Material 6 - Concentrações de Soluções

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Material 6 – Concentração de Soluções 
Professor Frank Pereira de Andrade 
Universidade Federal de São João Del Rei 
Campus Centro Oeste Dona Lindu (CCO/UFSJ) 
 
CONCENTRAÇÕES DE SOLUÇÕES 
Neste curso, trabalharemos com soluções aquosas, onde temos um soluto que é 
dissolvido ou solubilizado em um determinado volume de água (solvente). A 
“CONCENTRAÇÃO” nos diz respeito sobre quanto temos de um determinado soluto 
num dado volume de solução. 
Neste sentido, o conceito de “CONCENTRAÇÃO” está relacionado à quantidade de 
soluto (expressa de diversas maneiras), sobre um determinado volume (geralmente de 
solução, mas podendo ser de solvente também). 
 
1 – CONCENTRAÇÃO COMUM – “C” 
 
C 
 
 
 onde “m” = massa do soluto e “V” = volume, em litro, da solução. 
Observe que o resultado da concentração é expresso em g/L. Contudo, esta unidade é 
a mesma que mg/mL. 
 
Exemplos: 
1) Adiciona-se 100 g de NaCl em um balão volumétrico de 250 mL e completa-se o 
volume com água. Qual é a concentração da solução? 
 
2) Qual foi a quantidade utilizada de soluto para preparar 50 mL de uma solução 10 
g/L? 
 
2 – MOLARIDADE OU CONCENTRAÇÃO MOLAR – “M” ou “Mx” 
 
M 
 
 
 onde “n” = quantidade de matéria do soluto e “V” = volume, em litro, da 
solução. 
Observe que o resultado da concentração é expresso em mol/L. Contudo, esta unidade 
é a mesma que mmol/mL. Adicionalmente, pode-se expressar mol/L como M. Assim, 
uma solução 1,0 mol/L é a mesma coisa que 1,0 M, que é a mesma coisa que 1,0 
mmol/mL. 
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Exemplos: 
1) Dissolveu-se 1,71 g de açúcar (C12H22O11 ; MM = 342 g/mol) em água até completar 
200 mL de solução. Qual é a concentração comum e a concentração molar da 
solução? 
 
2) Calcule a concentração molar do etanol em uma solução aquosa que contém 2,30 g 
de C2H5OH (MM = 46,07), em 3,5 L de solução. 
 
3) Descreva a preparação de 2,0 L de BaCl2 0,108 mol/L (a), a partir do cloreto de 
bário dihidratado (MM = 244,3) e de 500 mL de cloreto 0,0740 mol/L (b), a partir 
do sal hidratado. 
 
 
3 – MOLALIDADE OU CONCENTRAÇÃO MOLAL – “m” 
 
 
 
 
 onde “n” = quantidade de matéria do soluto e “m” = volume, em Kg, do 
solvente. 
 
4 – COMPOSIÇÃO PERCENTUAL 
 
É a quantidade (em massa ou volume) do soluto em 100 g ou 100 mL de solução. 
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 Percentual em massa (m/m) ou percentual em peso = 
 o o u o
 o u o
 
 
Exemplo: 37% m/m = 37 g de soluto em 100 g de solução. 
 
 Percentual em volume (v/v) = 
 o u o o u o
 o u o
 
 
Exemplo: 37% v/v = 37 mL de soluto em 100 mL de solução. 
 
 Percentual em massa/volume (m/v) = 
 o o u o
 o u o
 
 
Exemplo: 37% m/V = 37 g de soluto em 100 mL de solução. 
 
Exemplos: 
1) Qual é a concentração comum e a concentração molar de uma solução 50 % m/v 
de NaOH (MM = 40)? 
 
2) Um estudante transferiu 2,495 g de sulfato de cobre penta-hidratado (MM = 249,5) 
para um balão de 50 mL e ajustou o volume com água destilada. Calcule a 
concentração comum, percentual e molar da solução, em termos de sulfato de 
cobre (MM = 159,5). 
 
5 – PARTES POR MILHÃO (ppm) e PARTES POR BILHÃO (ppb) 
 
Para soluções muito diluídas, é conveniente expressar as concentrações em termos de 
partes por milhão(ppm) ou partes por bilhão (ppb). 
 
 ppm = 
 o o u o
 o u o
 que é exatamente o mesmo que: 
 o o u o 
 o u o u o 
 = 
 o o u o 
 o u o u o 
 
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Exemplo: 37 ppm = 37 mg de soluto em 1,0 L de solução = 37 µg de soluto em 1,0 
mL de solução. 
 
 ppb = 
 o o u o
 o u o
 que é exatamente o mesmo que: 
 o o u o 
 o u o u o 
 = 
 o o u o 
 o u o u o 
 
 
Exemplo: 37 ppb = 37 µg de soluto em 1,0 L de solução = 37 ng de soluto em 1,0 mL 
de solução. 
 
Exemplos: 
1) Qual é a concentração molar de uma solução 0,4 ppb de Hg (MM = 200,5). 
 
2) Sabendo que um analista transferiu 0,00213 g de nitrato de alumínio (MM = 213), 
determine a concentração molar do sal e a concentração molar de nitrato (MM = 
62) 
 
3) Qual é a molaridade de K+ (MM = 39,1) em uma solução que contém 63,3 ppm de 
K3Fe(CN)6 (MM = 323,3)? 
 
6 – NORMALIDADE (N) 
 
N 
 
 
 ou N 
 
 
 ou N 
 - 
 
 onde “eq”, “n° eq” e “eq-g” = equivalente-grama do 
soluto e “V” = volume, em litro, da solução. 
Observe que o resultado da concentração é expresso em eq/L. Contudo, esta unidade 
é a mesma que meq/mL. Assim, uma solução 1,0 eq/L é a mesma coisa que 1,0 
meq/mL. 
 
 EQUIVALENTE – GRAMA: É a massa necessária de uma substância que, em 
solução, libera 1,0 mol de H3O
+ ; OH– ou elétrons. 
 
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EXEMPLOS: 
1) Calcule o equivalente-grama para os seguintes reagentes: 
a) HCl (MM = 36,5) 
b) H2SO4 (MM = 98) 
c) NaOH (MM = 40) 
d) Ca(OH)2 (MM = 74) 
e) H3PO4 (MM = 98) 
f) FeCl3 (MM = 162,5), Fe
3+ → Fe2+ 
g) KMnO4 (158) , MnO4
– → Mn2+ 
2) Quafl é a massa de KOH (MM = 56) necessária para preparar 250 mL de uma 
solução 0,5N? 
 
3) Qual é a molaridade de uma solução 0,1 N de ácido sulfúrico (MM = 98)? 
 
7 – DENSIDADE 
 
 
 
 
 onde “m” = massa da solução e “V” = volume da solução. 
Observe que densidade é diferente de concentração, pois trata-se da massa que uma 
dada solução apresenta. 
Exemplo: D = 2,0 g/mL significa que 1,0 mL de solução pesa 2 g. 
 
EXEMPLOS: 
 
1) Calcule a concentração molar de HNO3 (63 g/mol) em uma solução com D = 1,42 
g/mL e 70,5% em HNO3. 
 
8 – p-FUNÇÕES ou p-VALOR 
 
– log [ ] e pX = – log [X] , onde [ X ] = concentração molar da substância “X” em 
equilíbrio. 
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EXEMPLOS: 
 
1) Calcule o p-valor para cada íon presente em uma solução que é 2,0 x 10–3 mol/L em 
NaCl. 
 
2) Calcule o pH e pCl para uma solução 0,01 mol/L em HCl. 
 
3) Calcule o pH , pCl e pNa para uma solução 0,01 mol/L em HCl e 0,04 mol/L em 
NaCl. 
4) Calcule a concentração de H3O
+ de uma solução pH 2,0. 
 
5) Calcule a concentração de Na+ de uma solução pNa 3,5. 
 
9 – DILUIÇÕES 
 
C1V1 = C2V2 , onde “C1”= concentração inicial ; “V1” = volume inicial ; “C2”= 
concentração final e “V2” = volume final. 
 
 
 
EXEMPLOS: 
1) Descreva como preparar 100 mL de uma solução 3,0 M a partir de uma solução 12 
M. 
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2) Descreva como preparar 25 mL de uma solução 1,0 M de NaOH a partir de uma 
solução 50 % m/v. MMNaOH = 40. 
 
3) Descreva como preparar 100 mL de ácido clorídrico 6,0 mol/L a partir de uma 
solução P.A. , que possui D = 1,18 e 37 % em HCl (MM = 36,5). 
 
4) (Adaptado da 1ª prova aplicada no 1º semestre de 2016) Uma solução 18% p/v 
em hidrogenofosfato de sódio heptahidratado (MM = 268 g/mol) é indicada no 
preparo intestinal para colonoscopia ou demais propósitos que necessitam de 
esvaziamento intestinal. A respeito dessa solução, faça o que se pede: (respostas 
com uma ou nenhuma casa decimal). 
 
a) Determine a quantidade (em mg)de sódio (MM = 23 g/mol) presente em cada 100 
mL dessa solução. 
b) Após misturar 15 mL da solução com água suficiente para que o volume final seja 
de 250 mL, determine a concentração molar em termos de hidrogenofosfato de 
sódio (MM = 142 g/mol). 
c) Após a diluição mencionada na letra “b”, determine a concentração, em ppm, de 
fósforo (MM = 31 g/mol). 
 
PROVA APLICADA NO SEGUNDO SEMESTRE DE 2015: 
1 – Foram solicitados a três estudantes que preparassem as seguintes soluções: 
 
Estudante A 100 mL de ácido nítrico 0,001 mol/L 
Estudante B 150 mL de ácido nítrico 0,001 mol/L 
Estudante C 250 mL de tampão de pH = 3,00 
Estudante D 50 mL de ácido clorídrico 0,001 mol/L 
 
a) Qual solução apresenta maior pH, a do estudante A ou B? 
 
b) Qual solução apresenta maior concentração de íons hidrônio, a do estudante A ou C? 
 
c) Qual solução apresenta menor concentração de íons hidrônio, a do estudante A ou D? 
 
d) Qual é o pH da mistura total das soluções preparadas pelos estudantes A e B? 
 
 
Baseado nas informações ao 
lado, faça o que se pede, apresentando 
as devidas justificativas. 
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2 – Uma estudante pesou 2,45 g de dicromato de potássio em um béquer e, após 
transferir para um balão volumétrico de 500 mL, completou o volume com água. Na 
bancada, havia outro recipiente com 250,0 mL de uma solução 0,1 N de dicromato de 
potássio. Baseado nessas informações, faça o que se pede? Massa Molar do Dicromato de 
potássio = 294 g/mol. icro o → 2 Cr3+ 
 
a) Qual das duas soluções é a mais concentrada: a preparada ou a da bancada? A 
resposta deve conter os cálculos e a resposta final com quatro casas decimais. 
 
b) Por descuido, a estudante misturou as duas soluções. Qual é a concentração molar da 
solução resultante? Expresse a resposta com quatro casas decimais. 
 
3 – a) Sabe-se que o pH do estômago varia de 1,50 a 2,00 devido à presença do ácido 
muriático (ácido clorídrico). Se fosse possível coletar 200 mL dessa solução, e assumindo 
um pH = 2,00, qual seria a quantidade (em mg) de bicarbonato de sódio necessária para 
neutralizar todo o ácido? Expresse a resposta sem casa decimal. MMbicarbonato de sódio = 84 
g/mol ; bicarbonato de sódio = eletrólito forte. 
b) Uma pessoa A solubilizou exatamente a mesma massa calculada no item anterior em 
um copo com 200 mL de água, enquanto uma pessoa B solubilizou a mesma massa em um 
copo com 500 mL de água. Em seguida, as duas pessoas adicionaram o conteúdo à solução 
ácida. Determine pNa das duas soluções, antes de adicioná-las à solução ácida, e explique 
sobre qual delas foi mais eficiente em neutralizar o ácido. Expresse a resposta com duas 
casas decimais. 
 
4 – Um estudante A transferiu 2,0 mL de uma solução de NaOH 50% m/v para um bequer 
de 500 mL e completou o volume com água destilada. Considere MMNaOH = 40 g/mol. 
Outro estudante (B) transferiu 1,5 mL de uma solução de ácido nítrico P.A. para um balão 
de 250 mL e completou com água destilada. No rótulo do ácido nítrico P.A. encontram-se 
as seguintes informações: Densidade = 1,4 g/mL ; % em massa = 70 e Massa molar = 63 
g/mol. Qual estudante preparou a solução mais concentrada? 
 
Material 6 – Concentração de Soluções 
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5 – a) Um estudante recebeu a seguinte solicitação: precipitar todo Cu2+ presente em um 
frasco de 250 mL contendo Sulfato de cobre(II) 0,020 mol/L. O estudante sabia que o Cu2+ 
precipita na forma de hidróxido de cobre(II) e então preparou um pouco de solução de 
hidróxido de amônio 17,5% m/v. Qual é o volume exato da solução básica que o estudante 
deve empregar para atender à solicitação? DADOS: = 35 g/mol. 
 
b) Sabendo que a solução de sulfato de cobre do item anterior foi preparada a partir do 
sulfato de cobre penta-hidratado (MM = 178 g/mol), diga qual foi a massa empregada 
para prepara a solução. Forneça a resposta com três casas decimais. 
 
6 – Um estudante necessita preparar 50 mL de uma solução de nitrato de níquel(II) 0,01 
mol/L. Sabendo que no laboratório há apenas o sal hexahidratado (MM = 291 g/mol), faça 
o que se pede: Considere a massa molar do nitrato de níquel(II) = 183 g/mol. 
 
a) Qual é a massa que o estudante deve pesar do sal hidratado para preparar a solução 
mencionada? 
 
b) Forneça a concentração da solução preparada em termos de % m/v de nitrato de 
níquel(II). 
 
c) Determine a concentração molar de nitrato de níquel(II), de nitrato e de níquel(II), da 
solução preparada. 
 
 
PROVA APLICADA NO PRIMEIRO SEMESTRE DE 2015: 
1 – Uma estudante pesou 4,30 g de sulfato de cálcio di-hidratado em um béquer e, após 
transferir para um balão volumétrico de 250 mL, completou o volume com água. Na 
bancada, havia outro recipiente com 250,0 mL de uma solução 1,36% m/v de sulfato de 
cálcio anidro. Por descuido, a estudante misturou as duas soluções. Qual é a concentração 
molar da solução resultante. Expresse a resposta em termos de concentração molar de 
sulfato de cálcio com UMA CASA DECIMAL. MASSAS MOLARES – g/mol: Sal anidro = 136 ; 
Sal hidratado = 172. 
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2 – (PERITO – 2013 – adaptado) a) Da leitura do rótulo de um frasco de ácido nítrico 
concentrado comercial PA, são obtidas as seguintes informações: Densidade = 1,4 g/mL ; 
% em massa = 70 e Massa molar = 63 g/mol. A partir dessas informações, calcule 
concentração molar do ácido concentrado. Expresse o resultado final com uma casa 
decimal. 
 
b) Após transferir 5,0 mL da solução do ácido concentrado para um balão volumétrico de 
500 mL e ajustar o volume com água destilada, diga qual é o pH da solução resultante. 
Expresse o resultado final com duas casas decimais. 
 
 
PROVA APLICADA NO SEGUNDO SEMESTRE DE 2014: 
1 – a) Um estudante recebeu a seguinte solicitação: precipitar todo Cu2+ presente em um 
frasco de 250 mL contendo Sulfato de cobre(II) 0,020 mol/L. O estudante sabia que o Cu2+ 
precipita na forma de hidróxido de cobre(II) e então preparou um pouco de solução de 
hidróxido de amônio 17,5% m/v. Qual é o volume (em mL) exato da solução básica que o 
estudante deve empregar para atender à solicitação? DADOS: = 35 g/mol. 
 
b) Sabendo que a solução de sulfato de cobre do item anterior foi preparada a partir do 
sulfato de cobre penta-hidratado (MM = 178 g/mol), diga qual foi a massa (em mg) 
empregada para prepara a solução. Forneça a resposta com uma casa decimal. 
 
2 – a) Uma estudante pesou 238 mg de cloreto de cobalto(II) hexa-hidratado em um 
béquer e, após transferir para um balão volumétrico de 100 mL, completou o volume com 
água. Na bancada, havia um recipiente com 400,0 mL de uma solução 0,130% m/v de 
cloreto de cobalto(II) anidro. Por descuido, a estudante misturou as duas soluções. Qual é 
a concentração molar da solução resultante. Expresse a resposta em termos de 
concentração molar de cloreto de cobalto(II) com DUAS CASAS DECIMAIS. MASSAS 
MOLARES – g/mol: Sal anidro = 130 ; Sal hidratado = 238. 
 
 
 
 
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2) (a) Determine a concentração molar e o p-valor dos íons permanganato, 
carbonato, sódio e potássio, presente em 100 mL das soluções abaixo. Estas 
soluções foram preparadas através da dissolução de 790 mg de permanganato de 
potássio em um recipiente de 500 mL e de 265 mg de carbonato de sódio em um 
recipiente de 250 mL. 
b) Diga o nome da vidraria de 500mL e de 250 mL empregado para preparar as 
soluções. 
 
MASSAS MOLARES – g/mol 
 
C = 12 
K = 39,1 
Mn = 54,9 
Na = 23 
O = 16