Unidades de Concentração

Nos laboratórios podemos preparar soluções através da dissolução de uma certa quantidade de massa de soluto em uma determinada quantidade de solvente. Quando preparamos uma solução contendo uma massa pequena de soluto (no estado sólido), podemos verificar que o volume da solução é aproximadamente igual ao volume da água (solvente) adicionado.

Para um bom entendimento, vamos adotar o índice 1 quando estivermos nos referindo ao soluto, o índice 2 quando indicarmos o solvente, e os valores referentes à solução não terão índices. A tabela a seguir mostra como será a representação das massas.

O conhecimento das quantidades de soluto, solvente e solução nos permite estabelecer algumas relações matemáticas, denominadas concentração das soluções.

Existem dois modos de calcular a concentração das soluções que serão apresentadas a seguir. A diferença principal entre eles é a unidade de concentração utilizada.

Concentração comum (C)

É a relação entre a massa do soluto e o volume da solução e podemos escrever do seguinte modo:

C = (massa do soluto)/(volume da solução)

C = m1/V

Onde m1 é a massa do soluto (em g), V é o volume da solução (em L ou mL) e C é a concentração comum. A unidade de medida que utilizamos nesse caso para a concentração é g/L, g/mL, …

A seguir veremos na prática como podemos calcular a concentração comum de uma solução utilizando a fórmula ou apenas através da regra de 3.

Exemplo 1) Determinar a concentração, em g/L, de uma solução de nitrato de potássio (KNO3), sabendo-se que ela encerra 60 g do sal em 300 mL de solução.

Resolução:

I) Utilizando a regra de 3. Pelo próprio significado de concentração, temos:

300 mL de solução - contém 60 g de soluto (KNO3)

1000 mL (1 L) de solução - x

x = 1000.60/300  → x = 200 g de soluto dissolvidos em 1 L de solução

C = 200 g/L

II) Dessa vez, utilizando a fórmula, temos:

C = m1/V → C = 60 g/0,3 L → C = 200 g/L

Concentração em mol/L ou concentração molar ou molaridade (ℳ)

Neste caso, temos a relação entre o número de mols de soluto e o volume da solução (em litros):

ℳ = número de mols do soluto/volume da solução

ℳ = n1/V

Sabendo que n1 = m1/MM1, podemos escrever a equação acima do seguinte modo:

ℳ = m1/(V.MM1)

Onde n1 é número de mols de soluto (em mol), V é o volume da solução (em L), MM1 é a massa molar do soluto e ℳ é a concentração molar. A unidade de medida que utilizamos nesse caso para a concentração é mol/L ou molar ou M.

A seguir um segundo exemplo de como calcular a concentração molar de 3 modos diferentes.

Exemplo 2) Determinar a concentração em mol/L de uma solução de iodeto de sódio (NaI), que encerra 45 g do sal em 400 mL de solução.

Dado: massa molar do NaI = 150 g/mol.

Resolução:

I) Cálculo da quantidade de iodeto de sódio em mol, através da regra de 3:

150 g de NaI - 150 g de NaI

45 g de NaI - n1

n1 = 45.150/150 → n1 = 0,3 mol de NaI

Pelo próprio significado de concentração:

400 mL de solução - contém 0,3 mol de NaI

1000 mL (1 L) de solução - x

x = 1000.0,3/400 → x = 0,75 mol/L

ℳ = 0,75 mol/L

II) Pelas fórmulas:

n1 = m1/MM1 → n1 = 45/150 → n1 = 0,3 mol

ℳ = n1/V → ℳ = 0,3/0,4 → ℳ = 0,75 mol/L

III) Pela fórmula mais direta:

ℳ = m1/(V.MM1) → ℳ = 45/(150.0,4) → ℳ = 0,75 mol/L

Relações entre concentração comum e concentração em mol por litro

Temos as seguintes definições realizadas anteriormente:

(I) → C = m1/V    

(II) → ℳ = m1/(V.MM1) 

Se dividirmos (I) por (II) obtemos:

C = MM1 x ℳ

Agora, outro exemplo para fixarmos bem essa diferença entre as unidades de concentração.

Exemplo 3) Qual é a concentração molar (mol/L) de uma solução aquosa de etanol (C2H6O) de concentração igual a 4,6 g/L? (massa molar do etanol = 46 g/mol)

Resolução:

Podemos resolver esta questão aplicando a seguinte fórmula:

C = MM1 x ℳ → 4,6 = 46 x ℳ → ℳ = 0,10 mol/L

Fórmulas

n1 = m1/MM1

C = m1/V    

ℳ = n1/V

ℳ = m1/(V.MM1)

C = MM1 x ℳ

Referências

João Usberco e Edgard Salvador. Química Volume único. Editora Saraiva.