 g0.020 \times 306.0 = 6.1\,\mathrm{g} de estearato de sódio por litro.

Exercício 31.14 ★★★

100.0 mL100.0\,\mathrm{mL} de solução de cloreto de sódio a 0.20 mol/L0.20\,\mathrm{mol}/\mathrm{L} são misturados com 100.0 mL100.0\,\mathrm{mL} de solução de cloreto de cálcio a 0.10 mol/L0.10\,\mathrm{mol}/\mathrm{L}. Não se forma nenhum precipitado. Calcule as concentrações de NaX+\ce{Na+}, CaX2+\ce{Ca^{2+}} e ClX−\ce{Cl-} na mistura, e verifique que ela é neutra.

Solução

Solução de Exercício 31.14.

Volume 0.2000 L0.2000\,\mathrm{L}. NaX+\ce{Na+}: 0.020/0.2000=0.10 mol/L0.020 / 0.2000 = 0.10\,\mathrm{mol}/\mathrm{L}; CaX2+\ce{Ca^{2+}}: 0.010/0.2000=0.050 mol/L0.010 / 0.2000 = 0.050\,\mathrm{mol}/\mathrm{L}; ClX−\ce{Cl-}: (0.020+0.020)/0.2000=0.20 mol/L(0.020 + 0.020) / 0.2000 = 0.20\,\mathrm{mol}/\mathrm{L}. Carga positiva: 0.10+2×0.050=0.200.10 + 2 \times 0.050 = 0.20; negativa: 0.200.20. Neutra.

Exercício 31.15 ★★★

O iodo se dissolve até cerca de 0.3 g0.3\,\mathrm{g} por litro de água e 17 g17\,\mathrm{g} por quilograma de heptano. O heptano tem uma densidade de cerca de 0.68 kg/L0.68\,\mathrm{kg}/\mathrm{L}. Quantas vezes mais iodo um litro de heptano consegue conter que um litro de água? O que isso significa para uma extração?

Solução

Solução de Exercício 31.15.

Um litro de heptano tem massa de 0.68 kg0.68\,\mathrm{kg} e consegue conter 17×0.68=12 g17 \times 0.68 = 12\,\mathrm{g} de iodo, cerca de 40 vezes mais que um litro de água. Agitados juntos, quase todo o iodo passa para o heptano: a extração é eficiente.

31.7 Problema: o sabão e a água dura

Problema 31.1

Problema de fim de semana — quanto sabão um banho de água dura desperdiça em borra?

Uma água da torneira contém 120 mg120\,\mathrm{mg} de íons cálcio e 24 mg24\,\mathrm{mg} de íons magnésio por litro. Uma banheira é enchida com 150 L150\,\mathrm{L} dela, e a pessoa que toma banho usa um sabão feito de estearato de sódio, CX17HX35COONa\ce{C17H35COONa}.

Parte I — O que há na água.

  1. De onde vêm os íons cálcio e magnésio da água da torneira?
  2. Calcule as concentrações molares dos íons cálcio e dos íons magnésio.
  3. Os íons cálcio vêm acompanhados de íons hidrogenocarbonato, HCOX3X−\ce{HCO3-}, como se tivesse sido dissolvido hidrogenocarbonato de cálcio Ca(HCOX3)X2\ce{Ca(HCO3)2}. Escreva essa equação de dissolução, e deduza a concentração de íons hidrogenocarbonato que acompanha o cálcio.
  4. Que quantidade de íons cálcio a banheira contém?

Parte II — O sabão.

  1. Calcule a massa molar do estearato de sódio.
  2. Escreva a sua equação de dissolução na água.
  3. Que parte do íon estearato é hidrofílica, e qual é hidrofóbica? Por que ele é chamado de anfifílico?
  4. Descreva uma micela, e explique como ela remove a gordura da pele.
  5. Por que o sabão deve ser dissolvido na água, e não no óleo, para lavar?

Parte III — A borra.

  1. Escreva a equação da precipitação do estearato de cálcio. Verifique que ela está balanceada em carga.
  2. Preencha a tabela de avanço para 1.00 L1.00\,\mathrm{L} da água da torneira e um excesso de íons estearato. Que reagente é limitante?
  3. Que quantidade de íons estearato é perdida por litro para o cálcio?
  4. Calcule a massa molar do estearato de cálcio, e a massa de borra formada por litro.
  5. O estearato de magnésio precipita do mesmo modo. Que quantidade de estearato os íons magnésio tomam por litro?

Parte IV — O banho.

  1. Que quantidade de íons estearato o cálcio da banheira inteira precipita?
  2. Que massa de sabão é essa?
  3. Somando o magnésio, que massa de sabão é desperdiçada ao todo?
  4. As barras de sabão pesam cerca de 100 g100\,\mathrm{g}. Quantas barras o cálcio sozinho consome?
  5. Dê a resposta final: que massa de sabão o cálcio de um banho de 150 L150\,\mathrm{L} dessa água desperdiça em borra?
Solução

Solução de Problema 31.1.

1. Das rochas por onde a água passou (calcário, dolomita, gipsita), que se dissolvem um pouco.

2. [CaX2+]=0.120/40.1=2.99×10−3 mol/L[\ce{Ca^{2+}}] = 0.120 / 40.1 = 2.99 \times 10^{-3}\,\mathrm{mol}/\mathrm{L}; [MgX2+]=0.024/24.3=9.9×10−4 mol/L[\ce{Mg^{2+}}] = 0.024 / 24.3 = 9.9 \times 10^{-4}\,\mathrm{mol}/\mathrm{L}.

3. Ca(HCOX3)X2→CaX2+(aq)+2 HCOX3X−(aq)\ce{Ca(HCO3)2 -> Ca^{2+}(aq) + 2HCO3-(aq)}; logo [HCOX3X−]=2×2.99×10−3=5.99×10−3 mol/L[\ce{HCO3-}] = 2 \times 2.99 \times 10^{-3} = 5.99 \times 10^{-3}\,\mathrm{mol}/\mathrm{L}.

4. 2.99×10−3×150=0.449 mol2.99 \times 10^{-3} \times 150 = 0.449\,\mathrm{mol}.

5. 18×12.0+35×1.0+2×16.0+23.0=306.0 g/mol18 \times 12.0 + 35 \times 1.0 + 2 \times 16.0 + 23.0 = 306.0\,\mathrm{g}/\mathrm{mol}.

6. CX17HX35COONa(s)→CX17HX35COOX−(aq)+NaX+(aq)\ce{C17H35COONa(s) -> C17H35COO-(aq) + Na+(aq)}.

7. Cabeça −COO−\ce{-COO-}: hidrofílica; cauda CX17HX35X−\ce{C17H35-}: hidrofóbica. Ele tem os dois tipos de parte: é anfifílico.

8. Uma esfera minúscula de íons de sabão, caudas para dentro, cabeças para fora. As caudas se dissolvem na gordura, que se quebra em gotículas envolvidas por micelas; as superfícies carregadas mantêm as gotículas separadas na água, que as leva embora no enxágue.

9. O sabão precisa formar íons e micelas, o que exige água em volta das cabeças; e a gordura é levada embora pela água do enxágue. No óleo, a gordura simplesmente continuaria dissolvida na pele.

10. 2 CX17HX35COOX−+CaX2+→Ca(CX17HX35COO)X2\ce{2C17H35COO- + Ca^{2+} -> Ca(C17H35COO)2}: cargas 2×(−1)+2=02 \times (-1) + 2 = 0 à esquerda, 00 à direita.

11. CX17HX35COOX−\ce{C17H35COO-}: excesso −2x- 2x; CaX2+\ce{Ca^{2+}}: 2.99×10−3−x2.99 \times 10^{-3} - x; estearato de cálcio: xx. Os íons cálcio são limitantes: xmax⁡=2.99×10−3 molx_{\max} = 2.99 \times 10^{-3}\,\mathrm{mol}.

12. 2×2.99×10−3=5.99×10−3 mol2 \times 2.99 \times 10^{-3} = 5.99 \times 10^{-3}\,\mathrm{mol} por litro.

13. M=36×12.0+70×1.0+4×16.0+40.1=606.1 g/molM = 36 \times 12.0 + 70 \times 1.0 + 4 \times 16.0 + 40.1 = 606.1\,\mathrm{g}/\mathrm{mol}; 2.99×10−3×606.1=1.81 g2.99 \times 10^{-3} \times 606.1 = 1.81\,\mathrm{g} de borra por litro.

14. 2×9.9×10−4=1.98×10−3 mol2 \times 9.9 \times 10^{-4} = 1.98 \times 10^{-3}\,\mathrm{mol} por litro.

15. 2×0.449=0.898 mol2 \times 0.449 = 0.898\,\mathrm{mol}.

16. 0.898×306.0=275 g0.898 \times 306.0 = 275\,\mathrm{g}.

17. Magnésio: 9.9×10−4×150=0.148 mol9.9 \times 10^{-4} \times 150 = 0.148\,\mathrm{mol}, que toma 0.296 mol0.296\,\mathrm{mol} de estearato, 91 g91\,\mathrm{g} de sabão; ao todo, cerca de 275+91=366 g275 + 91 = 366\,\mathrm{g}.

18. 275/100≈2.7275 / 100 \approx 2.7 barras.

19. O cálcio de um banho desperdiça cerca de 0.27 kg0.27\,\mathrm{kg} de sabão em borra.

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