Concentração de soluções

Entender a concentração de soluções é importante no estudo da química, pois nos ajuda a saber quanto de uma substância, chamada de soluto, está presente em um solvente. Um solvente é um fluido que dissolve um soluto na forma de sólido, líquido ou gás para formar uma solução. Por exemplo, quando o sal (o soluto) é misturado com água (o solvente), forma-se uma solução de água com sal.

O que é a solução?

Uma solução é um tipo de mistura em que duas ou mais substâncias são distribuídas uniformemente. Uma solução tem duas partes principais:

• Solvente: Uma substância que dissolve um soluto.
• Soluto: A substância que é dissolvida.

No dia a dia, soluções são usadas comumente como sinônimos. Por exemplo, água com limão é uma solução na qual açúcar e suco de limão são os solutos, e a água é o solvente.

Medição de concentrações

Concentração é uma medida de quanto soluto está dissolvido em um dado volume de solvente ou solução. Existem muitas maneiras de expressar concentração. Vamos discutir algumas maneiras comuns:

1. Porcentagem em massa (porcentagem em peso)

A porcentagem em massa é uma maneira de expressar a concentração, indicando a massa de soluto em uma dada massa de solução. É calculada usando a fórmula:

Porcentagem em massa (%) = (massa do soluto / massa da solução) × 100

Por exemplo, se você tem uma solução contendo 5 gramas de sal em 95 gramas de água, a massa da solução seria 100 gramas (5 gramas de sal + 95 gramas de água). A porcentagem em massa seria:

(5g / 100g) × 100 = 5%

2. Molaridade

A molaridade é o número de mols de soluto por litro de solução. É uma unidade de concentração comumente usada em química e é dada pela fórmula:

Molaridade (M) = mols de soluto / litros de solução

Por exemplo, se 1 mol de sal é dissolvido em 1 litro de água, a molaridade seria 1 M (um molar).

3. Molalidade

A molalidade mede o número de mols de soluto por quilograma de solvente. Esta medida é útil quando a temperatura varia, pois não muda com a temperatura, ao contrário das medições baseadas em volume. É calculada usando:

Molalidade (m) = mols de soluto / quilogramas de solvente

Por exemplo, se houver 2 mols de açúcar em 0,5 kg de água, a molalidade seria:

2 mols / 0,5 kg = 4 molal

4. Porcentagem em volume

A porcentagem em volume é usada para soluções contendo um soluto e solvente líquidos e é o volume do soluto em 100 volumes da solução. É definida como:

Porcentagem em volume (%) = (volume do soluto / volume da solução) × 100

Por exemplo, se você mistura 20 mL de álcool com 80 mL de água, o volume da solução será 100 mL. A porcentagem em volume de álcool é:

(20 mL / 100 mL) × 100 = 20%

5. Partes por milhão (ppm) e partes por bilhão (ppb)

PPM e ppb são concentrações muito diluídas de substâncias. PPM refere-se à massa de soluto em solução por milhão de partes, e ppb refere-se à massa de soluto em solução por bilhão de partes. PPM é calculado como segue:

PPM = (massa do soluto / massa da solução) × 10^6

E PPB é calculado da seguinte forma:

PPB = (massa do soluto / massa da solução) × 10^9

Problemas de exemplo

Exemplo 1: Calculando a molaridade

Suponha que você dissolva 29 gramas de NaCl (sal de cozinha) em água para fazer 0,5 litros de solução. Calcule a molaridade.

Primeiro, calcule os mols de NaCl. O peso molecular do NaCl é cerca de 58,44 g/mol.

Mols de NaCl = massa (g) / peso molecular (g/mol) = 29 g / 58,44 g/mol = 0,496 mols

Em seguida, use a fórmula da molaridade:

Molaridade (M) = mols de soluto / litros de solução = 0,496 mols / 0,5 L = 0,992 M

Exemplo 2: Determinando a molalidade

Determine a molalidade de uma solução contendo 10 g de glicose (C ₆ H ₁₂ O ₆ ) dissolvida em 500 g de água.

Primeiro, calcule os mols de glicose. O peso molecular da glicose é aproximadamente 180,18 g/mol.

Mols de glicose = massa (g) / peso molecular (g/mol) = 10 g / 180,18 g/mol = 0,0555 mols

Use a fórmula da molalidade:

Molalidade (m) = mols de soluto / quilogramas de solvente = 0,0555 mols / 0,5 kg = 0,111 molal

Importância prática da concentração

Compreender as concentrações de soluções é importante em muitos campos. Na medicina, a dosagem precisa dos medicamentos depende de concentrações precisas. Cientistas ambientais monitoram poluentes no ar e na água usando unidades de concentração como PPM. Na culinária, chefs variam as concentrações das soluções para criar sabores e texturas desejados.

Visualização das concentrações de solução

Imagine que você está fazendo uma bebida doce. Você começa adicionando um pouco de açúcar a um copo de água. Misture e se torna uma solução. Ao adicionar mais açúcar, sua concentração aumenta. Visualize com o diagrama abaixo:

Os segmentos azuis representam os solutos dissolvidos, que se tornam menores em proporção à medida que a concentração aumenta. Esta visualização ajuda a entender como a concentração afeta a composição da solução.

Conclusão

Resumidamente, a concentração de soluções envolve vários métodos para expressar quanto soluto está presente em um dado volume de solvente ou solução. Entender como é calculada e representada é essencial para trabalhar em muitos campos da ciência e da indústria. Pratique usando esses cálculos para entender melhor suas aplicações e aplique esses princípios em seus estudos ou experimentos. Aprender a medir e ajustar concentrações é uma habilidade fundamental na química que tem amplas aplicações além da sala de aula.

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