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INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIAS E TECNOLOGIA – RO – CAMPUS JI-PARANÁ – QUÍMICA – CONCENTRAÇÃO DAS SOLUÇÕES – 2º ANO. PROF.: Nilson dos Reis de Oliveira Novaes – Revisão: Concentração das Soluções – RECORDANDO Uma solução é uma mistura homogênea em que há um soluto (em menor proporção) dissolvido em um solvente (em maior proporção). Na maioria das soluções, a água é o solvente. Podemos expressar a quantidade de soluto dissolvido em certa quantidade de solvente. A isso chamamos “concentração de uma solução”. CONCENTRAÇÃO DAS SOLUÇÕES. CONCENTRAÇÃO COMUM (C) representa a quantidade de soluto, em gramas, presente em cada 1 litro de solução. Fórmula: 𝐶 = 𝑚1(𝑔) 𝑉(𝐿) OBS: unidade da concentração comum: g/L (gramas por litro) Imagine que uma determinada solução foi preparada dissolvendo-se 8,0g de Cu(NO3)2 em 400ml de água. Desse modo, identificamos que: m1 = 8,0g e que V = 0,4L (400ml). Usando a fórmula 𝐶 = 𝑚1 𝑉 teremos: 𝐶 = 8,0 0,4 𝐶 = 20 𝑔/𝐿 Logo a concentração dessa solução será de 20g/L. CONCENTRAÇÃO MOLAR (𝜇) representa a quantidade de soluto, em mols, presente em cada 1 litro de solução. Pode ser chamada também de molaridade ou concentração em quantidade de matéria. Fórmulas: 𝜇 = 𝑛1(𝑚𝑜𝑙) 𝑉(𝐿) ou ainda μ = m1 M1×V OBS: unidade da concentração molar: mol/L (mols por litro) Se considerarmos que uma solução foi preparada pela dissolução de 4,0g de NaOH em 100ml de água, identificamos que: m1 = 4,0g e que V = 0,1L (100ml). Assim, utilizando a fórmula μ = m1 M1×V e sabendo-se que a massa molar do NaOH (M1) é 40g/mol, teremos: μ = 4,0 40×0,1 μ = 1,0 mol/L Logo, a molaridade dessa solução é 1,0 mol/L. Em que: 𝜇 – Concentração molar. n1 – número de mols do soluto. V – volume da solução (em litros). m1 – massa do soluto na solução (em gramas). M1 - massa molar do soluto (g/mol). Em que: C – concentração comum m1 – massa do soluto (em gramas) V – volume da solução (em litros) TÍTULO EM MASSA expressa a relação entre massa do soluto e massa da solução. Fórmulas: 𝝉 = 𝒎𝟏 𝒎 ou ainda 𝝉 = 𝒎𝟏 𝒎𝟏+𝒎𝟐 OBS: O Título em massa não possui unidade. Porém, 𝝉 x 100 = % de soluto, em massa, na solução. Por exemplo, em uma solução aquosa de ácido clorídrico (HCℓ) à 30% em massa, considera-se que a cada 100g de solução, 30g são de ácido clorídrico e 70g são de água. TÍTULO EM VOLUME expressa a relação entre volume do soluto e volume da solução. Fórmulas: 𝝉 = 𝑽𝟏 𝑽 ou ainda 𝝉 = 𝑽𝟏 𝑽𝟏+𝑽𝟐 OBS: O Título em volume não possui unidade. Porém, 𝝉(V) x 100 = % de soluto, em volume, na solução. Por exemplo, a gasolina vendida no postos de combustível do Brasil, deve possuir um teor máximo de 25% de álcool anidro. Logo, conclui-se que a cada 100ml dessa solução (mistura de gasolina-álcool), 25ml são de álcool e 75ml são de gasolina pura. DENSIDADE Expressa uma relação entre a massa da solução e o volume da solução. Fórmula: 𝑑 = 𝑚(𝑔) 𝑉(𝑚𝐿) OBS: unidade da densidade (mais utilizada): g/mL (gramas por mililitro) Exemplo: No preparo de uma solução, 30 gramas de nitrato de potássio (KNO3) foram dissolvidos em 300 g de água. Considerando-se que o volume da solução é igual a 300 mL, qual será a densidade dessa solução em g/mL? Dados: m1 (massa do soluto) = 30 g m2 (massa do solvente) = 300 g m (massa da solução) = (30 + 300)g = 330 g v (volume da solução) = 300 mL - Substituindo os valores na fórmula da densidade: 𝑑 = 𝑚 𝑣 temos: 𝑑 = 330 300 d= 1,1 g/mL Em que: 𝝉 – Título m1 – massa do soluto (em gramas) m – massa da solução (em grama) m2 – massa do solvente (em gramas) Em que: 𝝉 – Título V1 – volume do soluto (em gramas) V – volume da solução (em grama) V2 – volume do solvente (em gramas) Em que: d – densidade m – massa da solução (em gramas) V – volume da solução (em mililitros) RELAÇÕES ENTRE CONCENTRAÇÕES. Podemos estabelecer relações entre concentrações, com o objetivo de converter de um tipo de concentração para outro. Veja as principais relações entre as concentrações: 𝐂 = 𝛍 × 𝐌𝟏 𝐂 = 𝟏𝟎𝟎𝟎 × 𝐝 × 𝛕 𝛍 × 𝐌𝟏 = 𝟏𝟎𝟎𝟎 × 𝐝 × 𝛕 Exemplo: Para matar baratas utiliza-se uma solução de ácido bórico à 3,1% em massa. Qual é a concentração molar dessa solução, sabendo-se que a densidade da mesma é 1,0g/mL e massa molar ácido bórico é 62g/mol? Perceba que devemos fazer a conversão do percentual em massa, dado através do título, para a molaridade. Identificamos que o percentual em massa é 3,1%, logo o título é 0,031. Temos ainda a densidade d = 1,0 g/ml e a massa molar M1 = 62g/mol. Utilizando a fórmula 𝛍 × 𝐌𝟏 = 𝟏𝟎𝟎𝟎 × 𝐝 × 𝛕 temos: 𝛍 × 𝟔𝟐 = 𝟏𝟎𝟎𝟎 × 𝟏, 𝟎 × 𝟎, 𝟎𝟑𝟏 𝛍 = 𝟎, 𝟓 𝐦𝐨𝐥/𝐋 Logo, o percentual em massa de 3,1% corresponde à concentração molar de 0,5 mol/L para essa solução. PARTES POR MILHÃO (ppm) Expressa a quantidade de uma parte de soluto para 1 milhão (106) partes de solução. 1 Parte de Soluto ------------ 106 Partes de Solução Essa concentração é muito utilizada quando se tem uma quantidade de soluto muito pequena presente na solução. ppm ou Exemplo: A análise de 100mL de certa amostra de água revelou a presença de chumbo (Pb) na concentração de 20 ppm. Quantos gramas de chumbo estão presentes nessa amostra? Sabemos que ppm equivale à mg de soluto / L de solução, então pode-se montar a seguinte regra de três: 20 g de Pb ---------- 1,0 L amostra de água Logo, temos: 𝒙 = 𝟎, 𝟏 × 𝟐𝟎 x ---------- 0,1 L amostra de água * Então: 𝒙 = 𝟐 𝒎𝒈 𝒅𝒆 𝑷𝒃 *Note que 100 mL = 0,1 L Através dos cálculos chegamos à conclusão que nesse volume de 100mL dessa amostra de água tem-se 2 mg de chumbo. Para melhor compreensão de todo o conteúdo assista aos vídeos sugeridos: Concentração Comum, Densidade e Título: https://www.youtube.com/watch?v=0FiaUwO5MDg Concentração Molar: https://www.youtube.com/watch?v=XKD2OXaQjDg Percentual em Massa: https://www.youtube.com/watch?v=4lwebmB1znU Partes por Milhão: https://www.youtube.com/watch?v=NgwO7ZHTahk mg de soluto ---------- Kg de solução Relação entre C e 𝜇 mg de soluto ---------- L de solução Relação entre C e 𝝉 Relação entre 𝜇 e 𝝉 https://www.youtube.com/watch?v=0FiaUwO5MDg https://www.youtube.com/watch?v=XKD2OXaQjDg https://www.youtube.com/watch?v=4lwebmB1znU https://www.youtube.com/watch?v=NgwO7ZHTahk