Questão 128 do ENEM 2021 — Ciências da Natureza

Para entendermos a diferença de solubilidade entre o carbonato de cálcio ($\text{CaCO}_3$) e o cloreto de sódio ($\text{NaCl}$), precisamos analisar as forças que mantêm esses compostos unidos em seu estado sólido.

O enunciado nos diz que a solubilidade de um sal depende do balanço entre a energia de rede (a energia necessária para separar os íons do retículo cristalino) e a energia de hidratação (a energia liberada quando a água envolve esses íons). Para que um sal se dissolva, a interação entre a água e os íons deve ser forte o suficiente para superar a atração que os íons exercem uns sobre os outros no sólido.

A energia de rede está diretamente relacionada à força de atração eletrostática entre os íons que formam o composto. Podemos entender essa força através da Lei de Coulomb, que nos diz que a força de atração ($F$) é diretamente proporcional ao produto das cargas dos íons ($q_1$ e $q_2$) e inversamente proporcional ao quadrado da distância ($d$) entre eles:

$F = k \cdot \frac{|q_1 \cdot q_2|}{d^2}$

Vamos comparar as cargas dos íons nos dois compostos:

1. No sal de cozinha ($\text{NaCl}$), temos os íons $\text{Na}^+$ e $\text{Cl}^-$. O produto em módulo de suas cargas é $|(+1) \cdot (-1)| = 1$.
2. No carbonato de cálcio ($\text{CaCO}_3$), temos os íons $\text{Ca}^{2+}$ e $\text{CO}_3^{2-}$. O produto em módulo de suas cargas é $|(+2) \cdot (-2)| = 4$.

Como o produto das cargas no $\text{CaCO}_3$ é muito maior, a atração entre seus íons é significativamente mais forte do que no $\text{NaCl}$. Consequentemente, a energia de rede do $\text{CaCO}_3$ é muito mais alta, o que significa que é muito mais difícil para as moléculas de água separarem esses íons e dissolverem o cristal.

Portanto, a menor solubilidade do carbonato de cálcio é explicada pelo fato de ele apresentar uma maior atração entre seus íons, o que dificulta a quebra do seu retículo cristalino.