O que é concentração de uma solução

Todos os dias lidamos com medidas de concentração de diferentes soluções. Por exemplo, quando observamos o teor alcoólico de uma bebida, estamos observando a concentração de álcool contida naquele volume. De modo geral, usamos o termo concentração de uma solução para nos referirmos a qualquer relação estabelecida entre a quantidade de soluto e a quantidade do solvente (ou da solução).

Mas, fique ligado(a)! As quantidades de soluto e solvente podem ser dadas em massa (g, kg, etc), em volume (m³, L, ml, etc.) ou em mols.

Neste post iremos estudar vários tipos de concentração, para isso vamos adotar a seguinte convenção:

Índice 1: Para quantidades relativas de soluto;
Índice 2: Para quantidades relativas ao solvente;
Sem Índice: Para quantidades relativas à própria solução.

O que é concentração de uma solução

Primeiramente vamos estudar a concentração comum ou, simplesmente, concentração (C).

A concentração (C) é a quantidade, em gramas, de soluto existente em 1 litro de solução. Em outras palavras,  concentração (C) é o quociente entre a massa do soluto (em gramas) e o volume da solução (em litros).

Matematicamente, calculamos a concentração assim:

Mas, atenção! Não confunda concentração (C) com densidade (d) da solução! Veja a diferença:

Repare que na concentração você utiliza a massa do soluto como numerador na divisão, enquanto que para a densidade a massa utilizada é a da solução.

Título em massa ou fração em massa (τ)

Título em massa de uma solução é o quociente entre a massa do soluto e a massa (massa do soluto + massa da solução).

Matematicamente podemos definir o título da seguinte maneira:

Algumas considerações:

– O título não tem unidade (é um número puro) e independe da unidade usada em seu cálculo e seu valor sempre varia entre 0 e 1.

– Também existe o título percentual em massa da solução ou porcentagem em massa do soluto, como por exemplo, uma solução que contém 10% em massa de NaCl. O título percentual varia entre 0% e 100%. É dessa maneira que se expressa, por exemplo, a concentração do soro fisiológico 0,9% de NaCl (significa que há 0,9 g de NaCl em cada 100 g de soro).

Em seguida, vamos estudar outras formas de concentração, nas quais a quantidade do soluto é expressa em mols.

Concentração em mols por litro ou molaridade (M)

Concentração em mols por litro ou molaridade (M) da solução é a quantidade, em mols, de soluto existente em um litro de solução.

Matematicamente:

Uma vez que  podemos também escrever:

Onde:

• m₁ é a massa do soluto (g)
• M₁ é a massa molar do soluto (g/mol)
• V é o volume da solução (L)

Fração em mols ou fração molar (x)

Fração em mols ou fração molar do soluto, em uma solução, é o quociente entre a quantidade de mols do soluto e a quantidade de mols na solução (soluto + solvente). Veja a expressão matemática:

Onde:

• X₁ é a fração em mols do soluto
• n₁ é a quantidade em mols de soluto
• n₂ é a quantidade em mols do solvente

Partes por milhão (ppm)

Essa unidade de medida é usada para soluções extremamente diluídas, isto é, que apresentam uma quantidade de soluto muito pequena dissolvida em uma quantidade muito grande de solvente (ou de solução).

Exemplo disso temos no ar que respiramos, sabemos que a qualidade do ar atmosférico se torna inadequada quando há mais de 0,000015 g de monóxido de carbono (CO) por grama de ar. Para evitar o uso de valores tão pequenos quanto 0,000015 (ou seja, 15 x 10 – 6), podemos estabelecer a seguinte relação:

Se 15.10^-6 g CO = 1g de ar, então multiplicando por 10⁶:

15 g de CO é igual a 10⁶ g de ar (ou 1 milhão de gramas de ar)

Portanto, dizemos então que há 15 partes de CO em 1 milhão de partes do ar, ou 15 ppm de CO no ar.

Como a comparação foi feita entre massa (gramas CO) e massa (gramas de ar), costuma-se especificar ppm (m/m), volume e volume (V/V) etc.

Além disso, temos um conceito semelhante ao de ppm que é o de partes por bilhão (ppb), no qual a comparação é feita entre 1 parte e 1 bilhão (10⁹) de partes.

Videoaula sobre concentração de uma solução

Saiba mais sobre a concentração das soluções com a videoaula do professor Sobis e, em seguida, resolva os exercícios:

Exercícios sobre a concentração de uma solução

1- (Enem 2010)

Ao colocar um pouco de açúcar na água e mexer até a obtenção de uma só fase, prepara-se uma solução. O mesmo acontece ao se adicionar um pouquinho de sal à água e misturar bem. Uma substância capaz de dissolver o soluto é denominada solvente; por exemplo, a água é um solvente para o açúcar, para o sal e para várias outras substâncias. A figura a seguir ilustra essa citação.

Suponha que uma pessoa, para adoçar seu cafezinho, tenha utilizado 3,42 g de sacarose (massa molar igual a 342 g/mol) para uma xícara de 50 mℓ do líquido. Qual é a concentração final em mol/ℓ de sacarose nesse cafezinho?

a) 0,02
b) 0,2
c) 2
d) 200
e) 2000

2- (Fuvest)

A concentração de íons fluoreto em uma água de uso doméstico é de 5,0×10^-5 mol/litro. Se uma pessoa tomar 3,0 litros dessa água por dia, ao fim de um dia, a massa de fluoreto, em miligramas, que essa pessoa ingeriu é igual a: (massa molar do fluoreto = 19 g/mol).

a) 0,9
b) 1,3
c) 2,8
d) 5,7
e) 15

3- (FMTM-MG)

Uma bisnaga de xilocaína a 2%, de massa total 250g, apresenta quantos gramas de solvente?

a) 0,5g
b) 20g
c) 24,5g
d) 245g
e) 240g

Gabarito:

1. B
2. C
3. D

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