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Centro Universitário Jorge Amado Curso: Engenharia Disciplina: Química analítica Professor: Vanessa Monteiro CONCENTRAÇÃO ANALÍTICA Solução é uma mistura homogênea de duas ou mais substâncias. A espécie em menor quantidade em uma solução é chamada de soluto, e a espécie em maior quantidade é chamada de solvente. Concentração química de uma substância refere-se à quantidade de soluto contida em um dado volume ou massa de solução ou de solvente. A concentração (em qualquer unidade) é válida para qualquer quantidade da solução, independente da massa e do volume. Concentração comum Relação entre massa de soluto e volume de sua solução TH E N EX T/ CI D NaOH (aq) C = 80 g/L A solução preparada contém 80 g de soluto dissolvidos em 1,0 L de solução. C = 80 g/L 1 Introdução às expressões de concentração das soluções aquosas Concentração comum TH E N EX T/ CI D NaOH (aq) C = 80 g/L Expressa a massa de soluto presente num certo volume de solução. 1 Introdução às expressões de concentração das soluções aquosas Densidade de solução versus concentração comum Densidade: inclui a massa da solução. Concentração comum: inclui apenas a massa do soluto. 1 Introdução às expressões de concentração das soluções aquosas CONCENTRAÇÃO ANALÍTICA Unidades: g.L-1 Representa a massa de soluto expressa em gramas por volume da solução expresso em litro. mol.L-1 É o número de moles de uma substância por litro de solução. Uma porção de 100 mL água do mar contém 2,92 g de cloreto de sódio. Qual a concentração em mol.L-1 de NaCl no oceano? Na = 23 g.mol-1 e Cl = 35,5 g.mol-1 Concentração em quantidade de matéria TH E N EX T/ CI D TH E N EX T/ CI D TH E N EX T/ CI D Concentração em quantidade de matéria e outras expressões de concentração Relembrando... Mol É a quantidade de uma espécie química que contém 6,02 x 1023 partículas (átomos, moléculas, íons, elétrons, etc). Massa Molar (M ou MM) A massa em g de 1 mol da espécie química. Massa molar atômica Peso atômico Ex: 1 mol de H = 1,0079 g de H, 1 mol de Fe = 55,847g de Fe Massa molar molecular Ex: 1 mol de CO2 = 44,01 g de CO2 1 mol de H2O = 18,0158 g de H2O Concentração da solução Concentração Molar (Molaridade) Concentração da solução expressa em mols do soluto por litros do solvente. Solução 1 molar = 1 mol da substância / 1L de solução ou 1 molar = 1 mmol da substância / 1 mL )).Volume(L1MM(g.mol massa(g) Molaridade de solução )1MM(g.mol massa(g) n Densidade Densidade = massa da substância / volume Unidades: (g/mL) ou (g/cm3) ou (kg/L) Expressões de resultados analíticos: Relação m/m Amostras sólidas % analito = massa (g) analito x 100 massa (g) amostra Amostras líquidas Relação m/v % analito = massa (g) analito x 100 volume (mL) amostra Relação v/v % analito = volume (mL) analito x 100 volume (mL) amostra Título em massa Expressa a relação entre a massa de soluto e a massa de solução. 2 Concentração em quantidade de matéria e outras expressões de concentração Título em volume Expressa a relação entre o volume de soluto e o volume de solução. 2 Concentração em quantidade de matéria e outras expressões de concentração Porcentagem em massa e em volume Quando o título em massa é expresso em porcentagem, tem-se a porcentagem em massa do soluto na solução. 2 Concentração em quantidade de matéria e outras expressões de concentração Concentração entre “[ ]” é expressa em mol.L-1 e representa a concentração do analito no equilíbrio. Partes por milhão (ppm) gramas de substâncias por 1 milhão de gramas da solução ou mistura total. (1 ppm = 1 μg.g-1 ) Partes por bilhão (ppb) gramas de substâncias por 1 bilhão de gramas de solução ou mistura total. (1 ppb = 1 ng.g-1 ) Segundo a Organização Mundial da Saúde (OMS), o nível máximo aceitável para o ser humano é de 50 ppm de mercúrio no organismo. Encontre a concentração em mol.L-1 . Composição percentual a porcentagem de um componente em uma mistura ou solução é usualmente expressa como percentual massa/massa (% m/m) ou peso/peso (% p/p). Porcentagem em volume Quando o título em volume é expresso em porcentagem, tem-se a porcentagem em volume do soluto na solução. 2 Concentração em quantidade de matéria e outras expressões de concentração Exercícios 1. Calcular a massa em gramas em 1 mol de CaSO4.7H2O (Ca = 40,08; S = 32,06; O = 15,99; H = 1,01) R: 262,14 g/mol 2. Calcular o número de mols em 500 mg de Na2CO3. (Na = 22,990; C = 12,011) R: 0,0047 mol ou 4,7 x 10-3 mol 3. Quantos miligramas estão contidos em 0,250 mmol de Fe2O3? (Fe = 55,847) R: 39,923 mg55,847) R: 39,923 mg 4. Calcule a concentração , em g/L da solução obtida ao dissolver 4 g de cloreto de sódio em 50 cm3 de água? R: 80 g/L 5. O soro fisiológico contém 0,900 g de NaCl, em 100 mL de solução aquosa. Calcule a concentração do sal expressa em mol L-1 ? R: 0,15 mol L-1 Vamos exercitar mais.... 1.Um técnico de análises químicas precisa preparar uma solução de concentração 0,1 mol/L de NaOH em um balão volumétrico de 50 mL a) Qual a massa molar da base (g/mol) b) Qual a massa a ser pesada da base em gramas e em miligramas para preparar essa solução. M = 0,1 mol/L V = 50 mL ou 0,05 L NaOH solução. c) Será necessário preparar mais volume de solução (500 mL), quanto de base devo pesar para obter a mesma concentração de 0,1 mol/L 2. Um aditivo para radiadores de automóveis é composto de uma solução aquosa de etilenoglicol. Sabendo que em um frasco de 500 mL dessa solução existem 5 mols de etilenoglicol (C2H6O2), qual a concentração comum dessa solução? etilenoglicol n = 5 mol V = 500 mL ou 0,5 L R: 620 g/L 3. Qual o volume de H3PO4 85% (m/m) necessário para preparar 250 mL de uma solução de H3PO4 1 mol.L-1 (MM = 98 g.mol-1, d = 1,71 g/mL) ? Título= 85 % (m/m) V = 250 mL ou 0,250 L R: 16,85 mL 4. 4. Qual a massa de iodeto de potássio para preparar 2 Qual a massa de iodeto de potássio para preparar 2 L de uma solução de KI 10% (m/v)?L de uma solução de KI 10% (m/v)? R: 0,2 kg ou 200 g 5. Qual a massa de CuSO4.5H2O (MM = 249,69 g.mol-1) necessária para preparar 500 mL de uma solução padrão de Cu(II) 2,0 g.L-1 (MM = 63,546 g.mol-1)? Lembrando.... CuSOCuSO4 4 CuCu+2+2 + SO+ SO44--22 R: 3,929 g ou 3929 mg C = 2,0 g/L de Cu+2 V = 500 mL ou 0,5 L 6. Uma solução de ácido Nítrico tem concentração igual a 126 g/L e densidade igual a 1,008 g/mL. Quais as frações molares do soluto e do solvente nessa solução? R: XHNO3 = 0,035 ou 3,5 % XH2O = 0,965 ou 96,5 % C = 126 g/L d = 1,008 g/mL 8. Num certo tanque de tratamento de resíduos químicos continha, quando cheio, 3 gramas de um dado sal numa concentração de 0,5 mol/L. Hoje, a concentração desse sal no tanque cheio é de 2,5 mol/L. Qual a massa do sal no tanque? Hoje R: 15 g m = 3 g M = 0,5 mol/L m = ? M = 2,5 mol/L 9. O soro fisiológico utilizado para limpar lentes de contato é uma solução aquosa de NaCl 0,9 %. Se, em um frasco contendo 100 mL desse soro, forem adicionados 10,8 g de NaCl, qual será a concentração molar da solução preparada? m = 10,8 g de NaCl M = ? R: massa final = 10,8 g M = 1,85 mol/L Título = 0,9 % (m/m) V = 100 mL ou 0,1 L Qual a massa de etanol em 125 g de uma solução 95 % (m/m)? Qual a concentração em mol.L-1 uma solução de H2SO4 a 95,0 % (m/m) e densidade 1,84 g.cm-3? P.M. H2SO4 = 98 g.mol-1 Qual a massa de ácido acético em 500 mL de vinagre com teor de 4,0 % (m/v)? PREPARO DE SOLUÇÕES Para se preparar uma solução com uma concentração em mol.L-1 desejada de um sólido ou líquido puro, pesamos uma massa exata do reagente e a dissolvemos no volume desejado em um balão volumétrico. Quantos gramas de CaSO4·2H2O devem ser dissolvidos em um balão volumétrico de 500,00 mL para o preparo de uma solução que contém 8,00 mmol.L-1 de Ca2+ ? Dado MM CaSO4·2H2O= 172,17 g.mol-1. DILUIÇÃO -Soluções diluídas devem ser preparadas a partir de soluções concentradas. -Um volume ou massa desejado de uma solução concentrada é transferido para um balão volumétrico e diluído para um volume ou massa final pretendido. O princípio básico da diluição é que o número de mol do soluto é o mesmo na O princípio básico da diluição é que o número de mol do soluto é o mesmo na alíquota da solução concentrada e solução diluída. número de mols alíquotasoluçãoconcentrada número de mols solução diluída Csolução concentrada x Vsolução concentrada Csolução diluída x Vsolução diluída A concentração molar do HCl concentrado para uso em laboratório é 12 mol.L-1. Quantos mililitros desse reagente devem ser diluídos para preparar 120 mL de HCl 0,20 mol.L-1?
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