Concentração em mols por litro ou molaridade

Concentração em mols por litro ou molaridade

A concentração em quantidade de matéria (mol/L) é a expressão de concentração mais utilizada ao se trabalhar com soluções

Consideremos o suco gástrico que nosso estômago produz, com a finalidade de realizar o processo de digestão. Na realidade, trata-se de uma solução de ácido clorídrico (HCl) em uma concentração de 0,01 mol/L. Isso significa que para cada litro de suco gástrico, há 0,01 mol de HCl.

A concentração em quantidade de matéria é muitas vezes chamada por alguns autores de concentração molar ou molaridade, porém, os termos corretos são“concentração em mol/L” ou“concentração em quantidade de matéria”.Além disso, essa concentração é a mais recomendada pelo Sistema Internacional de Unidades (SI) e pela União Internacional de Química pura e Aplicada (IUPAC); portanto, ela é a mais usada em laboratórios e indústrias químicas.

A fórmula matemática usada para calcular essa concentração é dada por:

Porém, em muitos casos não é fornecido o valor da quantidade de matéria do soluto, mas sim a sua massa, expressa em gramas (m₁). Nesses casos, temos que a quantidade de matéria do soluto em mols (n₁) pode ser conseguida pela divisão da massa do soluto pela massa molar do próprio soluto, conforme a fórmula abaixo:

Substituindo n₁ na equação, temos:

Considere o seguinte exemplo abaixo para visualizar como é feito esse cálculo:

“Uma solução aquosa com 100 mL de volume contém 20 g de NaCl. Como proceder para expressar a concentração dessa solução em quantidade de matéria por volume?”

Resolução:

Bom, a fórmula a ser utilizada é a mesma acima, porém o volume não está em litros. Assim, devemos fazer a seguinte conversão de unidades:

1 L  ------ 1000 mL
V     ------ 100 mL
V = 0,1 L

Também é necessário descobrir o valor da massa molar do sal NaCl. Para tal, é preciso saber os valores das massas atômicas de ambos os elementos e realizar o cálculo da massa molar ensinado no texto “Massa Molar e Número de Mol”:

M (NaCl) = 1 . 23+ 1 . 35, 46

M (NaCl) = 58,46 g/mol

Agora sim podemos substituir todos os valores na fórmula e descobrir o valor da concentração em mol/L:

Concentração molal ou Molalidade

A molalidade é mais uma forma de expressar a concentração de uma solução química

A Molalidade, normalmente representada pela letra W, é outra grandeza usada pelos químicos para expressar a concentração de uma solução. Ela pode ser definida da seguinte maneira:

Por isso, a molalidade também é chamada de concentração em quantidade de matéria por massa e essa relação pode ser expressa pela fórmula matemática:

Uma vez que n₁ = m₁/M_1,  podemos escrever também:

A unidade de molalidade é mols de soluto por kg de solvente (mol/kg ou mol . kg^-1), mas ela é normalmente expressa pela palavra “molal” ou simplesmente “m”.

Essa grandeza é muito útil quando se trabalha com soluções cuja temperatura varia, vistoque a temperatura pode fazer com que o volume mude e o cálculo da molalidade não precisa do volume. Além disso, essa medida de concentração é proveitosa quando se estuda os aspectos relacionados às propriedades coligativas, que dependem dos números relativos de moléculas de soluto e de solvente.

Outra informação importante é que experimentalmente se constata que no caso de soluções aquosas diluídas que contêm quantidade igual ou inferior a 0,1 mol de soluto por 1 litro de água, as concentrações expressas em molaridade (mol/L) e em molalidade (W)são aproximadamente iguais numericamente.

Os passos necessários para preparar uma solução com a molalidade especificada são simples: primeiro se medem as massas necessárias de soluto e de solvente; depois se dissolve o soluto no solvente.

Para entender como realizar os cálculos da molalidade, veja os exemplos a seguir:

Exemplo 1: “Para o preparo de uma solução, 0,5 mol de um sal foi dissolvido em 580 g de água. Vamos determinar então a concentração do soluto em mol por kg da solução.”

Para isso, podemos fazer o seguinte raciocínio:

0,58 kg (580g) de solvente              dissolve            0,5 mol de soluto
1 kg de solvente                              dissolverá                 x

x = 1 kg . 0,5 mol
        0,58 kg

x = 0,86 mol em 1 kg da solução = 0,86 mol/kg

Ou, então, podemos resolver essa questão substituindo os valores na fórmula da molalidade:

W = n₁
        m₂    

W = 0,5 mol
         0,58 kg
W = 0,86 molal

Exemplo 2: “Qual é a molalidade da glicose num soro contendo 4 g de glicose (C₆H₁₂O₆) em 100 g (0,1 kg) de água? Dado: massa molar da glicose = 180 g/mol.”

Primeiro precisamos calcular a quantidade de glicose, em mol:

1 mol -------- 180 g

X ------------- 4 g
x = 0,02 mol

Agora sim podemos calcular a molalidade da glicose no soro:

 0,1 kg de água --------- 0,2 mol de glicose
 1 kg ---------------------- y

y = 0,2 mol de glicose

A molalidade da glicose nesse soro é de 0,2 mol de glicose por quilograma de água.

Por Jennifer Rocha Vargas Fogaça

Fração Molar ou Fração em Mols (x)

Neste Post aprenderemos como calcular a fração molar.
Mas antes de falarmos sobre fração molar, devemos lembrar que:

Índice 1: para o Soluto 
Índice 2: para o Solvente
Sem Índice: para  a Solução 

Agora você pode estar se perguntando "mas o que é Fração Molar?", calma que eu te explico..

Fração Molar do soluto ou Fração em Mols, é o quociente entre a quantidade de mols do soluto e a quantidade total de mols na solução (soluto + solvente).

Essa definição é representada pela fórmula:

• Para o soluto:

x₁ = n₁/ n

• Para o solvente:

x₂ = n₂/ n

obs1: a fração molar não possui unidade

obs2; o somatório de  x₁ e x₂   tem que ser igual a 1 

  Sx = 1   \    x₁ + x₂  = 1

Exemplo: Uma solução contém 230g de álcool comum (C₂H₅OH) E 360g de água. Calcule as frações molares do álcool e da água na solução (massas atômicas: H = 1; C = 12; O = 16).

Mistura de soluções

Mistura de Soluções

12/03/2013  01:53

 Assim como visto em diluição das soluções, a misturas de soluções está bastante presente no nosso cotidiano. Misturamos café com leite no café da manhã; misturamos suco de limão com cachaça para fazemos uma caipirinha. É também comum num laboratório ocorrer misturas (mais até que diluições). As misturas podem ser feitas com soluções de mesmo ou de diferentes solutos (nesse último caso, poderá ocorrer reação ou não entre os solutos). São exatamente esses casos que veremos. Em todos os casos consideremos que o solvente é o mesmo.

→ Misturas de soluções de mesmo soluto

• quando misturamos soluções de mesmo soluto, obtemos uma nova solução de concentração intermediária às das soluções misturadas. Nesse caso, a massa total de soluto da solução final será a soma das massas dos solutos das soluções iniciais. Da mesma forma, o volume final será a soma dos volumes das soluções iniciais. Consequentemente temos:

   C = C’V’ + C”V”

            V’ + V”

→ Misturas de soluções de solutos diferentes

• Esse é um tipo de mistura bastante complicada. Se os solutos não reagem, não podemos somar as quantidades de matéria. Devemos nesse caso considerar cada soluto separadamente na solução. Essa mistura é comum quando misturamos base com base, ácido com ácido.

Já se houver reação química, e não uma simples mistura, os problemas serão resolvidos com a ajuda da estequiometria. Porém, pode ocorrer duas situações:

1ª: os dois solutos estão em quantidades exatas para reagir (proporções estequiométricas). Reagem totalmente;

2ª: os dois solutos estão em quantidades diferentes para reagir. Nesse caso, haverá sobra de um deles.

Essas misturas são comuns de ácidos com bases, sais e ácidos, bases e sais.

Mistura de soluções no vestibular

01- Misturam-se 200 ml de solução de hidróxido de potássio de concentração 5,0g/L com 300 ml de solução de mesma base com concentração 4,0g/L. Qual a concentração final em g/L ?

02- 150 ml de ácido clorídrico (HCl) de molaridade desconhecida são misturados a 350 ml do mesmo ácido a 2 M, dando uma solução de 2,9 M. Qual a molaridade do ácido inicial?

Curvas de solubilidade

As curvas de solubilidade são diagramas que indicam a variação dos coeficientes de solubilidade das substâncias em função da temperatura.

Por meio da análise do gráfico, observamos que regiões abaixo da curva representam solução não-saturada, sobre a curva, região saturada e acima da curva, desde que as quantidades permaneçam em solução, região supersaturada.

O gráfico abaixo representa a solubilidade de várias substâncias em função da temperatura.

Observamos que a maioria das substâncias aumenta a solubilidade com o aumento da temperatura. Podemos dizer, então, que se trata de uma dissolução endotérmica.

Para uma substância como Ce₂(SO₄)₃, a solubilidade diminui com o aumento da temperatura; portanto, trata-se de uma dissolução exotérmica. Este tipo de dissolução é facilmente observado para os gases. Refrigerantes promovem a formação de maior quantidade de espuma ao serem abertos quando se encontram a maiores temperaturas devido à liberação de CO₂ que estava inicialmente dissolvido.

O gráfico do coeficiente de solubilidade em função da temperatura é utilizado principalmente para informar a solubilidade de uma ou várias substâncias em função da temperatura.

Por exemplo:

Interpretando o gráfico:

– na temperatura de 50 °C, a quantidade máxima de KNO₃ que se dissolve em 100 g de água são 80 g. A solução em questão é saturada.

– para obtermos uma solução saturada KNO₃ a 40 °C, basta dissolver 60 g de KNO₃ em 100 g de água.

– se resfriarmos uma solução saturada de 50 °C para 40 °C, teremos um corpo de fundo igual a 20 g de KNO₃.

– 200 g de água a 40 °C dissolvem no máximo 120 g de KNO₃.