O que é Kps?

Kps é a sigla utilizada para representar a constante do produto de solubilidade, que se refere ao produto (multiplicação) das concentrações em quantidade de matéria dos íons presentes em uma solução.

Sempre que um soluto pouco solúvel é adicionado a um solvente, como o sulfato de bário, uma pequena parte desse sal dissolve-se na água, e o restante acumula-se no fundo do recipiente, formando o corpo de fundo. O sal que se dissolve sofre dissociação, liberando cátions e ânions na água.

Precipitado presente em uma solução com água e sulfato de bário

Além de o sal não apresentar boa solubilidade, a quantidade de soluto dissolvido não se altera com o passar do tempo porque existe um equilíbrio de dissolução entre os íons do sal (presentes na solução) e o corpo de fundo.

Equilíbrio de dissolução do BaSO₄ em água

Kps de um soluto

O Kps de um soluto é o produto das concentrações molares dos íons participantes. É necessário sempre elevar a concentração do íon ao seu respectivo coeficiente estequiométrico (utilizado para balancear a equação).

Equilíbrio de dissolução do eletrólito Y_aX_b

O Kps do equilíbrio proposto para o sal Y_aX_b terá a concentração do reagente Y (elevada ao seu coeficiente estequiométrico (a) e a concentração do produto X (elevada ao seu coeficiente estequiométrico (b)).

Kps = [Y^+b]^a.[X^-a]^b

Exemplo

Vamos supor que estejamos preparando uma solução com água e cianeto de alumínio [Al(CN)₃], que é um sal praticamente insolúvel em água. Quando esse sal é adicionado à água, acaba sofrendo o fenômeno da dissociação.

Equilíbrio de dissolução do eletrólito Al(CN)₃

Assim, por meio da equação do equilíbrio de dissolução do sal, temos que o seu Kps terá a multiplicação da concentração do cátion alumínio (Al⁺³) elevada ao expoente 1 pela concentração do ânion cianeto (CN^-1) elevada ao expoente 3.

Kps = [Al⁺³]¹.[CN^-1]³

Significados do Kps de um soluto

Ao encontrarmos o Kps de um determinado sal misturado à água, também temos conhecimento da concentração de cada um dos íons da solução. Com esses dados, podemos determinar a classificação de uma solução ou o comportamento do soluto na solução. Considere o equilíbrio a seguir:

Equilíbrio de dissolução do eletrólito Y_aX_b

Podemos fazer as seguintes relações:

• Se Kps = [Y^+b]^a.[X^-a]^b = 0, temos uma solução saturada sem a presença de precipitado;

• Se Kps > [Y^+b]^a.[X^-a]^b = 0, temos uma solução insaturada, ou seja, uma baixa quantidade de soluto dissolvido no solvente (com relação ao coeficiente de solubilidade);

• Se Kps < [Y^+b]^a.[X^-a]^b = 0, temos uma solução saturada com corpo de fundo, ou seja, haverá uma precipitação do eletrólito (soluto);

• Se o valor do Kps do eletrólito for muito baixo, trata-se de um material pouco solúvel no solvente.

Exemplo do cálculo do Kps de um soluto

(UERN): A solubilidade do nitrato de cálcio [Ca(NO₃)₂] em água é 2,0 . 10^–3 mol/litro em uma determinada temperatura. O Kps desse sal à mesma temperatura é:

a) 8.10^–8.

b) 8.10^–10.

c) 3,2.10^–10

d) 3,2.10^–8

Dados do exercício:

• Fórmula do sal: Ca(NO₃)₂;

• Concentração molar do sal (solubilidade): 2,0 . 10^–3 mol/L.

Para resolver e calcular o Kps, é necessário fazer o seguinte:

Passo 1: Montar o equilíbrio de dissolução do sal.

Equilíbrio de dissolução do nitrato de cálcio em água

O nitrato de cálcio, ao sofrer dissociação em água, libera 1 mol de cátions cálcio (Ca⁺²) e 2 mol de ânions nitrato (NO₃^-1).

Passo 2: Montar a expressão do Kps do sal

O Kps desse sal terá o produto da concentração do cátion cálcio elevada ao expoente 1 pela concentração do ânion nitrato elevada ao expoente 2, como representado a seguir:

Kps = [Ca⁺²]¹.[NO₃^-1]²

Passo 3: Determinar os valores das concentrações dos íons na solução

Para calcular o Kps, necessitamos dos valores das concentrações do íons, porém, o exercício forneceu a molaridade do sal na solução. Para determinar a concentração de cada íon, basta multiplicar a molaridade do sal pelo coeficiente estequiométrico do participante na reação:

• Para o cátion cálcio:

[Ca⁺²] = 1. 2,0 . 10^–3

[Ca⁺²] = 2,0 . 10^–3 mol/L

• Para o ânion nitrato:

[NO₃^-1] = 2. 2,0 . 10^–3

[NO₃^-1] = 4,0 . 10^–3 mol/L

Passo 4: Utilizar os valores das concentrações encontrados no passo 3 na expressão do Kps (determinada no passo 2).

Kps = [Ca⁺²]¹.[NO₃^-1]²

Kps = [2.10^-3]¹.[4.10^-3]²

Kps = 2.10^-3.16.10^-6

Kps = 32.10^-9

ou

Kps = 3,2.10^-9 (mo/L)

Por Me. Diogo Lopes Dias