Equilíbrio iônico: Kps Notas de revisão para ENEM Química

Equilíbrio iônico: Kps

O que é equilíbrio iônico?

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Quando compostos iônicos se dissolvem na água, eles se separam formando íons. Porém, nem sempre toda a substância se dissolve completamente. Chega um momento em que a velocidade de dissolução se iguala à velocidade de formação do sólido novamente - isso é o equilíbrio iônico.

A dissolução é proporcional à solubilidade da substância: quanto maior a solubilidade, maior será a dissolução dos íons em água. O contrário também é válido - quanto menor a solubilidade, menor a dissolução.

Produto de solubilidade (Kps)

Conceito fundamental

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O produto de solubilidade (Kps) é uma constante que mostra o equilíbrio entre a parte dissolvida e a parte sólida de uma substância em água. Quando uma substância iônica não é totalmente solúvel, pequenas porções permanecem em equilíbrio após atingir o ponto máximo de saturação.

Como calcular o Kps

O Kps é definido como o produto das concentrações dos íons presentes em uma solução saturada.

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Exemplos de Cálculo do Kps:

Para $\text{Ba(NO}_3\text{)}_2\text{(s)} \rightleftharpoons \text{Ba}^{2+}\text{(aq)} + 2\text{NO}_3^-\text{(aq)}$

$K_{ps} = [\text{Ba}^{2+}] \times [\text{NO}_3^-]^2$

Para $\text{Ag}_3\text{PO}_4\text{(s)} \rightleftharpoons 3\text{Ag}^+\text{(aq)} + \text{PO}_4^{3-}\text{(aq)}$

$K_{ps} = [\text{Ag}^+]^3 \times [\text{PO}_4^{3-}]$

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Observação importante: Apenas os íons dissolvidos participam da constante - substâncias no estado sólido não aparecem na expressão do Kps.

Relação entre Kps e Q

Para sabre se uma solução está saturada, usamos o quociente de reação (Q):

$Q < K_{ps}$ → solução insaturada
$Q = K_{ps}$ → solução saturada
$Q > K_{ps}$ → solução saturada com formação de precipitado

Tipos de problemas envolvendo Kps

1. Determinando o Kps conhecendo a solubilidade

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Exemplo Trabalhado: Determinando Kps

Se $\text{Ag}_2\text{S}$ tem solubilidade de $3 \times 10^{-3}$ mol/L a 25°C, determine o Kps.

Resolução:

$\text{Ag}_2\text{S(s)} \rightleftharpoons 2\text{Ag}^+\text{(aq)} + \text{S}^{2-}\text{(aq)}$
1 mol produz 2 mols de $\text{Ag}^+$ e 1 mol de $\text{S}^{2-}$
Para $3 \times 10^{-3}$ mol/L: $[\text{Ag}^+] = 6 \times 10^{-3}$ mol/L e $[\text{S}^{2-}] = 3 \times 10^{-3}$ mol/L
$K_{ps} = [\text{Ag}^+]^2 \times [\text{S}^{2-}] = (6 \times 10^{-3})^2 \times (3 \times 10^{-3}) = \mathbf{1{,}08 \times 10^{-7}}$

2. Determinando a solubilidade conhecendo o Kps

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Exemplo Trabalhado: Determinando Solubilidade

Para $\text{Mg(OH)}_2$ com $K_{ps} = 3{,}2 \times 10^{-11}$ , calcule a solubilidade em g/L.

Resolução:

$\text{Mg(OH)}_2\text{(s)} \rightleftharpoons \text{Mg}^{2+}\text{(aq)} + 2\text{OH}^-\text{(aq)}$
Se $x$ é a solubilidade: $[\text{Mg}^{2+}] = x$ e $[\text{OH}^-] = 2x$
$K_{ps} = [\text{Mg}^{2+}] \times [\text{OH}^-]^2 = x \times (2x)^2 = 4x^3$
$3{,}2 \times 10^{-11} = 4x^3$
$x = 2{,}0 \times 10^{-4}$ mol/L
Convertendo: $x = \mathbf{1{,}16 \times 10^{-2}}$ g/L

Efeito do íon comum

Quando adicionamos um íon comum a um sistema em equilíbrio iônico, isso provoca o deslocamento da reação no sentido de formação da substância menos solúvel, diminuindo a solubilidade.

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Exemplo prático:

Para $\text{AgCl(s)} \rightleftharpoons \text{Ag}^+\text{(aq)} + \text{Cl}^-\text{(aq)}$
Se adicionarmos HCl ao sistema, aumentamos $[\text{Cl}^-]$
Pelo princípio de Le Chatelier, o equilíbrio se desloca para a esquerda
Resultado: diminui a solubilidade do AgCl

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Observação: O efeito do íon comum não altera o valour do Kps da substância - este valour varia apenas com a temperatura.

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Pontos-Chave para Lembrar:

O Kps representa o equilíbrio entre a parte dissolvida e não dissolvida de uma substância
Apenas íons dissolvidos aparecem na expressão do Kps - sólidos não participam
Compare Q com Kps para prever se haverá precipitação
O efeito do íon comum sempre diminui a solubilidade da substância
O valour do Kps é constante para uma dada temperatura

Equilíbrio iônico: Kps (ENEM Química): Notas de revisão