O carbonato de cálcio é um sal inorgânico, pouco solúvel em água. Sendo o principal componente do calcário e o principal constituinte de esqueletos e conchas de animais marinhos. Qual o produto de solubilidade de uma amostra de carbonato de cálcio que apresenta uma solubilidade de 0,015 g/l a 20ºC.

Esta questão aborda conceitos relacionados à solubilidade dos sais.

Para saber o produto de solubilidade (Kps) é importante relacionar os dados necessários para utilizá-los da forma correta nos cálculos:

Solubilidade (S) = 0,015 g/L;

Massas molares (de acordo com a tabela periódica, em g/mol): Ca = 40; C = 12; O = 16.

O carbonato de cálcio possui fórmula CaCO₃, pois o ânion carbonato possui carga -2 (CO₃^2-) e o cátion do metal cálcio, metal alcalino-terroso (grupo 2), possui carga +2. Assim, quando esse sal é dissolvido em água, tem-se o seguinte equilíbrio:

CaCO_3(s) ⇌ Ca²⁺_(aq) + CO₃^2-_(aq)

O produto de solubilidade (Kps) é dado por:

Kps = [Ca²⁺] ∙ [CO₃^2-]

Em que [Ca²⁺] e [CO₃^2-] corresponde às concentrações dos íons em solução (em mol/L).

Como a dissolução de 1 mol de sal gera 1 mol de cada íon, temos que:

[Ca²⁺] = [CO₃^2-] = S

Substituindo na fórmula de Kps, obtemos que:

Kps = S ∙ S

Kps = S²

Como a solubilidade (S) está em g/L é preciso transformar a unidade para mol/L, utilizando a massa molar desse composto. A massa molar pode ser calculada a partir da massa molar de cada um dos elementos presentes, considerando seus índices:

M (CaCO₃) = M (Ca) + M (C) + 3 ∙ M (O)

M (CaCO₃) = 40 + 12 + 3 ∙ 16 = 52 + 48 = 100 g/mol

A solubilidade, em mol/L, pode ser obtida a partir da seguinte relação:

S (mol/L) = S (g/L)/M (CaCO₃) (g/mol)

Substituindo os valores:

S (mol/L) = 0,015/100

S (mol/L) = 0,00015 = 1,5 ∙ 10^-4

Com o valor da solubilidade em mol/L podemos calcular o Kps:

Kps = S²

Kps = (1,5 ∙ 10^-4)² = 2,25 ∙ 10^-8

Gabarito da Professora: Letra B.