UNIDADES DE CONCENTRAÇÃO

CONCENTRAÇÃO COMUM

É a relação entre a massa do soluto e o volume da solução:

A unidade de concentração comum, no SI, é expressa em g/L.

Exemplo:

Determine a concentração, em g/L, de uma solução apresenta 200 mL de volume e 2,0 g de sal.

Resolução:

Primeiro passo é transformar 200 mL em litros 200 = 0,2 L
1000
Logo:
C =  2
0,2

C = 10 g/L

CONCENTRAÇÃO MOLAR OU MOLARIDADE (M)

É a relação entre o número de mol do soluto e o volume da solução em litros:

Onde n = número de mol de soluto.

A unidade de concentração molar, no SI, é expressa em mol/L.

A partir da fórmula de molaridade é possível obter uma nova relação. Sabendo que n = massa comum/massa molar, tem-se que:

1 . n = m/MM

2 . M = n/V

Substituindo (1) em (2) tem-se uma nova relação:

Essa relação pode ser utilizada para determinar a concentração molar quando não se é fornecido o número de mol diretamente, e sim a massa.

Exemplo:

Determine a molaridade de uma solução que contém 9,8 g de H2SO4 em 100 ml de solução.

Resolução:

Utilizando-se a relação M = m/MM x V é possível obter o valor de M. Dado que a massa molar do H2SO4 é igual a 98 g/mol e utilizando-se os dados fornecidos tem-se que:

M = m/MM x V

M = 9,8/98 x 0,1

M = 1mol/L

PORCENTAGEM

Porcentagem em massa (%m/m)

É a massa do soluto presente em 100 g de solução. É expressa em porcentagem.

Essa relação também pode ser expressa a partir do título mássico, que também representa as relações entre a massa de soluto e de solução, porém, de maneira é adimensional. Essa relação é expressa por:

Exemplo:

Uma solução 10% m/m contém 10 g de soluto em 100 g de solução.

Porcentagem em volume (% V/V)

É o volume de soluto presente em 100 ml de solução.

Exemplo:

Uma solução 20% v/v contém 20 ml de soluto em 100 ml de solução

Porcentagem massa/volume (%m/v)

É a massa de soluto presente em 100 ml de solução.

OBSERVAÇÃO

Apesar de apresentar fórmula similar à concentração comum, a densidade não é uma unidade de concentração, já que considera a massa de toda a solução, e não apenas do soluto. Além disso, uma de suas unidades mais comuns é expressa em g/mL, diferente da concentração comum, que é representada em g/L.

PARTES POR MILHÃO (PPM) E POR BILHÃO (PPB)

Expressa quantas partes do soluto existem em um milhão (ou em um bilhão) de partes da solução. Esse tipo de unidade é utilizado para expressar concentrações de ambientes onde as soluções são extremamente diluídas, sendo difícil fazer o cálculo do todo.

Partes por milhão (ppm): quantidade de soluto, presente em 10⁶ gramas de solução.

Partes por bilhão (ppb): quantidade de soluto, presente em ⁹ gramas de solução.

A unidade de ppm e ppb pode ser expressa em termos de massa ou volume, desde que sejam iguais para soluto e solução.

Exemplo:

A água de um rio apresenta a concentração de 10 ppm em massa de cobre. Significa que a cada 1 g da água deste rio contém 10 µg de cobre.

RELAÇÃO ENTRE UNIDADES DE CONCENTRAÇÃO

Algumas relações podem ser feitas entre as diferentes unidades de concentração. São elas:

Relação entre concentração comum e concentração molar

Dado que:

(1) C = m/V e (2) M = m/MM x V

isolando m em (2), 

m = M . MM . V

Substituindo m em (1),

C = M . MM . V/V

Logo, tem-se uma relação entre concentração comum e molar:

C = MM · M

Relação entre concentração comum, título e densidade

Outras possíveis relações entre unidades de concentração são:

C = T . d          ou       MM . M = T . d

Onde d = g/ml,             MM = g/mol

T = título massivo             M = n° mol/L

C = g/L

EXERCÍCIOS RESOLVIDOS

01. (IFSUL) A água de uso doméstico deve apresentar uma concentração de íons fluoreto igual a 5,0 · 10⁻⁵ mol L.

Se, ao fim de um dia, uma pessoa toma 6,0 litros dessa água, qual a massa de fluoreto, em miligramas, que essa pessoa ingeriu?

a) 1,8
b) 2,6
c) 5,7
d) 11,4
e) 20,3

Resolução: C

Deseja-se determinar a massa de fluoreto ingerida, e tem-se como dados a concentração molar e o volume da solução. Dessa maneira, a melhor relação a ser utilizada para determinar a massa é:

Assim, faz-se necessário conhecer a massa molar do flúor, que é igual a 19 g/mol:

5 . 10⁻⁵ = m / 19 . 6

m = 5 . 10⁻⁵ . 19 . 6

m = 570 . 10⁻⁵ g

Para converte g para mg, deve-se multiplicar o valor encontrando por 1000, ou seja, 10³

m = 570 . 10⁻⁵ . 10³

m = 570 . 10⁻²

m = 5,7 mg

02. (FATEC) Para se obter meio litro de uma solução aquosa de cloreto de sódio 0,9% (soro fisiológico) são necessários x gramas do sal. O valor numérico de x é, aproximadamente.

a) 0,45
b) 0,9
c) 4,5
d) 9,0
e) 45

Resolução: C

A concentração foi fornecida em porcentagem massa/ massa. Apesar do enunciado não deixar isso claro, nos casos  onde o tipo de porcentagem não é informado, considera-se que é em massa. Sendo assim, pela porcentagem, pode-se que há 0,9 g de cloreto de sódio em 100 g de solução. Como a densidade da água é igual a 1 g/mL, pode-se dizer
que o volume em questão é de 100 ml. Assim:

0,9 g ___ 100 ml
x ___ 500 ml (0,5 L)
x = 0,9 · 5
x = 4,5 g

FRAÇÃO MOLAR (X)

Representa a divisão do número de mols, de soluto ou de solvente, pelo número de mols total da solução.

Onde X representa a fração molar e n o número de mols.

É importante observar que o valor de X se encontra no intervalo 0 < X < 1 e que a soma das frações molares do soluto e do solvente devem equivaler ao todo, ou seja, a 1.

MOLALIDADE (W)

Representa o número de mols de soluto dissolvido por quilograma de solvente:

Onde n é igual ao número de mols, e m da massa, em quilogramas.

Exemplo:

Uma solução contendo 4 mol em 1 kg de solvente apresenta
molalidade igual 4 molal.