Dispersões, Soluções e Coeficiente de Solubilidade

Dispersões:

O processo de dispersão ocorre quando misturamos duas ou mais substâncias. Podemos citar como exemplo água e areia, água e sal, entre outros. Chamamos nesse caso a areia e o sal de disperso, e a água de dispersante. 

Há três tipos de dispersões, são elas: Suspensão, Dispersão coloidal ou coloide e Solução verdadeira ou apenas Solução.

A diferença entre esses três tipos de dispersões está relacionada ao tamanho das partículas que estão disseminadas no sistema. Na suspensão as partículas tem um diâmetro maior que 1.000 nm, na Solução coloidal as partículas tem um diâmetro entre 1 e 1.000 nm e na Solução as partículas tem diâmetro menor que 1 nm.

Vamos explicar melhor cada tipo de dispersão:

• Suspensão:

Como visto acima, a Suspensão apresenta partículas com o maior diâmetro. Por conta disso, podemos observá-las a olho nu, ou seja, é um sistema heterogêneo. Essa dispersão pode ter seus componentes separados por métodos mecânicos, como: filtração, decantação, sifonação e centrifugação.

Ex: água e areia, água e argila, leite de magnésia.

• Dispersão coloidal:

Nesse caso, as partículas não podem ser observadas a olho nu, o que nos leva a um erro: Achar que o sistema é homogêneo. O coloide é também um sistema heterogêneo, mas só conseguimos enxergar isso com o auxílio de ultramicroscopia, e a partir disso podemos observar que há uma substância envolvendo e sendo envolvida pela água, sendo portanto, parcial. Essa dispersão pode ser separada por processos, porém, com mais dificuldade do que ao separar uma Suspensão. Em vez de um filtro comum é necessário um ultrafiltro, em ao invés de uma centrífuga comum é necessário uma ultracentrífuga e assim por diante.

Ex: gelatina, maionese.

• Solução:

As partículas nesse caso não estão apenas disseminadas em água e sim, dissolvidas. Mesmo com microscópios extremamente poderosos é impossível visualizar as partículas. Com isso, classificação a solução como um sistema homogêneo. Essa dispersão não pode ter seus componentes separados.

Ex: água e sal, água e açúcar.

Soluções:

As soluções são sempre homogêneas. Quando tratamos de uma solução não classificamos seus elementos como disperso e dispersante, chamamos respectivamente de soluto e solvente. 

Há diversos critérios de classificação, como:

Estado físico:

- Soluções sólidas: liga metalúrgica, níquel, cobre, etc

- Soluções líquidas: café com leite, água do mar, etc

- Soluções gasosas: ar atmosférico, etc

Tipo de soluto:

- Solução iônica: ocorre quando as partículas dispersas são íons

Ex: íons do sal de cozinha (Na+ Cl-)

- Solução molecular: ocorre quando as partículas dispersas são moléculas

Ex: moléculas de açúcar (C12H22O11)

Proporção entre soluto e solvente:

Dados:

100 g de água dissolvem, no máximo, 36,5 g de NaCl, à 25º C.

100 g de água dissolvem, no máximo, 40 g de NaCl, à 100º C.

• Solução diluída:

Vamos colocar nesse recipiente os dados da figura. Considerando que estamos trabalhando à 25º C, vimos que a quantidade que colocamos (5 g de NaCl) está distante do valor limite de solubilidade. Com isso, teremos um sistema homogêneo, e soluto se dissolverá com facilidade. Essa solução chamamos de diluída.

• Solução concentrada:

Trabalhando com os dados da figura e os dados acima, vemos que dessa vez a quantidade de NaCl colocada no solvente é igual ao limite de solubilidade. Continuaremos apresentando um sistema homogêneo, porém, para haver a dissolução do sal demorará um tempo maior do que no primeiro caso. Dizemos então que essa é uma Solução concentrada.

Mais precisamente: Uma solução concentrada é quando o soluto se encontra na quantidade máxima que o solvente pode diluir.

• Solução saturada:

Toda solução saturada é também concentrada. Dizemos que uma solução saturada é aquela que atingiu seu limite máximo de solubilidade. Se caso adicionássemos mais 0,1 g de NaCl, mesmo nessa pequena quantidade teríamos uma solução saturada com corpo de fundo, e esse corpo de fundo valerá 0,1 g (exatamente o excedente). 

Mais precisamente: Quando o solvente (ou dispersante) já dissolveu toda a quantidade possível de soluto (ou disperso), e toda a quantidade agora adicionada não será dissolvida e ficará no fundo do recipiente.

• Solução supersaturada:

Essa solução para mim é a mais interessante. Trabalhando a 25º C observamos que essa solução tem mais soluto que ela pode dissolver com a quantidade de água especificada. Só porque ela está com uma quantidade superior de soluto não quer dizer que ela seja mais ou menos saturada do que a vista acima, ela é uma solução saturada, só que apresenta corpo de fundo. 

Agora, para termos uma solução supersaturada é necessário aumentarmos a temperatura, isso porque como você pode reparar, ao elevarmos a temperatura, elevamos concomitantemente o seu limite de solubilidade. À 25º C a solução dissolvia 36,5 g, se aumentar para 100º C o limite de solubilidade será de 40 g. 

Bem, com isso tornamos a solução saturada. Porém, se formos diminuindo a temperatura e voltarmos a 25º C não teremos mais o corpo de fundo, ele continuará dissolvido em água. Apesar disso, esse sistema é muito instável e com qualquer choque mecânico, mínimo que seja, o sistema volta ao seu normal, ou seja, volta a ser uma solução saturada com corpo de fundo.

Se você acha que a solução supersaturada não está presente em seu cotidiano, leia só essa curiosidade:

Sabe quando vemos os aviões deixando rastros no céu? Acredite ou não, aquilo é um exemplo bem claro de uma solução supersaturada. O ar atmosférico é uma grande solução, onde temos o vapor d'água como soluto e o ar como solvente. Em dias bem quentes, o vapor d'água se acumula no céu, tornando-o uma solução saturada, conforme a tarde vai chegando, a temperatura vai diminuindo, com essa diminuição da temperatura ocorre a Solução supersaturada. Ao passar o avião e desestabilizar esse equilíbrio, cria-se aquele rastro no céu, que nada mais é a passagem de uma solução supersaturada, para uma solução saturada com corpo de fundo.

Coeficiente de Solubilidade:

Cada substância tem um ponto de saturação para uma certa quantidade de solvente e a uma dada temperatura. Esse ponto de saturação é chamado de Coeficiente de Solubilidade.

Esse coeficiente mede a quantidade necessária para que uma substância sature em uma quantidade padrão de solvente, em determinadas condições de temperatura e pressão.

Quando o coeficiente de solubilidade é praticamente nulo, dizemos que a solução é insolúvel. Quando tratamos de dois líquidos e eles não se dissolvem um ao outro, dizemos que eles são imiscíveis.

Relação da solubilidade de gases em líquidos:

Geralmente os gases são pouco solúveis em líquidos. Essa solubilidade depende da pressão e da temperatura. Caso aumentemos a temperatura do líquido, ele tende a expulsar os gases, diminuindo assim a solubilidade do gás nesse líquido. 

É por conta dessa observação que os peixes não vivem bem em águas quentes, devido a falta de oxigênio dissolvido em água.

Caso aumentemos a pressão, estaremos "empurrando" o gás para dentro, tendendo a aumentar a solubilidade do gás.

De acordo com a Lei de Henry:

Em temperatura constante, a solubilidade de um gás em um líquido é diretamente proporcional à pressão sobre o gás.

Nota: Eu espero ter sido claro na explicação dessa matéria, logo mais colocarei alguns exercícios para que seja concluída a fixação da mesma. Qualquer dúvida, qualquer sugestão, os comentários estão aí, então fiquem a vontade. 

Fonte: Química (Físico- Química)- Volume 2, Ricardo Feltre, 
http://www.coladaweb.com/quimica/fisico-quimica/solucoes-e-dispersoes, http://pt.wikipedia.org/wiki/Nuvem, http://pt.wikipedia.org/wiki/Solu%C3%A7%C3%A3o.