Mistura de solução sem reação química

Muitas vezes precisamos alterar a concentração de soluto de uma mistura. Para isso, podemos misturar duas soluções de mesmo soluto, alterando assim a sua concentração. Nesses casos, não há reação química. Nesta aula de Química para o Enem iremos estudar essas misturas e aprender a calcular sua massa e volume.

A mistura de solução sem reação química é uma mistura de soluções que não reagem entre si. Esse é o assunto dessa aula.

Misturando soluções

Quando misturamos duas ou mais soluções com o mesmo soluto, mas de concentrações diferentes, obteremos uma nova solução. Sendo assim, essa solução contém os mesmos componentes das soluções separadamente. Todavia, possui uma concentração intermediária entre as soluções misturadas.

Essas misturas de soluções são realizadas em laboratórios para podermos aumentar ou diminuir a quantidade de solvente ou soluto presentes em uma mistura. Dessa forma, podemos obter uma concentração diferente da solução.

Assim como podemos fazer misturas de mesmo soluto, podemos também usar misturas de solutos diferentes. Nesse caso, com a intenção de alterarmos a concentração do solvente. Sendo assim, vamos entender como isso funciona.

Misturas de mesmo soluto

Misturando soluções de mesmo soluto, obteremos uma solução final com o mesmo soluto. Além disso, seu volume será a soma dos volumes iniciais. A concentração final dessa solução é uma média ponderada entre as concentrações das soluções que foram misturadas.

Sendo assim, teremos duas ou mais misturas, de mesmo soluto. Todavia, essas soluções precisam conter concentrações variadas. Dessa forma, como resultado, teremos uma mistura com concentração final de valor intermediário entre as duas soluções que a compõem.

Cálculo

Para trabalharmos com misturas de mesmo soluto, devemos lembrar de duas coisas. Primeiramente, o valor total da massa final será dado pela soma das massas dos solutos presentes nas soluções participantes da mistura. Além disso, o mesmo ocorre com o volume e o número de mols da mistura. Assim, matematicamente temos:

m1  +  m2  = mf

v1  +  v2  =  vf

n1  +  n2  =  nf

Além disso, devemos saber que a concentração (C) representa a quantidade de soluto e de solvente presente em uma solução. Ela é expressa na unidade de g/L,  sendo representada pela seguinte fórmula:

mistura de solução sem reação química - formula 1

ou   m1 = C x  V

Onde: m1 representa a massa do soluto em gramas, e V representa o volume da solução.

Como calcular a concentração de mesmo soluto

Assim, para podermos calcular a concentração de mesmo soluto, podemos relacionar as concentrações de cada soluto para determinarmos a concentração final por meio da fórmula:

C1 x V1 + C2 x V2 = Cf x Vf

Essa fórmula foi estruturada a partir dos conceitos de concentração comum e de soma das massas.

A concentração molar ou molaridade (M) representa a relação entre a massa do soluto em número de mols e o volume da solução. É representada pela seguinte fórmula, e expressa na unidade de mol/L.

formula 2

ou n1 = M x V

Onde: n1 representa o número de mols do soluto.

Outra forma de calcular concentração de mesmo soluto

Para podermos calcular a concentração de mesmo soluto, também utilizamos a concentração em quantidade de matéria através da seguinte fórmula:

M1 x V1 + M2 x V2 = Mf x Vf

Essa fórmula foi estruturada a partir dos conceitos de concentração em quantidade de matéria e número de mols.

Em seguida, vamos observar um exemplo para entender os conceitos acima.

Exemplo 1 de mistura de solução sem reação química

Temos 2 soluções de NaCl com as seguintes características:

Solução 1 Solução 2 Solução final
V = 2L V = 8L Vf = 2 + 8 = 10L
M = 2 mol/L M = 4 mol/L Mf = ?

Primeiramente, vamos calcular quantos mols temos em cada solução:

2 mol ___ 1L

x ________ 2 L

x = 4 mols

O enunciado nos deu a quantidade de mols em 1L de solução. Portanto, temos que calcular para 2L. Iremos fazer o mesmo com o volume de 8L.

4 mol _____ 1L

x     _______  8L

x =  4 . 8

x = 32 mols

Por fim, iremos somar a quantidade de mols presente nesta solução: 4 + 32 = 36. Em seguida, vamos aplicar na fórmula:

mistura de solução sem reação química - equação 1

Portanto: M = 3,6 mol/L.

Exemplo 2 de mistura de solução sem reação química

Misturaram-se 200 ml de uma solução de NaOH a 0,1 mol/L com 300 ml de uma solução do mesmo soluto a 0,4 mol/L. Determine a concentração final do soluto após a mistura.

Amostra 1 Amostra 2 Amostra final
0,1 mol/L 0,4 mol/L Mf = ?
200 ml 300 ml Vf = 200 + 300 = 500 ml

Primeiramente, passando os volumes para litros temos:

0,2L na amostra 1

0,3L na amostra 2

0,5L na amostra final.

Em seguida, aplicando a fórmula de concentração em quantidade de matéria(M), iremos calcular a concentração final:

M1 x V1 +  M2 x V2 = Mf x Vf

0,1 x 0,2 +  0,4 x 0,3 = Mf x 0,5

0,02  +  0,12  =  Mf x 0,5

0,14 =  Mf x 0,5

equação 2

Portanto, temos Mf = 0,28 mol/L.

Observamos que a molaridade final terá um resultado mais próximo da solução concentrada. Isso porque usamos uma quantidade de volume maior desta solução. Este resultado expressa uma média ponderada, onde a concentração final terá um resultado aproximado mais próximo da solução com maior volume.

Além disso, podemos resolver esta questão empregando outras fórmulas também.

Outras fórmulas para cálculos que envolvem mistura de solução sem reação química

Para cada solução, temos o volume e sua concentração em quantidade de matéria. Sendo assim, vamos aplicar estes números nas seguintes fórmulas:

n1 = M1 x V                                  n2 = M2 x V

n1 = 0,1 x 0,2                               n2 = 0,4 x 0,3

n1 = 0,02 mols                              n2 = 0,12 mols

Em seguida, vamos somar o número de mols das soluções: 0,02 + 0,12 = 0,14 mols.

Por fim, podemos aplicar a fórmula de concentração em quantidade de matéria:

fórmula de concentração em quantidade de matéria

Resultando em 0,28 mol/L.

Exemplo 3 de mistura de solução sem reação química

Temos uma solução de 200 ml de HCl a 0,2 g/L, com 300 ml do mesmo ácido a 0,3gl/L. Determine qual será a concentração final da solução.

Solução 1 Solução 2 Solução final
0,2 g/L 0,3 g/L Cf = ?
200 ml = 0,2L 300 ml = 0,3L Vf = 0,2 + 0,3 = 0,5

Inicialmente, vamos aplicar a fórmula da concentração:

C1 x V1  +  C2 x V2  = Cf x Vf

0,2 x 0,2  +  0,3 x 0,3  =  Cf x 0,5

0,04  + 0,09 =  Cf x 0,5

0,13 = Cf x 0,5

Portanto, temos que:

mistura de solução sem reação química - equação4

 

 

Resultando em 0,26 mol/L.

Íon comum

Nas misturas de solutos diferentes, podemos perceber que eles não reagem entre si, ocorrendo diluição entre as concentrações. Devemos observar que os solutos apresentam algo em comum, como um elemento que pertence a ambos os solutos, sendo nesse caso, chamado de íon comum.

Quando ocorrer íon comum, os solutos não reagem. Sendo assim, devemos calcular quanto de cada soluto diluiu. Por fim, como resultado final, teremos uma diminuição das concentrações de cada um dos solutos.

O que significa diluir?

Diluir é tornar menos concentrado através da adição de solvente ou a retirada de soluto. Quando aumentamos a concentração, aumentamos a quantidade de volume ou da massa, através da adição de soluto ou a retirada de solvente.

Na diluição, adicionamos solvente a uma solução, sem alterar a quantidade de soluto. Assim, devemos conhecer sua concentração antes da adição do solvente e o resultado final após a adição do solvente. Dessa forma, podemos utilizar a seguinte fórmula:

Mi x Vi = Mf x Vf

Vamos ver um exemplo?

1) Temos uma solução de NaCl a 2 mol/L e 100 ml, e uma solução de C6H12O6 a 0,5 mol/L e 200 ml.

As 2 soluções não se misturam. Assim, devemos calcular separadamente suas concentrações por meio da fórmula:

NaCl: M = 2 mol/L e volume = 100 ml = 0,1 L

M1 x V1 = Mf x Vf

2 x 0,1 = Mf x 0,3

0,2 = Mf x 0,3

equação 3

Resultando em 0,67 mol/L.

C6H12O6:  M = 0,5 mol/L e volume = 200 ml = 0,2L

M1 x V1  = Mf  x Vf

0,5 x  0,2 = Mf x 0,3

0,1 = Mf x 0,3

equação 4

Resultando em 0,33 mol/L.

Podemos observar que na diluição ocorre aumento do volume e diminuição das concentrações.

Vamos fazer mais um exemplo?

2) Calcular a concentração final na reação entre NaCl e BaCl2, onde temos:

NaCl          +  BaCl2         →

v=100ml       v= 400ml        vf = 500ml

C=10g/L      C= 20g/L         CNaCl=?    CBaCl2=?

Como temos íon comum, a reação não ocorre. É por isso que não representamos o restante da reação acima, pois teremos que calcular as concentrações separadamente. Dessa forma, temos:

NaCl:

Ci x Vi = Cf x Vf

10 x 100 = Cf x 500

Cf = 2g/L

BaCl2:

Ci x Vi = Cf x Vf

20 x 400 = Cf x 500

Cf= 16g/L

Por fim, veja a aula abaixo para aumentar seus conhecimentos em mistura de solução sem reação química:

Agora, vamos fazer mais alguns exercícios para reforçar o conteúdo de mistura de solução sem reação química:
01. (UFAM) Dois litros de solução aquosa sacarose de concentração 50 g/L foram adicionados a 6 litros de solução aquosa de cloreto de sódio (NaCl) de concentração 2 mols/L. Qual a concentração do açúcar e do sal na solução final?

a) 25,0 g/L; 3,0 mol/L

b) 0,2 Kg/L; 3,0 mol/L

c) 12,5 g/L; 1,5 mol/L

d) 25,0 g/L; 1,5 mol/L

e) 12,5 g/L; 3,0 mol/L

02. (Uerj) Para estudar os processos de diluição e mistura foram utilizados, inicialmente, três frascos contendo diferentes líquidos. A caracterização desses líquidos é apresentada na ilustração abaixo.

mistura de solução sem reação química - exercicio

A seguir, todo o conteúdo de cada um dos frascos foi transferido para um único recipiente. Considerando a aditividade de volumes e a ionização total dos ácidos, a mistura final apresentou uma concentração de íons H+, em mol×L1, igual a:

a) 0,60

b) 0,36

c) 0,24

d) 0,12

03. (UFRN-RN) 150 mL de ácido clorídrico (HCℓ) de molaridade desconhecida são misturados a 350 mL do mesmo ácido a 2 M, dando uma solução de 2,9 M. Qual a molaridade do ácido inicial?

a) 3,0

b) 4,0

c) 5,0

d) 2,37

04. (UEL) – Misturam-se 200 ml de solução de hidróxido de potássio de concentração 5g/L com 300 ml de solução da mesma base com concentração 4g/L. A concentração em g/L da solução final vale:

a) 0,5

b) 1,1

c) 2,2

d) 3,3

e) 4,4

05. (UFRGS) – O volume, em mililitros, de uma solução de 0,5 mol/L de AgNO3 necessário para preparar 200 mililitros de uma solução 0,1 mol/L desse sal é igual a

a) 10.

b) 20.

c) 25.

d) 40.

e) 50.

06. (FUC-MT) – Na diluição de uma solução, podemos afirmar que:

a) A massa do solvente permanece constante.

b) A massa do soluto permanece constante.

c) O volume da solução permanece constante.

d) A molaridade da solução permanece constante.

e) A molaridade da solução permanece constante.

Gabarito: 1. C; 2. C; 3. C; 4. E; 5. D; 6. B.

Sobre o(a) autor(a):

Texto elaborado por Roseli Prieto, professora de Química e Biologia da rede estadual de São Paulo. Já atuou em diversas escolas públicas e privadas de Santos (SP). É Gestora Ambiental e Especialista em Planejamento e Gestora de cursos a distância.