Química dos ensinos fundamental e médio · Grades 1–12

9Soluções e solubilidade

Uma garrafa de água com gás é aberta: um chiado, e uma onda de bolhinhas sobe do nada. Um segundo antes, a água parecia perfeitamente límpida, mas havia um gás dissolvido nela o tempo todo. Os sólidos se dissolvem, os líquidos se dissolvem, e os gases também se dissolvem — mas nunca sem limite. Este capítulo dá nome às partes de uma solução e mede quanto de uma substância um líquido consegue conter.

O que você já sabe

Um sólido que se dissolve na água some da vista e deixa o líquido límpido; o líquido límpido é uma solução, e o que foi dissolvido continua nele (Capítulo 2). Uma solução é uma mistura homogênea de espécies químicas (Capítulo 8). Fazer a água evaporar devolve o sólido dissolvido (Capítulo 3).

Abrindo uma garrafa de água com gás: o gás dissolvido sai em forma de bolhas.

9.1 Soluto e solvente

Definição 9.1 (Soluto, solvente, solução aquosa)

Numa solução, a substância que se dissolve é o soluto, e o líquido em que ela se dissolve é o solvente. Quando o solvente é a água, a solução é uma solução aquosa.

Exemplo 9.2 (Outros solventes além da água)

A água é o solvente mais comum, mas não o único. O esmalte de unha não se dissolve na água; ele se dissolve na propanona (acetona), o solvente do removedor de esmalte. A graxa e a tinta a óleo se dissolvem na aguarrás. Muitos remédios são dissolvidos em etanol. Uma solução pode ter vários solutos: a água do mar contém sal dissolvido e muitas outras substâncias.

Segurança

Propanona (acetona): líquido e vapor altamente inflamáveis (GHS02); ela irrita os olhos e o seu vapor pode provocar sonolência ou tontura (GHS07). Ela é usada num local ventilado, longe de qualquer chama.

Proposição 9.3 (As massas se somam)

A massa de uma solução é a massa do solvente mais a massa do soluto dissolvido: nada se perde quando um sólido se dissolve, mesmo que ele não possa mais ser visto.

Dissolver 10\, g de açúcar em 100\, g de água dá 110\, g de solução (a massa do béquer não é contada). — Dissolver $10\,\mathrm{g}$ de açúcar em $100\,\mathrm{g}$ de água dá $110\,\mathrm{g}$ de solução (a massa do béquer não é contada).

9.2 Saturação e solubilidade

Definição 9.4 (Solução saturada)

Uma solução é uma solução saturada quando ela não consegue dissolver mais nada do seu soluto: todo soluto acrescentado fica no fundo, sem se dissolver, por mais que a gente mexa.

Definição 9.5 (Solubilidade)

A solubilidade de um soluto num solvente é a maior massa de soluto que uma dada quantidade de solvente consegue dissolver, a uma dada temperatura. Para um sólido na água, ela muitas vezes é dada em gramas por litro (ou por quilograma) de água.

Proposição 9.6 (Algumas solubilidades na água)

As solubilidades medidas na água são extremamente diferentes:

soluto	solubilidade na água	condições
açúcar (sacarose)	cerca de $2000\,\mathrm{g}$ por litro de água	temperatura ambiente
sal (cloreto de sódio)	$360\,\mathrm{g}$ por quilograma de água	$25\,{}^{\circ}\mathrm{C}$
dióxido de carbono	cerca de $1.5\,\mathrm{g}$ por litro	$25\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ , sob o gás
oxigênio	cerca de $0.04\,\mathrm{g}$ por litro	$20\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ , sob o gás
areia, giz	praticamente nada	—

Um litro de água consegue dissolver mais do que a sua própria massa de açúcar, mas nem meio grama de oxigênio.

Método 9.7 (Vai dissolver tudo?)

Para saber se uma massa $m$ de soluto se dissolve completamente num volume de água:

procure a solubilidade do soluto (em g por litro de água);
calcule a maior massa que esse volume de água consegue dissolver;
compare com $m$ : se $m$ for menor, tudo se dissolve; se $m$ for maior, a solução fica saturada e o resto fica no fundo.

Exemplo 9.8 (Sal num copo)

$50\,\mathrm{g}$ de sal conseguem se dissolver em $200\,\mathrm{mL}$ de água (cerca de $200\,\mathrm{g}$ )? Um quilograma de água dissolve no máximo $360\,\mathrm{g}$ de sal, então $200\,\mathrm{g}$ de água dissolvem no máximo $360 \times \frac{200}{1000} = 72\,\mathrm{g}$ . Como $50 < 72$ , todo o sal se dissolve.

Acrescentando cada vez mais sal à mesma água. Depois que a solução fica saturada, o sal a mais fica no fundo.

No laboratório — Saturar água salgada

O professor acrescenta sal a $100\,\mathrm{mL}$ de água, uma colherada de cada vez, mexendo bem depois de cada uma. As primeiras colheradas desaparecem; depois, uma colherada já não se dissolve completamente e grãos brancos ficam no fundo: a solução está saturada. Pesando o sal usado, vê-se que cerca de $36\,\mathrm{g}$ se dissolveram.

9.3 Líquidos miscíveis e imiscíveis

Definição 9.9 (Líquidos miscíveis e imiscíveis)

Dois líquidos são miscíveis quando, misturados, dão um único líquido homogêneo. Eles são imiscíveis quando se separam em duas camadas, o mais leve em cima.

Exemplo 9.10 (Água com etanol, água com óleo)

A água e o etanol são miscíveis: sacudidos juntos, eles dão um único líquido límpido. A água e o óleo são imiscíveis: por mais que sejam sacudidos, o óleo volta para cima e flutua sobre a água numa camada separada. Num vidro de molho de salada, o óleo flutua acima do vinagre, que é principalmente água.

Líquidos miscíveis dão uma camada; líquidos imiscíveis dão duas.

Molho de salada: o óleo e o vinagre são imiscíveis.

9.4 Os gases também se dissolvem

Proposição 9.11 (Gases dissolvidos)

Os gases se dissolvem na água, um pouco. As bebidas com gás são feitas dissolvendo dióxido de carbono nelas sob pressão, numa garrafa fechada; quando a garrafa é aberta, parte do gás volta a sair em forma de bolhas. A água em contato com o ar contém um pouco de oxigênio dissolvido, que os peixes absorvem pelas brânquias. Um gás se dissolve menos na água morna do que na água fria: um refrigerante quente perde o gás mais depressa.

Exemplo 9.12 (Os oceanos e o dióxido de carbono)

Os oceanos estão em contato com o ar em dois terços da superfície da Terra. O dióxido de carbono do ar se dissolve neles, e assim os oceanos absorvem uma parte do dióxido de carbono que as pessoas lançam no ar.

Um aquário: as bolhas de ar mantêm a água abastecida de oxigênio dissolvido para os peixes.

9.5 Exercícios

Exercício 9.1 ★

Na água com açúcar, diga qual é o soluto e qual é o solvente. É uma solução aquosa?

Solução

Solução de Exercício 9.1.

Soluto: o açúcar. Solvente: a água. Sim, o solvente é a água: é uma solução aquosa.

Exercício 9.2 ★

O que é uma solução saturada? Como dá para ver que uma solução está saturada?

Solução

Solução de Exercício 9.2.

Uma solução que não consegue dissolver mais nada do seu soluto. O soluto acrescentado a ela fica no fundo, sem se dissolver.

Exercício 9.3 ★

Dissolvem-se $20\,\mathrm{g}$ de sal em $250\,\mathrm{g}$ de água. Qual é a massa da solução?

Solução

Solução de Exercício 9.3.

$250 + 20 = 270\,\mathrm{g}$ .

Exercício 9.4 ★

Miscível ou imiscível com a água: etanol, óleo de cozinha, vinagre?

Solução

Solução de Exercício 9.4.

Etanol: miscível. Óleo de cozinha: imiscível. Vinagre: miscível (ele é principalmente água).

Exercício 9.5 ★

Diga qual é o solvente do removedor de esmalte e dê o significado dos seus dois pictogramas.

Solução

Solução de Exercício 9.5.

Propanona (acetona). GHS02: altamente inflamável; GHS07: irrita os olhos, e o vapor pode provocar sonolência ou tontura.

Exercício 9.6 ★★

Usando a solubilidade do sal, encontre a maior massa de sal que $500\,\mathrm{g}$ de água conseguem dissolver a $25\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ .

Solução

Solução de Exercício 9.6.

$360 \times \frac{500}{1000} = 180\,\mathrm{g}$ .

Exercício 9.7 ★★

Mexem-se $80\,\mathrm{g}$ de sal em $200\,\mathrm{g}$ de água a $25\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ . Tudo se dissolve? Se não, que massa fica no fundo?

Solução

Solução de Exercício 9.7.

$200\,\mathrm{g}$ de água dissolvem no máximo $360 \times \frac{200}{1000} = 72\,\mathrm{g}$ . Não: $80 - 72 = 8\,\mathrm{g}$ ficam no fundo.

Exercício 9.8 ★★

Dissolvem-se $25\,\mathrm{g}$ de açúcar em $225\,\mathrm{g}$ de água. Que porcentagem da massa da solução é açúcar?

Solução

Solução de Exercício 9.8.

A solução pesa $225 + 25 = 250\,\mathrm{g}$ ; $\frac{25}{250} = 10\,\%$ .

Exercício 9.9 ★★

Olhe a figura dos três béqueres de água salgada. Em que béquer ainda poderia se dissolver mais sal?

Solução

Solução de Exercício 9.9.

No primeiro béquer, onde todo o sal se dissolveu e a solução ainda não está saturada.

Exercício 9.10 ★★

Por que uma garrafa de água com gás borbulha quando é aberta, e não antes?

Solução

Solução de Exercício 9.10.

O dióxido de carbono foi dissolvido sob pressão na garrafa fechada. Ao abri-la, a pressão diminui: a água consegue conter menos gás, e o gás em excesso sai em forma de bolhas.

Exercício 9.11 ★★★

Um litro de água consegue dissolver cerca de $2000\,\mathrm{g}$ de açúcar, mas só cerca de $0.04\,\mathrm{g}$ de oxigênio. Quantas vezes mais açúcar do que oxigênio é isso?

Solução

Solução de Exercício 9.11.

$2000 \div 0.04 = 50\,000$ vezes mais.

Exercício 9.12 ★★★

No verão, a água de um lago esquenta e os peixes sobem até a superfície para engolir ar. Use este capítulo para explicar por quê.

Solução

Solução de Exercício 9.12.

Um gás se dissolve menos na água morna: o lago aquecido contém menos oxigênio dissolvido, e falta oxigênio para os peixes.

9.6 Problema: a salmoura do queijeiro

Problema 9.1

Problema de fim de semana — um banho de água saturada de sal para queijos, e o que o calor do verão faz com ele

Muitos queijos ficam de molho por algumas horas num banho de salmoura: água saturada de sal. Um queijeiro enche um tanque com $20\,\mathrm{L}$ de água ( $20\,\mathrm{kg}$ ) e acrescenta sal até que um pouco fique sem se dissolver no fundo. Tome a solubilidade do sal como $360\,\mathrm{g}$ por quilograma de água.

Parte I — As palavras.

Na salmoura, qual é o soluto e qual é o solvente?
O que “saturada” quer dizer para a salmoura?
Por que o queijeiro acrescenta sal até que um pouco fique no fundo?

Parte II — Preparar a salmoura.

Que massa de sal se dissolve nos $20\,\mathrm{kg}$ de água?
Qual é a massa da salmoura (sem o sal não dissolvido)?
Que porcentagem da massa da salmoura é sal? Arredonde para o número inteiro mais próximo.
Num certo dia, só são acrescentados $5\,\mathrm{kg}$ de sal. A salmoura está saturada? Quanto sal a mais ela ainda poderia dissolver?

Parte III — Um verão quente. Durante uma semana quente, $5\,\mathrm{L}$ ( $5\,\mathrm{kg}$ ) de água evaporam da salmoura saturada da Parte II, e nenhum sal se perde.

Quanta água sobra no tanque?
Que massa de sal essa água ainda consegue manter dissolvida?
O que acontece com o sal que a água restante não consegue manter dissolvido?
Como o queijeiro pode ver, olhando, que isso aconteceu?
Calcule a massa de sal que cristalizou no fundo do tanque.

Solução

Solução de Problema 9.1.

1. Soluto: o sal. Solvente: a água.

2. A água contém todo o sal que consegue conter: mais nenhum sal pode se dissolver nela.

3. O sal não dissolvido no fundo prova que a salmoura está saturada: ela contém o máximo de sal possível.

4. $360 \times 20 = 7200\,\mathrm{g} = 7.2\,\mathrm{kg}$ .

5. $20 + 7.2 = 27.2\,\mathrm{kg}$ .

6. $\frac{7.2}{27.2} \approx 0.26$ : cerca de $26\,\%$ .

7. Não: a água poderia dissolver $7.2\,\mathrm{kg}$ . Ela ainda poderia dissolver $7.2 - 5 = 2.2\,\mathrm{kg}$ .

8. $20 - 5 = 15\,\mathrm{kg}$ de água ( $15\,\mathrm{L}$ ).

9. $360 \times 15 = 5400\,\mathrm{g} = 5.4\,\mathrm{kg}$ .

10. Ele sai da solução em forma de cristais sólidos: ele cristaliza e desce para o fundo.

11. Aparecem cristais brancos novos, que se acumulam no fundo do tanque.

12. $7.2 - 5.4 = 1.8\,\mathrm{kg}$ de sal cristalizaram.

Termos definidos neste capítulo

Ver todos os 852 termos do glossário