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Unidades de concentração: molaridade e molalidade
Compreendendo a solução
Na química, uma solução é um conceito importante. Uma solução é uma mistura homogênea composta por duas ou mais substâncias. Em uma solução, a substância presente em menor quantidade é chamada de soluto, e a substância presente em maior quantidade é chamada de solvente. Por exemplo, se você dissolver sal de cozinha (NaCl) na água, o sal é o soluto e a água é o solvente.
Introdução à concentração
Quando você prepara uma solução, muitas vezes precisa saber quanto soluto está presente em comparação com a quantidade de solução que você tem. Isso é importante em muitas aplicações científicas e cotidianas, como culinária, medicina e indústria. A concentração de uma solução informa quanto soluto está presente em um determinado volume de solução. Duas maneiras comuns de expressar a concentração são molaridade e molalidade.
Molaridade
Molaridade é uma das maneiras mais comuns de expressar a concentração de uma solução na química. Ela é representada pelo símbolo M e é definida como o número de moles de soluto por litro de solução.
No visual acima, o retângulo azul representa um litro de solução, e o texto mostra que contém 1 mole de NaCl. Isso faz da solução uma solução 1 molar ou 1 M de NaCl.
Fórmula da molaridade
A fórmula para a molaridade (M) é:
M = [frac{n}{V}]
Onde:
n= número de moles de solutoV= volume da solução em litros
Exemplo 1
Suponha que você tenha 2 moles de açúcar e o dissolva em água suficiente para fazer 1 litro de solução. Qual é a molaridade?
Uso da fórmula:
M = [frac{2}{1} = 2]
A molaridade da solução de açúcar é 2M.
Benefícios de usar a molaridade
A molaridade é uma maneira conveniente de expressar concentração porque ajuda os químicos a medir soluções de forma rápida e fácil. É especialmente útil ao lidar com reações químicas em soluções.
Molalidade
Embora a molaridade seja útil, é importante entender que ela depende da quantidade de soluto na solução, que pode mudar com a temperatura. Para medições mais precisas em diferentes temperaturas, os químicos utilizam a molalidade.
Molalidade, denotada por m, é definida como o número de moles de soluto por quilograma de solvente.
Na visualização acima, o retângulo verde representa uma mistura contendo 1 mol de soluto dissolvido em 1 kg de solvente, representando uma solução 1 molal ou 1M.
Fórmula da molalidade
A fórmula para a molalidade (m) é:
m = [frac{n}{m_{solvent}}]
Onde:
n= número de moles de solutom_{solvent}= massa do solvente em quilogramas
Exemplo 2
Você tem 3 moles de glicose e a dissolve em 1,5 kg de água. Qual é a molalidade da solução?
Uso da fórmula:
m = [frac{3}{1.5} = 2]
A molalidade da solução de glicose é 2m.
Benefícios de usar a molalidade
A molalidade não é afetada por temperatura ou pressão porque é baseada na massa, e não no volume. Isso faz dela uma medida mais estável ao estudar as propriedades das soluções sob condições variáveis.
Comparação entre molaridade e molalidade
Embora ambos, molaridade e molalidade, meçam a concentração, eles têm aplicações diferentes dependendo do processo químico em estudo. A molaridade é frequentemente usada porque soluções são tipicamente medidas por volume. No entanto, ao lidar com soluções em temperaturas variadas, a molalidade é mais confiável.
Principais diferenças
- A molaridade envolve volume (litros), enquanto a molalidade envolve massa (quilogramas).
- A molaridade pode mudar com a temperatura e pressão, enquanto a molalidade permanece constante.
Calculando molaridade e molalidade
Agora que abordamos os conceitos, vamos reforçar a compreensão por meio de exemplos de cálculos. Compreender esses cálculos é a chave para dominar o assunto.
Exemplo 3: Calculando a molaridade
Você dissolve 1 mol de NaCl em água suficiente para fazer 250 mL de solução. Qual é a molaridade?
Primeiro, converta 250 mL em litros: 250 mL = 0,25 litros.
Use a fórmula da molaridade:
M = [frac{1}{0.25} = 4]
A molaridade da solução é 4 M.
Exemplo 4: Cálculo da molalidade
Você dissolve 0,5 mol de KCl em 500 g de água. Calcule a molalidade.
Primeiro, converta 500 gramas em quilogramas: 500 gramas = 0,5 kg.
Use a fórmula da molalidade:
m = [frac{0.5}{0.5} = 1]
A molalidade da solução é 1m.
Aplicações práticas
Tanto a molaridade quanto a molalidade são usadas para fins práticos em uma variedade de campos, desde aplicações industriais até pesquisas acadêmicas. Aqui estão alguns exemplos:
- Em produtos farmacêuticos, a molaridade é usada para preparar soluções que devem ser administradas por injeção ou ingestão em concentrações específicas.
- A molalidade é importante ao determinar a depressão do ponto de congelamento e a elevação do ponto de ebulição, que dependem do número de partículas do soluto.
Conclusão
Compreender a concentração das soluções é uma parte essencial da química que permite aos cientistas trabalharem com precisão e exatidão. Tanto a molaridade quanto a molalidade são úteis por diferentes razões, e saber quando usar cada uma pode melhorar os resultados em experimentos e aplicações.
Ao dominar esses conceitos, você terá uma base sólida em um dos aspectos fundamentais da química, o que o ajudará a entender tópicos mais avançados.
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