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Fundamentos de Química Industrial Docente: Profª Msc. Graziele de Araújo Carvalho Lauro de Freitas, 2023 Serviço Nacional de Aprendizagem Industrial Calculo de concentração e Preparo de soluções Solução é uma mistura homogênea de uma ou mais substâncias A substância presente em maior quantidade é denominada solvente Outras substâncias na solução são conhecidas como soluto e dizemos que estão dissolvidos no solvente CONCENTRAÇÃO de uma solução: indica a quantidade de soluto está dissolvido em um volume particular de solução! Concentração de Soluções ▪ O conceito concentração é amplamente usado em nosso cotidiano; ▪ A concentração nada mais é do que a relação entre a massa do soluto (o que está dissolvido) e o volume da solução; ▪A concentração de uma solução indica a quantidade de soluto está dissolvido em um determinado volume de solução. Concentração de Solução Quantidade de Sal : 20g Quantidade de solução: 4 L Quantidade de Sal : 40g Quantidade de solução: 10 L C= 20g 4L C= 40g 10 L = 5 g. L- = 4 g. L - Concentração de Solução • Expressa em diferentes unidades: A água do mar, em média, apresenta uma concentração de NaCl (cloreto de sódio) de 40 g L-1 gramas por litro (g L-1 ) (número de mol) de uma substância em um determinado volume de solução usando a unidade mol L-1: molaridade 1 litro de solução (não de solvente) temos 40 g de NaCl Porcentagem: % peso/peso (% p/p = massa em g de soluto por 100 g de solução) Porcentagem: % peso/volume (% p/v = massa em g de soluto por 100 mL de solução). Concentração de Soluções : concentração mínima de 4 % p/p SOLUÇÕES AQUOSAS COMERCIAIS: hipoclorito de sódio (NaClO) e outras substâncias: água sanitária: 2,0 e 2,5 % de p/p de cloro ativo Soluções comerciais? Concentração Comum (C) É a razão entre a massa, em gramas, do soluto (m1) e o volume, em litros (V), da solução. unidade: grama/litro (Concentração em g/L) EXEMPLO 1: Uma solução foi preparada dissolvendo-se 4 g de hidróxido de sódio (NaOH) em 2 litros de água. Qual a concentração em g.L- ? m de NaOH = 4 g V de solução= 2 L C= 4g / 2 L C = 2 g.L- EXEMPLO 2: Uma solução de hidróxido de sódio (NaOH) possui 200 mg desse sal em 400 mL de solução. Qual a concentração em g.L- ? m = 200 mg = 0,2 g V = 400 mL = 0,4 L C= 0,2 g / 0,4 L C= 0,5 g.L- EXEMPLO 3: m de soluto: 20 g V de solução: ? 1L -------- 1000 mL 400 L--------- X X= 400.000 L 0,05 g/L = 20 / v V= 400 LV= 20 g/ 0,05 g/L Dissolve-se 20 g de sal de cozinha em água. Qual será o volume da solução, sabendo-se que a sua concentração é de 0,05 g/L? Densidade de uma solução É a razão entre a massa da solução e o volume (V), da solução. unidades: g L-1; g mL-1; mg (m3 ) -1 Não confundir: Massa do soluto Volume da solução Massa da solução Volume da solução ATENÇÃO!!! É a razão entre o no de mols do soluto (n1) e o volume, em litros (V), da solução. unidades: mol por litro ou M Concentração em mol L-1 (M) Uma solução de H2SO4 contém 0,75 mols desse ácido num volume de 2500 cm 3 de solução. Qual a concentração em mol L-1 ? Solução: n1 = 0,75 mol ; V = 2500 mL = 2,5 L M = n1 / V = 0,75 / 2,5 = 0,3 mol/L ou 0,3 M EXEMPLO 4: M = massa de soluto; MM = massa molar do soluto; V= volume de solução Indica a relação entre a massa de uma dada substância e a massa total da amostra! O ÁCIDO CLORÍDRICO CONCENTRADO É COMERCIALIZADO COM UMA FRAÇÃO PERCENTUAL EM MASSA DE 37 %. ISSO SIGNIFICA QUE EM 1 Kg DE SOLUÇÃO TEMOS 370g DE HCl: ESSA FRAÇÃO PERCENTUAL EM MASSA, MUITAS VEZES É DENOMINADA TÍTULO. Grau de pureza de um reagente Título em massa (τm) Relação entre a massa do soluto presente em uma amostra dessa solução e a massa total dessa amostra de solução. (adimensional) O título pode ser expresso em porcentagem, nesse caso é chamado de porcentagem em massa Exemplo: uma solução com título igual a 0,25 apresenta uma porcentagem em massa do soluto de 25% Título em massa (τm) Considere a adição de 10g de açúcar a 90g de água, com agitação até a dissolução total do açúcar. Título: t = 10 / 90 = 0,1111111111 Porcentagem em massa: t = 10 / 90 = 0,1111111111 x 100 = 11,11% Título em volume (τv) Relação entre o volume do soluto presente em uma amostra dessa solução e o volume total dessa amostra de solução. (adimensional) O título pode ser expresso em porcentagem, nesse caso é chamado de porcentagem em volume Exemplo: uma solução aquosa com título igual a 0,25 apresenta uma porcentagem em volume do soluto de 25% Título em volume (τv) Considere um litro de vinagre (solução aquosa de ácido acético), o qual apresenta 55 mL de ácido acético. Calcule o título em volume e a porcentagem em volume do ácido acético nesse vinagre. Revisão de concentração de soluções 40g do sal CaBr2 são dissolvidos em água, formando um volume de 200 mL de solução. Determine, apresentando os respectivos cálculos: a) A concentração da solução em g L-1. C = 40/0,2 = 200 g L-1 b) A concentração da solução em mol L-1. n = m/MM = 40/200 = 0,2 mol C = n / V = 0,2/0,2 = 1 mol L-1 c) A massa de solução utilizada, sabendo que o título em massa desta solução é de 20%. t = m sal / m solução = 0,2 =40 / m solução m solução = 40/0,2 = 200 g m água = m solução – m sal = 200 – 40 = 160 g massa da água na solução Revisão de concentração de soluções Nas salinas, o cloreto de sódio (NaCℓ) é obtido pela evaporação da água do mar. Sabendo que a concentração de NaCℓ na água do mar é 25 g/L, determine o volume de água do mar que deve ser evaporado completamente para a produção de 1 kg de NaCℓ sólido? Apresente o cálculo. a) 0,04 L; b) 25 L; c) 20 L; d) 15 L. e) 40 L; Medida de volume de líquidos. A medida de volume do líquido é feita comparando-se o nível do mesmo com os traços marcados na parede do recipiente. A leitura do nível para líquidos transparentes deve ser feita na parte inferior do menisco, estando a linha de visão H do operador PERPENDICULAR à escala graduada para evitar erros de paralaxe. Erro de paralaxe é um erro que ocorre pela observação errada na escala de graduação causada por um desvio optico causado pelo ângulo de visão do observador! Pipeta volumétrica Pipeta graduada Balão volumétrico https://www.youtube.com/watch?v=5ea5kDLEmlg Preparo de Soluções https://www.youtube.com/watch?v=5ea5kDLEmlg Diluição de Soluções Em laboratório... O fator de diluição é frequentemente expresso usando expoentes, 1: 100 (10-2) 1:1000 (10-3) e assim por diante. Diluição seriada Uma diluição seriada é uma técnica na qual se realizam várias diluições progressivas. Inicia com a solução mais concentrada chegando a soluções menos concentradas, amplificando o fator de diluição rapidamente. Diluição de Soluções Diluindo-se 100 mL de solução de cloreto de sódio de concentração igual a 15 g/L ao volume final de 150 mL, qual será a nova concentração? Ci.Vi = Cf. Vf 15 g/L . 100 mL = Cf . 150 mL 1500g/L .mL = Cf. 150 mL Cf = 1500 g/L .mL = 10 g/L 150 mL Resposta: C2 = 10 g/L