Soluções: classificação e solubilidade: o que cai no ENEM e nos vestibulares

Resumo rápido

Solução é uma mistura homogênea, com uma única fase, formada por um solvente, que está em maior quantidade e dissolve, e um ou mais solutos, que estão dissolvidos. A água é o solvente mais comum, mas existem soluções sem água, como o ar, que é uma solução gasosa, e as ligas metálicas, que são soluções sólidas. A classificação mais cobrada usa a quantidade de soluto em relação ao limite de solubilidade: insaturada, saturada e supersaturada. É um tema 🔥 Quente no ENEM e nos vestibulares, porque aparece em soro, refrigerante, água do mar, medicamentos e em toda a Química de misturas da sala de estudo.

Para dominar o tema, guarde a regra de ouro da solubilidade: semelhante dissolve semelhante. Substâncias polares dissolvem substâncias polares, e apolares dissolvem apolares. O resto é entender o coeficiente de solubilidade e o efeito da temperatura e da pressão.

Soluto, solvente e estados físicos

Em uma solução, o solvente é o componente que dissolve e, em geral, está em maior quantidade; o soluto é o componente dissolvido, em menor quantidade. No soro fisiológico, por exemplo, a água é o solvente e o cloreto de sódio é o soluto. No ar, o nitrogênio é o solvente gasoso e o oxigênio, o gás carbônico e outros gases são os solutos. No bronze, o cobre é o solvente e o estanho é o soluto, formando uma solução sólida.

As soluções podem ser classificadas pelo estado físico: sólidas, como as ligas; líquidas, como a água com sal; e gasosas, como o ar. Também podem ser classificadas pela natureza do soluto: moleculares, quando o soluto não se ioniza, como o açúcar em água; e iônicas, quando o soluto se dissocia em íons, como o sal de cozinha, que libera \(\text{Na}^+\) e \(\text{Cl}^-\) e conduz corrente elétrica. Essa diferença explica por que a água com açúcar não acende uma lâmpada em um circuito, mas a água com sal acende.

Outro ponto importante é que solução não é a mesma coisa que mistura heterogênea. Água com óleo forma duas fases e não é solução; água com sal, depois de dissolvido, forma uma única fase e é solução. Se a questão mostrar um sistema com corpo de fundo, pode ser uma solução saturada com excesso de soluto, e não uma mistura qualquer: o líquido acima do corpo de fundo ainda é uma solução.

Coeficiente de solubilidade e classificação

O coeficiente de solubilidade indica a quantidade máxima de soluto que se dissolve em uma quantidade padrão de solvente, em uma dada temperatura. Por exemplo, se o coeficiente do sal é 36 g por 100 g de água a \(20 °C\), isso significa que 100 g de água dissolvem, no máximo, 36 g de sal nessa temperatura. Abaixo disso, a solução é insaturada; exatamente nesse valor, é saturada; acima disso, com o soluto dissolvido por um artifício, é supersaturada.

Exemplo resolvido: em 200 g de água a \(20 °C\), qual é a massa máxima de sal dissolvida? Se 100 g dissolvem 36 g, 200 g dissolvem 72 g. Uma solução com 50 g em 200 g é insaturada; com 72 g, é saturada; com 90 g, sem aquecer e resfriar com cuidado, parte ficará como corpo de fundo, formando uma solução saturada com corpo de fundo, e não uma supersaturada. A supersaturada é instável: qualquer perturbação, como agitar ou jogar um cristal, faz o excesso precipitar até voltar a ser saturada.

Como preparar uma supersaturada? Aquece-se o solvente, dissolve-se mais soluto do que o limite a frio, e resfria-se lentamente, sem agitar. O soluto fica dissolvido além do limite, em equilíbrio instável. É um truque de laboratório que o ENEM adora descrever em texto e pedir para classificar.

A temperatura afeta a solubilidade da maioria dos sólidos: aquecer geralmente aumenta a solubilidade, por isso o açúcar dissolve mais rápido e em maior quantidade em água quente. Para os gases, o efeito é oposto: aquecer diminui a solubilidade, por isso o refrigerante quente perde o gás mais rápido e o peixe sofre em água muito quente, que retém menos oxigênio dissolvido. A pressão, por sua vez, quase não afeta sólidos e líquidos, mas aumenta muito a solubilidade dos gases: é a Lei de Henry, que explica por que o refrigerante é engarrafado sob pressão e solta gás ao ser aberto.

Semelhante dissolve semelhante

A regra “semelhante dissolve semelhante” resume a polaridade: a água, polar, dissolve bem substâncias polares e iônicas, como sal, açúcar e álcool, mas não dissolve substâncias apolares, como óleo e graxa. Já um solvente apolar, como a gasolina ou o tetracloreto de carbono, dissolve bem gorduras e óleos, mas não dissolve sal. É por isso que a mancha de gordura sai melhor com um solvente apolar do que com água pura, e por que o sabão é necessário: ele tem uma parte polar e outra apolar, e faz a ponte entre a gordura e a água.

Essa regra também explica fenômenos do corpo: vitaminas hidrossolúveis dissolvem-se em água e são eliminadas com facilidade, enquanto vitaminas lipossolúveis dissolvem-se em gordura e podem ser armazenadas, tema que aparece na matéria de Lipídios. Em prova, quando a questão perguntar qual solvente dissolve melhor certa substância, compare as polaridades antes de qualquer outra coisa.

Também vale lembrar os fatores que aceleram a dissolução, sem mudar o limite de solubilidade: agitar, triturar o soluto para aumentar a superfície de contato e aquecer, no caso dos sólidos. Agitar não aumenta quanto dissolve no final, mas faz dissolver mais rápido. Confundir velocidade de dissolução com solubilidade é um erro frequente.

Tabela 1: classificação quanto à quantidade de soluto

Tabela 2: fatores que afetam a solubilidade

Mapa mental

• Solução
  • Mistura homogênea, uma fase
  • Solvente dissolve; soluto é dissolvido
  • Sólida, líquida ou gasosa; molecular ou iônica
• Classificação
  • Insaturada: abaixo do limite
  • Saturada: no limite
  • Saturada com corpo de fundo: excesso não dissolvido
  • Supersaturada: acima do limite, instável
• Solubilidade
  • Coeficiente: massa máxima por 100 g de solvente
  • Semelhante dissolve semelhante
  • Temperatura: sólidos sobem, gases descem
  • Pressão: aumenta a solubilidade dos gases

SAQ — Perguntas e respostas curtas

1. O que é uma solução?
Uma mistura homogênea, com uma única fase, formada por solvente e soluto.

2. Qual é a diferença entre soluto e solvente?
O solvente dissolve e está em maior quantidade; o soluto é dissolvido e está em menor quantidade.

3. O que é coeficiente de solubilidade?
A quantidade máxima de soluto que dissolve em uma quantidade padrão de solvente, a certa temperatura.

4. Como identificar uma solução saturada com corpo de fundo?
Pelo sólido não dissolvido no fundo, enquanto o líquido acima está no limite de solubilidade.

5. Por que a supersaturada é instável?
Porque contém mais soluto do que o limite; qualquer perturbação faz o excesso precipitar.

6. O que diz a regra semelhante dissolve semelhante?
Que substâncias polares dissolvem polares e apolares dissolvem apolares.

7. Por que o refrigerante perde gás ao ser aberto?
Porque a pressão cai e a solubilidade do gás diminui, liberando o gás dissolvido.

8. Agitar aumenta a solubilidade?
Não; agitar acelera a dissolução, mas o limite final continua o mesmo.

Questões comentadas

As questões abaixo são inéditas, no estilo ENEM, criadas para esta matéria.

Questão 1. Uma solução com 20 g de sal em 100 g de água, quando o coeficiente é 36 g por 100 g, é classificada como:
a) saturada.
b) supersaturada.
c) insaturada.
d) saturada com corpo de fundo.
e) heterogênea.
Gabarito: C. A quantidade está abaixo do limite, logo a solução ainda aceita mais soluto.

Questão 2. Água com óleo não forma solução porque:
a) a água é polar e o óleo é apolar.
b) o óleo é mais denso.
c) a água é apolar.
d) o óleo é iônico.
e) a mistura é aquecida.
Gabarito: A. Pela regra semelhante dissolve semelhante, polar e apolar não se misturam bem.

Questão 3. Uma solução foi aquecida, dissolveu sal além do limite a frio e foi resfriada sem agitar, sem precipitar. Ela é:
a) insaturada.
b) saturada.
c) supersaturada.
d) heterogênea.
e) diluída.
Gabarito: C. Mais soluto dissolvido do que o limite, sem corpo de fundo, caracteriza a supersaturada instável.

Questão 4. Ao abrir um refrigerante, o gás escapa porque:
a) a temperatura aumenta.
b) a pressão diminui e a solubilidade do gás cai.
c) o líquido vira sólido.
d) o gás reage com a água.
e) a garrafa é aquecida.
Gabarito: B. Menor pressão significa menor solubilidade de gases, pela Lei de Henry.

Questão 5. O ar atmosférico é um exemplo de solução:
a) sólida.
b) líquida.
c) gasosa.
d) heterogênea.
e) coloidal.
Gabarito: C. O ar é uma mistura homogênea de gases, com o nitrogênio como solvente.

Questão 6. Triturar o sal antes de dissolvê-lo:
a) aumenta o coeficiente de solubilidade.
b) diminui o coeficiente de solubilidade.
c) acelera a dissolução, sem mudar o limite.
d) transforma a solução em saturada.
e) impede a dissolução.
Gabarito: C. Maior superfície de contato acelera o processo, mas o limite de solubilidade depende da temperatura, não do tamanho do cristal.

Dica do professor

Em toda questão de classificação, faça a regra de três do coeficiente antes de classificar: descubra quanto dissolve na quantidade de água dada e compare com a quantidade informada. Esse passo simples resolve a maioria dos itens. Revise também Carboidratos para lembrar a diferença entre soluto molecular e iônico.

Atenção / cuidado

• Não confunda solução saturada com corpo de fundo com supersaturada: só a segunda tem todo o excesso dissolvido.
• Não confunda velocidade de dissolução com solubilidade: agitar acelera, mas não aumenta o limite.
• O coeficiente depende da temperatura: sempre confira a temperatura informada.
• Água com óleo é mistura heterogênea, não solução.
• Pressão afeta muito a solubilidade de gases, mas quase nada a de sólidos.

Conexão com outras áreas

Biologia: soro fisiológico, sangue e transporte de gases. Geografia: água do mar, salinidade e dessalinização. Cotidiano: refrigerantes, sucos, medicamentos e limpeza. Física: pressão e temperatura nas trocas gasosas.

Incidência: 🔥 Quente — cai no ENEM e nos vestibulares. Matéria: Química 2 | Soluções | Tema: Soluções: classificação e solubilidade.