Solubilidade

Solubilidade ou coeficiente de solubilidade (CS) é a quantidade máxima que uma substância pode dissolver-se em um líquido, e expressa-se em mols por litro, gramas por litro ou em porcentagem de soluto/solvente. Esse conceito também se estende para solventes sólidos.

Na solubilidade, o caráter polar ou apolar de uma substância influi principalmente, pois devido à polaridade, estas substâncias serão mais ou menos solúveis. Dessa forma, substâncias polares tendem a se dissolver em líquidos polares e substâncias apolares, em líquidos apolares.

Os compostos com mais de um grupo funcional apresentam grande polaridade, por isso não são solúveis em éter etílico, por exemplo, que apresenta baixíssima polaridade. Portanto, para que uma substância seja solúvel em éter etílico deve apresentar pouca polaridade. Os compostos com menor polaridade são os que apresentam menor reatividade como, por exemplo, as parafinas, compostos núcleos aromáticos e os derivados halogenados.

O termo solubilidade designa tanto fenômeno qualitativo do processo (dissolução), como expressa quantitativamente a concentração das soluções. A solubilidade de uma substância depende da natureza do soluto e do solvente, assim como da temperatura e da pressão às quais o sistema é submetido. É a tendência do sistema em alcançar o valor máximo de entropia.

Ao misturar um soluto com um solvente, pode haver a formação de três tipos de soluções: saturada, solução insaturada ou solução supersaturada, cada uma delas dependendo da quantidade de soluto que se dissolveu no solvente.

O processo de interação entre as moléculas do solvente e as partículas do soluto para formar agregados é denominado solvatação e, se o solvente for a água, hidratação.

Existem três tipos de soluções que podemos preparar quanto à saturação, que são: insaturada, saturada e supersaturada. Porém, antes de explicarmos cada uma delas, é necessário saber alguns termos que serão usados na explicação desse conteúdo:

• Soluto: substância dissolvida pelo solvente. Por exemplo, na mistura de água e sal, o sal é o soluto;
• Solvente: substância que dissolve o soluto. No exemplo citado no item anterior, a água é o solvente;
• Solução: misturas homogêneas de duas ou mais substâncias, isto é, de aspecto uniforme. Exemplos: água e sal, água e álcool, água e açúcar, ligas metálicas, o ar, etc.;
• Corpo de chão, corpo de fundo ou precipitado: é a parte de soluto que não se dissolve no solvente e fica no fundo do recipiente;
• Coeficiente de solubilidade: é a medida da capacidade que um soluto possui de se dissolver numa quantidade-padrão de um solvente, em determinadas condições de temperatura e pressão. Em outras palavras, é a quantidade máxima que pode ser dissolvida de soluto numa dada quantidade de solvente, a uma determinada temperatura e pressão.

Por exemplo, a 20°C, a quantidade máxima de sal de cozinha (Cloreto de Sódio – NaCl) que se dissolve em 100 gramas de água é 36 g. Logo, dizemos que o coeficiente de solubilidade do NaCl é: 36g NaCl/100 g de água a 20ºC.

Esteja atento a esse exemplo, pois ele será usado em todo o texto.

Sabendo esses conceitos, podemos agora definir cada uma das soluções citadas anteriormente:

• Soluções insaturadas ou não saturadas: são aquelas em que a quantidade de soluto dissolvido ainda não atingiu o coeficiente de solubilidade. Isso significa que se quisermos dissolver mais soluto, isso será possível.

Por exemplo, se dissolvermos apenas 15 g de sal em 100 g de água a 20ºC, teremos uma solução insaturada, pois ainda faltam 21 g para atingir a quantidade máxima de soluto a ser dissolvido nessas condições.

• Soluções saturadas: são aquelas que atingiram exatamente o coeficiente de solubilidade.

Se misturarmos 50g de sal em 100 g de água a 20ºC, veremos que os 36g irão se dissolver e o restante (14g) irá precipitar, formando corpo de fundo. Nesse caso teremos então uma solução saturada com corpo de fundo. Porém, se quisermos apenas a solução saturada, basta realizar uma filtração simples para separar o precipitado da solução saturada.

• Soluções supersaturadas: possuem mais soluto dissolvido do que seria possível em condições normais.

Por exemplo, se pegarmos a solução saturada com corpo de fundo, citada anteriormente, que possui 36g de sal dissolvidos e 14 g no corpo de fundo, e a aquecermos, notaremos que os 14 g que estavam precipitados irão se dissolver. Isso acontece porque com o aumento da temperatura o coeficiente de solubilidade, nesse e na maioria dos casos, também aumenta. Posteriormente, deixamos essa solução em repouso para que volte à temperatura inicial, que era de 20°C. Ao fazermos isso, os 50g continuam dissolvidos na água. Desse modo, haverá mais soluto dissolvido (50g) do que deveria ter (36g) naquela temperatura e pressão. É, portanto, um caso de solução supersaturada.

No entanto, esse tipo de solução é muito instável. Agitando-a ou adicionando a ela um pequeno cristal de NaCl, ocorrerá a precipitação dos 14 g de sal.