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27/08/2013 1 Prof. Dr. Ricardo Erthal Santelli Unidades de Concentração de Soluções Química Analítica – IQA 121 Professor Titular – Departamento de Química Analítica – UFRJ 2 Tabela Periódica Tabela Periódica 4 SOLUÇÕES: misturas HOMOGÊNEAS de duas ou mais substâncias. Soluções aquosas: são as mais empregadas na Química Analítica. Qualquer solução é sempre composta por : SOLUTO: componente presente em MENOR proporção. SOLVENTE: componente presente em MAIOR proporção. Soluções 5 EXEMPLOS: HCl concentrado HCl 37 % (m/m) 37 g de HCl em 100 g de solução H2O HCl Soluções 6 EXEMPLOS: H2SO4 concentrado H2SO4 98 % (m/m) 98 g de H2SO4 em 100 g de solução H2SO4 H2O Soluções 27/08/2013 2 7 EXPRESSA A RELAÇÃO ENTRE O SOLUTO E O SOLVENTE Ex.: HCl 37 % e d = 1,19 g/mL Qual seria a % em m/v ? Qual o volume ocupado por 100 g de solução de HCl concentrado ? d = m / v v = m / d = 100 / 1,19 = 84 mL Unidades de Concentração de Soluções 8 37 g HCl - 84 mL x - 100 mL x = 44 g de HCl 44 g de HCl em 100 mL do ácido clorídrico concentrado HCl 44 % (m/v) HCl 44 % (m/v) = HCl 37 % Unidades de Concentração de Soluções 9 1) Título: expressa a concentração em gramas do soluto por cada litro de solução. Ex.: Qual o título de uma solução de HCl 44 % (m/v) Unidades de Concentração de Soluções 10 1) Título: expressa a concentração em gramas do soluto por cada litro de solução. Ex.: Qual o título de uma solução de HCl 44 % (m/v) 44 g - 100 mL x - 1000 mL x = 440 g HCl = 440 g/L HCl = 440 g L-1 HCl = 440 g L-1 = HCl 44 % (m/v) = HCl 37 % Unidades de Concentração de Soluções 11 2) Percentagem: expressa a concentração em gramas do soluto por cada: 100 g de solução % 100 mL de solução % (m/v) Unidades de Concentração de Soluções 12 3) Tipo 1 + n: expressa a relação de volumes de ácidos concentrados e água. Ex.: HCl 1 + 5 1 volume de HCl concentrado 5 volumes de água H2SO4 1 + 1 1 volume de H2SO4 concentrado 1 volume de água Unidades de Concentração de Soluções 27/08/2013 3 13 4) Molaridade (M) ou Formalidade (F): expressa a relação entre a quantidade do soluto em moles ou em fórmulas-grama por litro de solução. Ex.: H2SO4 1 M ( mol L -1 ) MM H2SO4 = 98 g/mol H2SO4 1 M = 98 g de H2SO4 em 1 L de solução H2SO4 1 F Unidades de Concentração de Soluções 14 5) Normalidade (N): expressa a relação entre a quantidade do soluto em equivalentes-grama por litro de solução. Equivalente-grama: massa da substância que equivale (reage) a 1 g de hidrogênio. Ex.: NaOH 0,1 N MM NaOH = 40 g/mol Unidades de Concentração de Soluções 15 O equivalente-grama de qualquer substância DEPENDE DA REAÇÃO Qual o equivalente-grama do NaOH ? NaOH + HCl NaCl + H2O NaOH equivale quimicamente a 1 g de hidrogênio Eq.g NaOH = MM / 1 = 40 g NaOH 0,1 N = NaOH 4 g/L Unidades de Concentração de Soluções 16 Qual o equivalente-grama do HCl ? NaOH + HCl NaCl + H2O HCl equivale quimicamente a 1 g de hidrogênio Eq.g HCl = MM / 1 = 37,5 g Unidades de Concentração de Soluções 17 Qual o equivalente-grama do H2SO4 ? NaOH + H2SO4 Na2SO4 + H2O H2SO4 equivale quimicamente a 2 g de hidrogênio Eq.g H2SO4 = MM / 2 = 98 / 2 = 49 g 2 NaOH + H2SO4 Na2SO4 + 2 H2O EQUIVALENTE-GRAMA SEMPRE REAGE COM EQUIVALENTE-GRAMA Unidades de Concentração de Soluções 18 6) Tipo – partes por milhão (ppm) 1 ppm 1 parte em 1 000 000 de partes Ex.: Solução de Cu2+ na concentração de 1 ppm 1 parte de íon cobre (II) em 1 000 000 partes de água Unidades de Concentração de Soluções 27/08/2013 4 19 1 g em 1 000 000 g 1 g em 1 000 kg 1 g em 1 ton g / ton mg / kg mg / L µg / g µg / mL Unidades de Concentração de Soluções 20 ppb = partes por bilhão ppt = partes por trilhão etc..... Unidades de Concentração de Soluções 21 Calcular os equivalentes-grama dos reagentes nas reações: Fe2(SO4)3 + NH4OH Fe(OH)3 + (NH4)2SO4 Pb(CH3COO)2 + K2CrO4 PbCrO4 + CH3COOK Cr2O7 2- + NO2 - + H+ Cr3+ + NO3 - + H2O MnO4 - + H2O2 + H + Mn2+ + O2 + H2O S2O3 2- + I2 S4O6 2- + I- Unidades de Concentração de Soluções 22 Exercícios 1) Qual a M e a N de uma solução de H2SO4 13 % quanto atua em uma reação de neutralização completa. Dado: d = 1,090 g/mL. M = no de moles por litro Vamos partir de 1 L desta solução e saber qual é a sua massa: d = m / v portanto: m = d v Unidades de Concentração de Soluções 23 m = d v = 1,090 g/mL x 1000 mL m = 1090 g de solução Como conhecemos a %, podemos calcular a massa de H2SO4 em 1 L da solução 13 g H2SO4 - 100 g de solução x - 1090 g x = 141,7 g de H2SO4 Unidades de Concentração de Soluções 24 Já sabemos que temos 141,7 g de H2SO4 por L de solução Qual a massa molecular do H2SO4 MM H2SO4 = 98 g / mol Então: 98 g - 1 mol 141,7 g - x x = 1,45 moles Unidades de Concentração de Soluções 27/08/2013 5 25 Temos 1,45 moles de H2SO4 em 1 L de solução Logo: H2SO4 = 1,45 M = 1,45 moles/L Unidades de Concentração de Soluções 26 Qual a N ? Qual o equivalente-grama do H2SO4 ? Reação ? De neutralização completa: 1 mol de H2SO4 equivale a 2 gramas de hidrogênio Eq. g do H2SO4 = MM / 2 = 49 g Unidades de Concentração de Soluções 27 49 g de H2SO4 - 1 Eq. g 141,7 g - x x = 2,89 Eq. g 2, 89 Eq. g em 1 L de solução H2SO4 = 2,89 N Unidades de Concentração de Soluções 28 2) Quantas gramas de K2SO4 são necessárias para preparar 50 mL de uma solução 0,2 N para reagir como: Ag+ + SO4 2- Ag2SO4 Unidades de Concentração de Soluções 29 2) Quantas gramas de K2SO4 são necessárias para preparar 50 mL de uma solução 0,2 N para reagir como: Ag+ + SO4 2- Ag2SO4 Eq. g do K2SO4 = MM / 2 = 174 / 2 = 87 g 87 g K2SO4 - 1 Eq g x - 0,2 x = 17,4 g de K2SO4 Unidades de Concentração de Soluções 30 17,4 g de K2SO4 - 1000 mL x - 50 x = 0,87 g de K2SO4 Unidades de Concentração de Soluções 27/08/2013 6 31 3) Ácido nítrico, sob certas condições, é capaz de oxidar Cuo a Cu2+ e liberar NO. Qual a normalidade de uma solução cuja concentração é 36,03 % (d = 1,225 g/mL) quando a mesma é usada para a dissolução do cobre ? Qual será a reação que ocorre ? HNO3 + Cu o + H+ Cu2+ + NO + H2O Unidades de Concentração de Soluções 32 HNO3 + Cu o + H+ Cu2+ + NO+ H2O Reação não está equilibrada Semi-reações: HNO3 + H + + e NO + H2O Cuo Cu2+ + e Unidades de Concentração de Soluções 33 HNO3 + 3 H + + 3 e NO + 2 H2O Cuo Cu2+ + 2 e Unidades de Concentração de Soluções 34 HNO3 + 3 H + + 3 e NO + 2 H2O x 2 Cuo Cu2+ + 2 e x 3 Somando: 2 HNO3 + 6 H + + 6 e + 3 Cuo 2 NO + 4 H2O + 3 Cu2+ + 6 e 2 HNO3 + 6 H + + 3 Cuo 2 NO + 4 H2O + 3 Cu 2+ Unidades de Concentração de Soluções 35 Mas qual a N do HNO3 ? HNO3 = 36,03 % e d = 1,225 g/mL Qual a massa de HNO3 em 1 L ? 36,03 g HNO3 - 100 g x - 1225 g da solução x = 441,4 g de HNO3 Unidades de Concentração de Soluções 36 Mas qual o Eq g do HNO3 ? Eq g HNO3 = MM / ? Unidades de Concentração de Soluções 27/08/2013 7 37 Mas qual o Eq g do HNO3 ? Eq g do HNO3 = MM / 3 = 63 / 3 = 21 g 1 Eq g - 21 g de HNO3 x - 441,4 g HNO3 x = 21 Eq g 21 Eq g / L HNO3 21 N Unidades de Concentração de Soluções
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