Por Digichem
Eu sempre gosto de trazer algum elemento visual antes de explicar um conceito básico de Química. Dessa vez não será diferente. Vou trazer uma imagem e um vídeo. Eis a imagem:
E agora, o vídeo. Peço que o caro leitor assista ao vídeo abaixo, o qual mostra uma solução aquosa da substância 4-hidroxibenzaldeído sendo resfriada em um banho de gelo.
O que acontece no vídeo será explicado a seguir.
Então? Assistiu? Quer saber mais? Então, continue lendo na sequência:
Pois é, aquele show de cores em movimento que aparece no vídeo é a mais pura expressão do conceito de solubilidade.
Solubilidade, tecnicamente falando, é um termo que serve para definir a propriedade física da matéria que diz respeito à quantidade máxima de uma substância que pode ser dissolvida em uma determinada quantidade de outra substância.
Dissolver significa misturar uma substância chamada soluto (que pode ser líquida, sólida ou gasosa) em outra chamada solvente (que também pode ser líquida, sólida ou gasosa).
Ao dissolver o soluto (substância em menor quantidade) no solvente (a substância que está em maior quantidade), o soluto “some” no solvente.
Como assim “some”? Ora, ele assume o estado físico do solvente.
Vou dar um exemplo ilustrativo:
Você adiciona sal de cozinha em um copo de água e o sal, que era sólido, se dissolve na água (que é líquida). Você não enxerga mais o sólido e parece que o copo contém apenas água. O sal está dissolvido na água, ele agora está AQUOSO.
Claro que isso é uma ilusão, basta tomar um gole do conteúdo do copo e sentir o sabor salgado da água. O sal era sólido e tornou-se dissolvido em água, formando uma solução salina de sal em água.
Representamos esse processo assim:
NaCl(s) + H2O(l) → Na+(aq) + Cl–(aq)
BÔNUS: Animação que explica como a água dissolve o cloreto de sódio (serve para explicar outros tipos de dissolução também.)
O fato é que podemos adicionar maiores ou menores quantidades de sólido na água e a única propriedade que é alterada e que podemos perceber com os nossos sentidos físicos é o sabor.
Colocando mais sal de cozinha a solução fica mais salgada. Colocando mais ainda, ela fica ainda mais salgada. Isso se chama concentração (mas vamos deixar para um outro post).
Só que essa adição contínua e progressiva de sal na água tem um limite, chega um momento que o solvente perde a capacidade de dissolver o sal. Nesse ponto atingimos a solubilidade máxima da água para essa temperatura.
No caso da água, a 20ºC, a solubilidade do sal cloreto de sódio (que é a quase a mesma coisa que o sal de cozinha, só que sem os aditivos) é de 35,89 g de NaCl para cada 100g de água.
Aquecendo a água a 30ºC, a solubilidade passa para 36,09 g Nacl/100 g de água.
Deu pra perceber que a solubilidade aumenta com a temperatura do solvente? Pois é, isso gera uma série de dados que relacionam a quantidade máxima de soluto que pode ser dissolvida em uma massa de 100 g de solvente. Esses dados são tabelados (VEJAM UM EXEMPLO AQUI) e podem ser usados para gerar uma curva de solubilidade, como a exibida abaixo para o cloreto de sódio.
Você deve estar se perguntando: Por quê esse cara está falando em sal quando o vídeo que abriu essa postagem era com outra substância?
Simples, pequeno gafanhoto, nem todas as substâncias possuem uma curva de solubilidade determinada experimentalmente, algumas possuem apenas o valor de solubilidade para uma única temperatura (como o 4-hidroxibenzaldeído). E as explicações dadas para o sal servem quase perfeitamente para o nosso amigo colorido que motivou essa postagem.
Falando nele, veja a estrutura do 4-hidroxibenzaldeído:
Segundo a fonte consultada, ele possui uma solubilidade em água de 13,8 mg/mL a 30ºC.
Ou seja, algo em torno de 13,8 g do composto podem ser dissolvidos em água à temperatura de 30ºC.
E o que acontece se ao invés de aumentarmos a temperatura do solvente nós colocarmos o sistema em um banho de gelo (como mostra o vídeo de abertura do post)?
As moléculas do solvente vão realizar menos movimentos vibracionais, rotacionais e translacionais por causa do resfriamento e vão tender a organizar-se na forma de um sólido se a temperatura cair muito.
Com isso, as moléculas de solvente vão deixar de solubilizar o soluto e este vai voltar ao estado físico que ele possuía quando não estava em solução.
Nos dois casos aqui discutidos (o sal e o 4 hidroxibenzaldeído) ambos vão para o estado sólido. Esse processo de deixar que o soluto volte ao estado sólido se chama de recristalização.
Quando a solução possui uma quantidade de soluto menor que a quantidade máxima que o solvente consegue dissolver, temos uma solução insaturada (a). Quando a temperatura diminui, aquela quantidade de solvente consegue dissolver cada vez menos soluto, até que chega um ponto em que ela atinge a quantidade máxima de soluto dissolvido naquela temperatura. A solução é chamada, então, de saturada (b). Com uma redução ainda maior de temperatura, pode ocorrer de que o soluto dissolvido ainda permaneça em solução. Esse estado é instável e qualquer perturbação (um grão adicional de sal, poeira, agitação ou um resfriamento ainda mais intenso) pode acarretar na cristalização do soluto (d).
Esse processo de recristalização acontece aos poucos, mas pode ser acelerado com uma refrigeração bem intensa (um banho de gelo muito frio, no qual acrescentamos algum sal ao gelo – veja nessa postagem antiga aqui).
No vídeo, aquela miríade de cores em movimento se dá porque a substância envolvida apresenta coloração avermelhada quando em solução e uma coloração mais esbranquiçada quando em estado sólido.
Além disso, com a agitação mecânica realizada por meio de um agitador magnético (veja imagem abaixo) o soluto que voltou ao estado sólido por causa do frio mistura-se à solução que ainda contém pequenas quantidades de soluto e formam aqueles belos padrões que visualizamos na filmagem.
E é isso, vou parar de enrolar vocês com tanta explicação.
Postem nos comentários se essa explicação ajudou-os a entender melhor o conceito de solubilidade.
Vou deixar a promessa de escrever sobre concentração em um futuro próximo.
Abraços digitais!