Concentração de soluções

Concentração de soluções

CONCENTRAÇÃO DE SOLUÇÕES

Definição de Solução:

Uma solução é uma mistura homogênea de um soluto (substância a ser dissolvida) distribuída através de um solvente (substância que efetua a dissolução). Existem soluções nos três estados físicos: gás, líquido ou sólido. Ar é uma solução gasosa de N2, O2 e quantidades muito menores de outro gases. Muitas ligas metálicas são soluções sólidas, como a moeda de 25¢ (25% de Ni, 75% Cu) dos EE.UU. As soluções mais familiares são aquelas no estado líquido, especialmente as que usam água como solvente. Soluções aquosas são as mais importantes para nossos propósitos em Química Analítica. Um dos aspectos mais importantes é a preparação e a expressão da concentração de soluções.

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Glossário de Alguns Termos Importantes

  • Solução diluída: é uma solução contendo uma pequena quantidade de soluto

  • Solução concentrada é uma solução que tem uma quantidade razoável de soluto. Em alguns casos, estes termos, pela tradição, tem adquirido um significado quantitativo: e.g., HCl 12 M é a “solução concentrada” deste ácido e 6 M é considerado o ácido diluído. Claro que isto NÃO quer dizer que uma solução diluída de HCl sempre é 6 M. O será também uma solução 1, 2, ou 0,3, M

  • Mol: define-se como o Nº de átomos de 12C em exatamente 12 g de 12C. Este número de átomos é denominado Número de Avogadro e seu melhor valor atualmente é 6,022 143 8 x 1023. Um mol simplesmente é 6,022 143 8 x 1023 de qualquer coisa (átomos, moléculas, elétrons....).

  • Peso molecular: de uma substância é o número de gramas que contem o Nº de Avogadro de moléculas.

  • Unidades SI (Système International d’Unités): Sistema uniforme de medidas

  • Metro (m): é a distância que a luz percorre no vácuo durante de se- gundo. Esta definição fixa a velocidade da luz em exatamente 299 729 458 ms-1.

  • Quilograma (kg): é a massa do quilograma protótipo mantido em Sevres, França.

  • Segundo (s): é a duração de 9 192 631 770 períodos da radiação correspondente a dois níveis hiperfinos do estado fundamental do 113Cs.

Tabela de Prefixos mais comuns usados na literatura química:

Prefixo

Múltiplos

Símbolo

Fator

terá

T

1012

giga

G

109

mega

M

106

kilo

k

103

hecto

h

102

deca

da

101

Prefixo

Frações

Símbolo

Fator

deci

d

10-1

centi

c

10-2

mili

m

10-3

micro

10-6

nano

n

10-9

pico

p

10-12

femto

f

10-15

atto

a

10-18

Expressões da Concentração de uma Solução

Concentração significa quanto soluto está presente em um volume ou massa específica.

Existem diversas maneiras como os químicos exprimem a concentração de uma solução, a continuação descreveremos as formas mais comuns de expressar concentração.

MOLARIDADE OU CONCENTRAÇÃO MOLAR

A molaridade de uma solução da espécie A, é o número de moles de essa espécie contidos em 1 L de solução (NÃO em 1 L de solvente). Sua unidade é M, que tem dimensões de mol L-1.

A molaridade exprime também o número de milimoles (mmol ou10-3 mol) de um soluto por mililitro (mL ou 10-3 L de solução:

Molaridade =

Relembrando que o Nº de moles de uma substância está relacionado a seu peso em gramas através do peso molecular (PM), teremos

Quantidade (moles) =

ou

Quantidade (milimoles) =

Ex. 1. Achar a molaridade de uma solução aquosa que contém 2,30 g de álcool etílico (EtOH; C2H5OH) (peso-fórmula = 46,07 g mol-1) em 3,50 L.

  1. Calcular o Nº de mol em 2,30 g de EtOH:

2,30 g/46,07 g mol-1 = 0,04992 mol de EtOH

2. Para obtermos a concentração molar:

M = 0,04992 mol/3,50 L = 0,0143 M

Ex 2. Como prepararia 0,150 L de uma solução 0,500 M de NaOH, a partir de NaOH sólido e água.

1. Calcularemos o número de moles de NaOH requeridos.:

Nº mol NaOH necessários = 0,150 L x

= 0,0750 mol NaOH

Massa de NaOH requerida = 0,075 mol x

R: você deveria pesar 3,00 g de NaOH e dissolver em suficiente água para fazer 150 mL (0,150 L) de solução.

Tipos de concentração: Concentração Analítica ou Concentração Formal ou Formalidade e Concentração de Equilíbrio

Quando uma substância se dissolve, com freqüência sofre uma mudança química, e.g., dissociação em íons. Como resultado, a quantidade de substância adicionada à solução pode não ser igual à quantidade dessa mesma substância na solução. Então, é absolutamente essencial distinguir entre as duas quantidades.

O número total de moles de soluto, independente de seu estado de dissociação ou associação, contido em 1 L de solução (ou o Nº total de mmol contido em 1 mL de solução) se denomina Concentração Analítica ou concentração formal ou simplesmente Formalidade (F)*. Isto é, a formalidade ou concentração analítica especifica uma “receita” pela qual a solução pode ser preparada. Por exemplo, uma solução 1.0 F de H2SO4 pode ser preparada dissolvendo 1,0 mol, ou 98 g, de H2

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