Concentração de soluções e formas de expressar a concentração

Antes de tudo, você precisa saber que usamos o conceito de concentração de soluções frequentemente em nosso dia a dia. Quando, por exemplo, tomamos um café forte (temos muito soluto em relação ao solvente) ou um suco meio aguado (fraco). Nesse suco, temos pouco soluto para muito solvente, o que representa uma solução muito diluída.

Para saber mais sobre a concentração de soluções, continue nessa aula de Química para o Enem e vestibulares!

O que é concentração de soluções?

Primeiramente, a concentração representa a quantidade de soluto que está presente em uma certa quantidade de solvente.

Podemos utilizar quantidades de soluto e de solvente com unidades de medidas diferentes, e assim, podemos trabalhar com vários tipos de concentrações.

Ou seja, para cada unidade de medida, teremos uma concentração diferente.

Nesse sentido, o estudo das concentrações ajuda a medir a quantidade de soluto e de solvente presentes em uma solução.

Esse é, por exemplo, um processo muito importante na indústria química e alimentícia. Isso porque esse conhecimento determina se uma solução é muito concentrada ou pouco concentrada, adequando a formulação às características ideais de um produto.

Dessa maneira, você deve ter em mente que a concentração é a relação entre soluto, solvente e a solução.

Conversão de unidades

Além disso, para que você compreenda bem esse conceito da química, você não deve esquecer das conversões de unidades usadas nessa grandeza. Por exemplo:

dm³ = l

cm³ = ml

m³ = 1000 dm³ = 1000l

Massas do soluto, solvente e solução

Outro item importante desse conteúdo refere-se à representação das massas do soluto, solvente e da solução:

Para representarmos a massa de um soluto, usamos m1. Já para representarmos a massa de um solvente, usamos m2. Agora, para representarmos a massa de uma solução, usamos simplesmente m.

Dessa maneira, temos:

m = m1 + m2

Também podemos representar o volume do soluto, solvente e da solução seguindo esse mesmo padrão:

V1 = volume do soluto

V2 = volume do solvente

V = volume da solução

Medidas de concentração de soluções

Através da unidade de medida das concentrações podemos ter os vários tipos de concentrações, que iremos abordar agora.

Concentração comum (C):

A concentração comum (C) é expressa em g/L, e relaciona a massa do soluto em gramas, e o volume da solução em litros. Sua fórmula será representada por:

O resultado será expresso em g/L (onde a cada 1 litro, teremos x gramas de soluto)

Nesse tipo de concentração, o soluto é em massa.

Não podemos esquecer que: soluto representa a menor quantidade e, portanto, sofre dissolução. Além disso, o solvente representa a maior quantidade e provoca a dissolução.

Molaridade (M):

A concentração em quantidade de matéria ou molaridade (M) é expressa em mol/L, e relaciona quantos mols temos de soluto em cada litro de solução. Sua fórmula será representada por:

Dessa maneira, o resultado será expresso em mol/L.

Devemos recordar o que é mol, que representa a quantidade de matéria. Nesse sentido, ele também apresenta um valor fixo, que corresponde a 6,02 x 10²³ moléculas.

Usamos nesse caso para cálculos, a massa molar, que nos ajuda a transformar massa em mol e vice-versa.

Densidade (D):

É a relação entre a massa e o volume da solução, é expressa normalmente em g/ml, sendo representada pela seguinte fórmula:

Nesse caso, o resultado será expresso em g/ml.

Podemos entender usando a densidade da água que é igual a 1 g/ml, onde cada ml que temos, pesa 1g.

Título (T):

O título (T) é a relação entre a massa do soluto (m1) e a massa da solução (m), ou também, podemos relacionar o título com o volume. Ou seja, relação entre o volume do soluto (v1) e o volume da solução (V).

Como as duas unidades são expressas em gramas e em litros, o título não apresenta unidade. Nesse caso, é representado pelas seguintes fórmulas:

O título representa a concentração em porcentagem (%), em partes de 100%. T x 100 = onde a cada 100 g dessa solução, x% g irão representar o soluto.

Se o título não for em porcentagem, pode ser usado em partes por milhão (ppm), que equivale a 10⁶, ou partes por bilhão, que equivale a 10⁹.

O título em ppm é usado para medir quantidades muito diluídas, como por exemplo, para medir a incidência dos gases tóxicos na atmosfera.

Muitas fórmulas não? Agora vamos relacionar a concentração comum, a densidade e o título, criando uma única fórmula:

Sabemos que a concentração comum tem como unidade de medida: g/L, caso a densidade também tenha como unidade de medida g/L, teremos a seguinte fórmula:

C = d x T

Agora, se a concentração comum apresenta unidade de medida igual a g/L, e a densidade apresenta unidade de medida igual a g/ml, teremos a seguinte fórmula:

C = 10³ x d x T  (devemos transformar ml  → L, assim acrescentamos na fórmula:10³)

Agora vamos relacionar a concentração comum com a concentração em quantidade de matéria, criando uma fórmula única:

Onde:

N = número de mols

V = volume

m1 = massa do soluto

MM = massa molar

Concentração em íons:

Para finalizar, temos a concentração em íons. Nesse tipo de cálculo devemos saber quantos íons serão formados para dissociar uma molécula.

Para sabermos quais os íons e as cargas que as substâncias liberam, devemos dividir a molécula em 2 partes: uma positiva e uma negativa. Ou seja:

X₂⁺     Y₃^–

O que estes números embaixo do x e do Y representam? Suas cargas, assim, devemos inverter seus valores, ou seja, o número 3 pertence ao X e o número 2 pertence ao Y.

Vamos agora dissociar esta molécula:

X₂Y₃ →       2 X³⁺    +  3 Y²^–

Portanto, 1 mol libera 2 mol de X e 3 mol de Y.

Não podemos esquecer de balancear a equação também: nos reagentes temos 2 átomos de X e 3 átomos de Y, assim, nos produtos devemos ter as mesmas quantidades destes átomos, por isso acrescentamos o número 2 na frente do X e o número 3 na frente do Y.

Vamos dissociar mais algumas moléculas:

NaCl  →  Na+     +   Cl-

Al₂O₃  →  2 Al³+  +   3 O²-

Al₂(SO₄)₃ →   2 Al³+   +   3 SO₄²-

Vamos fazer um exemplo?

1) Qual a concentração de íons carbonato quando 0,02 mol/L de ácido carbônico está presente em uma amostra de H₂?

Em primeiro lugar, devemos começar fazendo a dissociação do ácido carbônico e o balanceamento da equação química:

1 H₂CO₃  →  2 H+   +  1 CO₃²-

Agora vamos relacionar o H₂CO₃ e o CO₃:

Temos:

1 mol    _____     1mol

0,02 mol/L    _______ 0,02 mol/L

Então temos que a concentração será: [CO³-] = 0,02 mol/L

Agora, para finalizar sua revisão, assista um vídeo para aumentar seus conhecimentos

Exercícios de concentração de soluções

1) (UFRGS-RS)

Um aditivo para radiadores de automóveis é composto de uma solução aquosa de etilenoglicol. Sabendo que em um frasco de 500 mL dessa solução existem cerca de 5 mols de etilenoglicol (C₂H₆O₂), a concentração comum dessa solução, em g/L, é:

Dados: Massas molares (g/mol): H = 1,0; C = 12,0; O = 16,0

a) 0,010

b) 0,62

c) 3,1

d) 310

e) 620

gabarito: E

2) (PUC-Campinas)

Evapora-se totalmente o solvente de 250 mL de uma solução aquosa de MgCl₂ de concentração 8,0 g/L. Portanto, quantos gramas de soluto são obtidos?

a) 8,0

b) 6,0

c) 4,0

d) 2,0

e) 1,0

gabarito: D

3) (UFMG)

Uma cozinheira bem informada sabe que a água contendo sal de cozinha dissolvido ferve a uma temperatura mais elevada que a água pura e que isso pode ser vantajoso em certas preparações. Essa cozinheira coloca 117g de NaCl em uma panela grande.

Assim, assinale a alternativa que indica corretamente o volume necessário de água para a cozinheira preparar uma solução 0,25 mol/L de cloreto de sódio, NaCl.

a) 0,125 L.

b) 2,00 L.

c) 8,00 L.

d) 29,3 L.

e) 468 L.

gabarito: C

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