Soluções

O que se entende por solução?

Em casa, quando preparamos um suco em um dia de muito calor, estamos preparando uma solução. A água é o solvente (substância capaz de dissolver outra), onde vamos dissolver o açúcar e o suco em pó (os solutos, substâncias que são dissolvidas em um solvente). Dessa mistura temos uma solução!

No laboratório também é assim. Veja o esquema:

Um químico que deseja preparar uma solução precisa saber qual a massa que deve usar a depender do volume e a concentração que existe do soluto na solução. Mas antes de começarmos a entender sobre as concentrações de soluções aquosas, é impostante saber diferenciar os tipo de soluções. As soluções são classificadas a partir de dois parâmetros: condução de corrente elétrica e estado físico.

1. Quanto a condução de corrente elétrica:

Uma solução que não conduz corrente elétrica é chamada de solução não eletrolítica. Como não há íons livres e as partículas do soluto são moléculas, não há condução de eletricidade:

A solução aquosa de etanol não conduz corrente elétrica.

Uma solução eletrolítica conduz corrente elétrica devido à presença de íons livres, causada pela ionização ou dissociação iônica do soluto, que é um eletrolítico:

A solução aquosa de NaCl conduz corrente elétrica.

2. Quanto ao estado físico:

As soluções podem ser classificadas como sólidas, líquidas ou gasosas. O ouro 18 quilates (75% Au e 25% Cu) é uma solução sólida. O ar que respiramos é uma mistura homogênea de diversos gases, entre eles nitrogênio, oxigênio e argônio, portanto, é uma solução gasosa. Ao se dissolver hidróxido de sódio em água, tem-se uma solução líquida.

Agora que já aprendemos o que são as soluções, vamos aprender a expressar as concentrações das soluções aquosas.

1. Concentração Comum: é utilizada para expressar a concentração de uma solução por meio da massa do soluto dissolvido em certo volume de solução.

Ex: seja 150 g de NaOH (hidróxido de sódio) dissolvido em 200 ml de solução. Encontre a concentração comum.


V= 200 ml = 0,2 litros
m1 = 150 g (NaOH)

C= 150/ 0,2 = 750 g/l

2. Concentração Molar: é a quantidade de mols de soluto presente em 1 L de solução.

Exemplo: qual é a concentração molar de uma solução com volume de 250 mL que contém 55,5 g de cloreto de cálcio (CaCl₂)?

M=?

m = 55,5 g

V= 250 mL = 0,25 L

MM do CaCl₂ = 111 g/mol

Então,

M= m/MM.V

M= 55,5/111.0,25

M= 2 mol/L

3- Título: é a relação entre quantidade de soluto e a quantidade de solução.

Ex: dado 240g de NaCl, sendo dissolvido em 570g de água encontre o título comum e o título percentual.


Dados: m1 = 240g, m2 = 570g e m = m1 + m2= 810g

T= m1/m = 240/ 810 = 0,29

%t = T. 100 = 0,29 x 100 = 29%

Diluição de Soluções

Quando você está preparando um suco, a primeira coisa a se fazer é dissolver o suco em pó na água. Mas, e  se você colocar suco em pó demais? Provavelmente você irá colocar um pouco mais de água. Dessa forma você estará diluindo uma solução.

Em um laboratório de química não existem soluções de todas as concentrações possíveis e inimagináveis. Geralmente são preparadas e armazenadas soluções de concentrações elevadas e, a partir delas podem-se obter outras mais diluídas (isto é, menos concentradas), por meio da diluição.

Os cálculos de diluição:

Como na diluição, a quantidade do soluto não se altera, podemos afirmar que a quantidade de matéria (n) de soluto existente ma alíquota está também presente na nova solução obtida pela diluição da alíquota. Usando índice i para alíquota inicial e f para alíquota final, temos:

n_i soluto = n_f soluto:

m_i.V_i = m_f.V_f

m_i soluto = m_f soluto:

C_iV_i = C_f.V_f

m_i soluto = m_f soluto

T_i.m_i = T_f.m_f

Ao se diluir uma solução, a quantidade de soluto dissolvida não se altera, porém o volume total da solução aumenta e a massa total da solução também aumenta.

Exemplo 1: (Uninove-SP) Em um frasco há uma solução aquosa de H₂SO₄ com concentração inicial C_i = 196 g/L. O volume de 0,5 L dessa solução foi transferido para um béquer, e foi diluída acrescentando-se 1,5 L de água pura. Qual será a concentração final da solução?

C_i = 196 g/L

V_i = 0,5 L

Adicionando mais 1,5 L de água:

C_f = ?

V_f= 2,0 L

Portanto:

C_iV_i = C_f.V_f

196.0,5 = C_f.2,0

C_f = 49 g/mol

Exemplo 2: (Mackenzie-SP) Aquecem-se 800 mL de solução 0,02 mol/L de fosfato de sódio, até que o volume de solução seja reduzido de 600 mL. A concentração molar da solução final é:

m_i= 0,02 mol/L

V_f= 800 mL = 0,8 L

Após a redução de 600 mL de água:

m_f=?

V_f= 200 mL = 0,2 L

Portanto:

m_i.V_i = m_f.V_f

0,02.0,8 = m_f.0,2

m_f= 8x10^-2 mol/L

Misturas de soluções de mesmo soluto e mesmo solvente

Duas soluções aquosas de ácido sulfúrico, A e B, de concentração em gramas por litro e concentração em quantidade de matéria conhecidas, serão misturadas conforme o esquema a seguir:

Estamos diante de uma situação em que soluções de mesmo soluto e mesmo solvente estão sendo misturadas e necessitamos calcular a concentração da solução resultante. Para isso, é fundamental que tenhamos um ponto de partida para os nossos cálculos. Nesse caso, nos orientamos segundo o raciocínio: quando misturamos soluções aquosas de mesmo soluto, a quantidade de soluto na solução final é igual a soma das quantidades dos solutos nas soluções iniciais. Dessa forma:

m _{soluto final} = m _{soluto A} + m _{soluto B} ou C_f.V_f = C_A.V_A + C_B.V_B

n _{soluto final} = n _{soluto A} + n _{soluto B} ou m_f.V_f = m_A.V_A + m_B.V_B

Resolvendo o problema proposta acima:

m _{soluto final} = m _{soluto A} + m _{soluto B}

C_f.V_f = C_A.V_A + C_B.V_B

C_f. 3,0 = 196.1,0 + 98.2,0

C_f = 130,67 g/L

e

n _{soluto final} = n _{soluto A} + n _{soluto B}

m_f.V_f = m_A.V_A + m_B.V_B

m_f. 3,0 = 2,0.1,0 + 1,0.2,0

m_f = 1,33 mol/L

Baixe o exercício aqui: http://www.4shared.com/file/F6qVjTM_ce/Exerccios_de_Solues.html

Assuntos: soluções, relação entre concentrações, diluição de concentrações, mistura de soluções.

Vídeos:

Concentração de Soluções

Como é feita a diluição de uma solução?

Mistura de Soluções