O que são soluções aquosas? (Com exemplos)

As soluções aquosas são aquelas soluções que usam água para decompor uma substância. Por exemplo, lama ou água com açúcar. Quando uma espécie química se dissolveu na água, isso é denotado pela escrita (aq) após o nome químico.

Substâncias hidrofílicas (que amam a água) e muitos compostos iônicos se dissolvem ou se dissociam na água. Por exemplo, quando o sal de cozinha ou o cloreto de sódio se dissolvem na água, ele se dissocia em seus íons para formar Na + (aq) e Cl- (aq).

As substâncias hidrofóbicas (com medo da água) geralmente não se dissolvem na água nem formam soluções aquosas. Por exemplo, misturar óleo e água não leva à dissolução ou dissociação.

Muitos compostos orgânicos são hidrofóbicos. Os não eletrólitos podem se dissolver na água, mas não se dissociam em íons e mantêm sua integridade como moléculas. Exemplos de não eletrólitos incluem açúcar, glicerol, ureia e metilsulfonilmetano (MSM).

Propriedades de soluções aquosas

As soluções aquosas geralmente conduzem eletricidade. Soluções contendo eletrólitos fortes tendem a ser bons condutores elétricos (por exemplo, água do mar), enquanto soluções contendo eletrólitos fracos tendem a ser maus condutores (por exemplo, água da torneira).

A razão é que eletrólitos fortes se dissociam completamente em íons na água, enquanto eletrólitos fracos se dissociam incompletamente..

Quando as reações químicas entre as espécies ocorrem em uma solução aquosa, as reações são geralmente reações de duplo deslocamento (também chamadas de metátese ou substituição dupla)..

Neste tipo de reação, o cátion em um reagente toma o lugar do cátion no outro reagente, normalmente formando uma ligação iônica. Outra maneira de pensar sobre isso é que os íons reativos "trocam de parceiros".

As reações em solução aquosa podem produzir produtos que são solúveis em água ou podem produzir um precipitado..

Um precipitado é um composto com baixa solubilidade que freqüentemente sai da solução como um sólido..

Os termos ácido, base e pH aplicam-se apenas a soluções aquosas. Por exemplo, você pode medir o pH do suco de limão ou vinagre (duas soluções aquosas) e eles são ácidos fracos, mas você não pode obter nenhuma informação significativa do teste de óleo vegetal com papel de pH..

Por que alguns sólidos se dissolvem na água?

O açúcar que usamos para adoçar o café ou o chá é um sólido molecular, no qual as moléculas individuais são mantidas juntas por forças intermoleculares relativamente fracas..

Quando o açúcar se dissolve na água, as ligações fracas entre as moléculas de sacarose individuais são quebradas e essas moléculas C12H22O11 são liberadas na solução..

É necessária energia para quebrar as ligações entre as moléculas C12H22O11 na sacarose. Também é necessária energia para quebrar as ligações de hidrogênio na água, que devem ser quebradas para inserir uma dessas moléculas de sacarose na solução..

O açúcar se dissolve na água porque a energia é liberada quando as moléculas de sacarose ligeiramente polares formam ligações intermoleculares com as moléculas de água polares..

As ligações fracas que se formam entre o soluto e o solvente compensam a energia necessária para alterar a estrutura do soluto puro e do solvente..

No caso do açúcar e da água, esse processo funciona tão bem que até 1.800 gramas de sacarose podem ser dissolvidos em um litro de água..

Os sólidos iônicos (ou sais) contêm íons positivos e negativos, que são mantidos juntos graças à grande força de atração entre as partículas com cargas opostas.

Quando um desses sólidos se dissolve na água, os íons que constituem o sólido são liberados na solução, onde se associam às moléculas do solvente polar..

NaCl (s) ”Na + (aq) + Cl- (aq)

Em geral, podemos supor que os sais se dissociam em seus íons quando dissolvidos em água..

Los compuestos iónicos se disuelven en agua si la energía desprendida cuando los iones interactúan con las moléculas de agua compensa la energía necesaria para romper los enlaces iónicos en el sólido y la energía requerida para separar las moléculas de agua para que los iones puedan ser insertados en a solução.

Regras de solubilidade

Dependendo da solubilidade de um soluto, existem três resultados possíveis:

1) Se a solução tem menos soluto do que a quantidade máxima que ela é capaz de dissolver (sua solubilidade), é uma solução diluída;

2) Se a quantidade de soluto for exatamente igual à sua solubilidade, ele está saturado;

3) Se houver mais soluto do que é capaz de dissolver, o excesso de soluto se separa da solução.

Se este processo de separação inclui cristalização, ele forma um precipitado. A precipitação reduz a concentração do soluto à saturação para aumentar a estabilidade da solução..

A seguir estão as regras de solubilidade para sólidos iônicos comuns. Se duas regras parecem se contradizer, a precedente tem precedência.

1- Sais contendo elementos do Grupo I (Li⁺, N / D⁺, K⁺, Cs⁺, Rb⁺) são solúveis. Existem poucas exceções a esta regra. Sais contendo o íon amônio (NH₄⁺) também são solúveis.

2- Sais contendo nitrato (NO₃^-) são geralmente solúveis.

3- Os sais que contêm Cl-, Br- ou I- são geralmente solúveis. Exceções importantes a esta regra são os sais de haleto de Ag⁺, Pb2⁺ e (Hg2)^dois+. Assim, AgCl, PbBr_dois e Hg_doisCl_dois eles são insolúveis.

4- A maioria dos sais de prata são insolúveis. AgNO₃ e Ag (C_doisH₃OU_dois) são sais solúveis comuns de prata; Praticamente todos os outros são insolúveis.

5- A maioria dos sais de sulfato são solúveis. Exceções importantes a esta regra incluem CaSO₄, Baso₄, PbSO₄, Ag_doisSO4 e SrSO₄.

6- A maioria dos sais de hidróxido são apenas ligeiramente solúveis. Os sais de hidróxido de elementos do Grupo I são solúveis. Sais de hidróxido de elementos do Grupo II (Ca, Sr e Ba) são ligeiramente solúveis.

Os sais de hidróxido de metais de transição e Al₃ ⁺ eles são insolúveis. Assim, Fe (OH)₃, Al (OH)₃, Co (OH)_dois eles não são solúveis.

7- A maioria dos sulfetos de metais de transição são altamente insolúveis, incluindo CdS, FeS, ZnS e Ag_doisS. Arsênico, antimônio, bismuto e sulfetos de chumbo também são insolúveis.

8- Os carbonatos são freqüentemente insolúveis. Carbonatos do Grupo II (CaCO₃, SrCO₃ e BaCO₃) são insolúveis, assim como FeCO₃ e PbCO₃.

9- Os cromatos são frequentemente insolúveis. Exemplos incluem PbCrO₄ e BaCrO₄.

10- Fosfatos como Ca₃(PO₄)_dois e Ag₃PO₄ são frequentemente insolúveis.

11- Fluoretos como BaF_dois, MgF_dois e PbF_dois são frequentemente insolúveis.

Exemplos de solubilidade em soluções aquosas

Cola, água salgada, chuva, soluções ácidas, soluções básicas e soluções salinas são exemplos de soluções aquosas. Quando você tem uma solução aquosa, você pode induzir um precipitado por reações de precipitação.

As reações de precipitação são algumas vezes chamadas de reações de "duplo deslocamento". Para determinar se um precipitado se formará quando as soluções aquosas de dois compostos forem misturadas:

1. Registre todos os íons na solução.
2. Combine-os (cátion e ânion) para obter todos os precipitados potenciais.
3. Use as regras de solubilidade para determinar qual (se houver) combinação (ões) é insolúvel e precipitará.

Exemplo 1: O que acontece quando Ba (NÃO₃)_{dois (aq)} e Na_doisCO_{3 (aq)}?

Íons presentes na solução: Ba^dois+, NÃO₃^-, N / D⁺, CO₃^dois-

Precipitados potenciais: BaCO₃, NaNO3

Regras de solubilidade: BaCO₃ é insolúvel (regra 5), ​​NaNO₃ é solúvel (regra 1).

Equação química completa:

Banheiro₃)_dois(aq) + Na_doisCO₃(aq) ”BaCO₃(s) + 2NaNO₃ (aq)

Equação iônica líquida:

BA^dois+_(aq) + CO₃^dois-_(aq) ”BaCO_{3 (s)}

Exemplo 2: O que acontece quando Pb (NÃO₃)_dois (aq) e NH₄Eu (aq)?

Íons presentes na solução: Pb^dois+, NÃO₃^-, NH₄⁺, eu^-

Precipitados potenciais: PbI_dois, NH₄NÃO₃

Regras de solubilidade: PbI_dois é insolúvel (regra 3), NH₄NÃO₃ é solúvel (regra 1).

Equação química completa: Pb (NO₃)_{2 (aq)} + 2NH₄eu_(aq) ”PbI_{2 (s)} + 2NH₄NÃO_{3 (aq)}

Equação iônica líquida: Pb^dois+_(aq) + 2I^-_(aq) ”PbI_{2 (s).}

Referências

1. Anne Marie Helmenstine. (2017, 10 de maio). Definição Aquosa (Solução Aquosa). Recuperado de Thoughtco.com.
2. Anne Marie Helmenstine. (2017, 14 de maio). Definição de solução aquosa em química. Recuperado de Thoughtco.com.
3. Antoinette Mursa, K. W. (2017, 14 de maio). Regras de solubilidade. Recuperado de chem.libretexts.org.
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5. Berkey, M. (11 de novembro de 2011). Soluções aquosas: definição e exemplos. Recuperado de youtube.com.
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7. Reid, D. (S.F.). Solução Aquosa: Definição, Reação e Exemplo. Recuperado de study.com.
8. Solubilidade. (S.F.). Recuperado de chemed.chem.purdue.edu.