As curvas de solubilidade são gráficos que indicam a massa máxima de uma substância capaz de se dissolver em determinada quantidade de solvente, sob diferentes temperaturas. Elas permitem identificar se uma solução está insaturada, saturada ou supersaturada e prever a formação de precipitados, assunto frequente em exercícios de Química no ensino médio, vestibulares e ENEM.
Em geral, esses gráficos relacionam a temperatura, no eixo horizontal, com a solubilidade, no eixo vertical. A leitura correta exige atenção à unidade apresentada: é muito comum que a escala informe gramas de soluto por 100 g de água, e não por 100 g de solução. Essa diferença é decisiva nos cálculos.
O que são curvas de solubilidade
Solubilidade é a quantidade máxima de soluto que pode ser dissolvida em uma quantidade definida de solvente, em certas condições de temperatura e pressão. O soluto é a substância dispersa, como o sal ou o açúcar; o solvente é a substância que dissolve, como a água. A mistura homogênea formada recebe o nome de solução.
Uma curva de solubilidade representa visualmente a variação dessa propriedade. Por exemplo, se um ponto da curva de certo sal informa 40 g/100 g de água a 30 °C, isso significa que, nessa temperatura, até 40 g do sal se dissolvem completamente em 100 g de água. Caso se adicione mais soluto, o excedente não permanecerá dissolvido em equilíbrio.
É importante não confundir solubilidade com velocidade de dissolução. Agitar a mistura ou triturar um sólido pode fazer com que ele se dissolva mais rapidamente, mas isso não altera necessariamente a quantidade máxima que será dissolvida ao final. A solubilidade é uma condição de equilíbrio; a velocidade informa quão depressa esse equilíbrio é atingido.
Atenção: quando a legenda indica “g de soluto por 100 g de água”, a massa de água é a referência. A massa total da solução será a soma da massa de água com a massa de soluto efetivamente dissolvida.
Como ler o gráfico
Na maioria das questões, o eixo x apresenta a temperatura em graus Celsius e o eixo y apresenta a solubilidade em gramas de soluto para cada 100 g de água. Cada linha corresponde a uma substância. Para encontrar a solubilidade em dada temperatura, localize o valor no eixo horizontal, suba até a curva desejada e, depois, siga horizontalmente até o eixo vertical.
Suponha uma curva em que a solubilidade do nitrato de potássio seja 30 g/100 g de água a 20 °C. Isso quer dizer que uma mistura com 100 g de água poderá dissolver, no máximo, 30 g desse sal a 20 °C. Se houver somente 15 g do sal, todos poderão se dissolver. Se forem colocados 40 g, apenas 30 g se dissolverão em condições de equilíbrio, enquanto 10 g ficarão como corpo de fundo.
Gráficos podem reunir diversas curvas para comparação. Uma curva mais alta em determinada temperatura indica maior solubilidade naquela condição. Entretanto, curvas podem se cruzar. Quando isso acontece, a substância mais solúvel depende da temperatura analisada; não se deve afirmar que uma delas é sempre mais solúvel.
| Situação em 100 g de água a 25 °C | Solubilidade do sal: 36 g | Interpretação |
|---|---|---|
| 20 g de sal adicionados | Quantidade menor que 36 g | Solução insaturada |
| 36 g de sal adicionados | Quantidade igual a 36 g | Solução saturada, sem excesso sólido |
| 50 g de sal adicionados | 14 g excedem o limite | Solução saturada com corpo de fundo |
Saturação e regiões do gráfico
A posição de um ponto em relação à curva ajuda a classificar uma solução. Um ponto abaixo da curva representa uma condição insaturada: ainda seria possível dissolver mais soluto naquela temperatura. Um ponto sobre a curva representa uma solução saturada, com a quantidade máxima de soluto dissolvida em equilíbrio.
Um ponto acima da curva exige interpretação mais cuidadosa. Em questões escolares, pode indicar que a quantidade informada é superior à solubilidade e que haverá soluto não dissolvido, caso o sistema tenha sido preparado diretamente naquela temperatura. Também pode representar uma solução supersaturada, se ela foi preparada em outra condição e permanece temporariamente com mais soluto dissolvido que o limite usual.
Soluções supersaturadas
Uma solução supersaturada é instável. Ela pode ser obtida, por exemplo, dissolvendo-se grande massa de um sólido em água quente e resfriando a solução lentamente, sem perturbações. A introdução de um pequeno cristal do soluto, uma agitação mais intensa ou até uma irregularidade no recipiente pode desencadear a cristalização do excesso dissolvido.
Logo, estar acima da curva não significa automaticamente que toda a massa esteja dissolvida. É necessário considerar como a solução foi preparada e o que o enunciado descreve. Se ele mencionar aquecimento seguido de resfriamento cuidadoso, a hipótese de supersaturação costuma ser relevante.
Efeito da temperatura sobre sólidos e gases
Para muitos sólidos dissolvidos em água, a solubilidade aumenta com a temperatura. Por isso, suas curvas geralmente são crescentes: a água quente consegue dissolver mais soluto do que a água fria. Esse comportamento explica processos de recristalização, usados para purificar certas substâncias sólidas.
Porém, não existe uma regra absoluta de que todo sólido se torna muito mais solúvel ao ser aquecido. Algumas substâncias apresentam variação pequena, enquanto outras podem ter solubilidade diminuída em determinada faixa térmica. A informação confiável para resolver um problema é a curva fornecida, e não uma generalização.
Os gases têm, em geral, comportamento oposto ao de muitos sólidos: sua solubilidade em líquidos diminui quando a temperatura aumenta. Uma bebida gaseificada ilustra esse fenômeno. Ao ser aquecida, ela tende a liberar mais rapidamente o gás carbônico dissolvido. Para gases, a pressão também exerce grande influência: maior pressão do gás sobre o líquido favorece sua dissolução.
- Para a maioria dos sólidos em água, o aquecimento tende a aumentar a solubilidade.
- Para gases em líquidos, o aquecimento tende a diminuir a solubilidade.
- Nos gráficos de gases, a curva costuma ser decrescente com a temperatura.
- A pressão é especialmente importante em sistemas que envolvem gases.
Cálculos com curvas de solubilidade
Os cálculos se baseiam em proporção. Se a curva informa uma solubilidade de 60 g de soluto para 100 g de água, em 200 g de água poderão se dissolver até 120 g de soluto, na mesma temperatura. Se houver 50 g de água, o limite será 30 g. A proporcionalidade só vale se a temperatura for mantida e se a referência do gráfico for realmente a massa de solvente.
Considere que a solubilidade de uma substância seja 80 g/100 g de água a 50 °C. Para descobrir a massa máxima dissolvida em 250 g de água, pode-se organizar a relação:
- 100 g de água dissolvem até 80 g de soluto.
- 250 g de água correspondem a 2,5 vezes 100 g.
- Assim, a massa máxima de soluto é 80 × 2,5, isto é, 200 g.
Se forem adicionados 230 g do soluto, 200 g poderão se dissolver e 30 g permanecerão sólidos, desde que o sistema esteja em equilíbrio a 50 °C. A massa da solução líquida será 250 g de água mais 200 g de soluto dissolvido, totalizando 450 g. O sólido em excesso não entra nessa soma.
Resfriamento e formação de precipitado
Um dos usos mais comuns das curvas é prever a massa que cristaliza quando uma solução saturada quente é resfriada. Imagine que 100 g de água dissolvam 90 g de um sal a 70 °C e apenas 35 g a 20 °C. Se a solução saturada for resfriada até 20 °C, a quantidade que permanece dissolvida será 35 g. Portanto, a massa que tende a precipitar é 90 − 35 = 55 g.
Esse raciocínio pressupõe que não houve evaporação de água nem perda de soluto durante o processo. Se parte do solvente evaporar, a quantidade disponível de água diminuirá, e o cálculo deverá ser ajustado. Da mesma forma, uma solução inicialmente insaturada pode não produzir precipitado ao resfriar, caso sua quantidade de soluto permaneça abaixo do novo limite de solubilidade.
Roteiro para resolver exercícios
- Leia a unidade do eixo de solubilidade e identifique a massa de solvente de referência.
- Determine a solubilidade inicial e a final nas temperaturas indicadas.
- Adapte os valores à massa de água usada na questão por meio de proporção.
- Verifique se a solução estava saturada ou se havia menos soluto dissolvido que o limite inicial.
- Compare a massa dissolvida antes e depois da mudança de temperatura para calcular o precipitado ou o excesso sólido.
Pontos de revisão
Curvas de solubilidade expressam quanto soluto pode se dissolver em certa massa de solvente, em condições definidas. Abaixo da curva, a solução é insaturada; sobre a curva, é saturada; acima dela, pode haver excesso sólido ou uma situação supersaturada, conforme o histórico de preparo.
Para acertar a interpretação, leia os eixos, observe a temperatura e respeite a unidade indicada. Em cálculos de resfriamento, a diferença entre a massa dissolvida no início e a massa que permanece dissolvida no final corresponde à massa que precipita, desde que a quantidade de água não mude. Mais do que decorar formatos de curvas, o essencial é relacionar gráfico, estado da solução e proporção entre soluto e solvente.
