Cálculos em mistura de soluções com solutos diferentes sem reação química

O foco deste texto é mostrar como são feitos os cálculos que envolvem uma mistura de soluções com solutos diferentes sem reação química. Esses cálculos envolvem basicamente:

• Massa

• Volume

• Concentração comum

• Concentração em mol/L ou concentração molar

Quando misturamos uma solução aquosa de cloreto de potássio (KCl) com uma solução aquosa de cloreto de cálcio (CaCl₂), por exemplo, estamos realizando uma mistura de soluções de solutos diferentes sem reação química pelo fato de ambos os sais apresentarem o mesmo ânion: o cloreto.

→ Cálculo envolvendo o volume em uma mistura de soluções de solutos diferentes sem reação química

Como o solvente presente nas soluções é o mesmo, o volume da solução resultante será formado pela somatório dos volumes das soluções misturadas. Veja um exemplo:

Ao misturar 300 mL de solução aquosa de CaCl₂ com 200 mL de solução aquosa de KCl, o volume final terá que ser 500 mL, já que:

Vf = V₁ + V₂

Vf = 300 + 200

Vf = 500 mL

→ Cálculo envolvendo a massa em uma mistura de soluções de solutos diferentes sem reação química

Como os solutos presentes nas soluções que serão misturadas são diferentes, a massa de cada um dos solutos não sofrerá nenhuma alteração na solução resultante. Veja um exemplo:

No exemplo, uma das soluções apresentava 50 g de CaCl₂ em 300 mL de água, enquanto a outra possui 30 g de KCl dissolvidos em 200 mL de água. Ao misturar as soluções, continuou apresentando 30 g de KCl e 50 g de CaCl₂.

Como os solutos são diferentes, ao misturar as soluções, a massa do soluto (m₁) não sofrerá nenhuma alteração:

m_1início = m_1final

Concentração comum e molar de cada soluto

Aproveitando o exemplo anterior, podemos perceber que a quantidade de cada soluto não sofre alteração, mas essa mesma quantidade está em um novo volume. No exemplo, os 30 g de KCl estão agora em 500 mL de água, assim como os 50g de CaCl₂ estão em 500 g de água.

Como as massas de soluto estão em uma maior quantidade de solvente, podemos concluir que cada soluto passa por uma diluição e, por isso, podemos utilizar as fórmulas destinadas a cálculos da concentração das soluções utilizadas na diluição:

C₁.V₁ = C_f.V_f

• C₁ = Concentração comum do soluto X

• V₁ = Volume da solução com o soluto X

• C_f = Concentração do soluto X na solução resultante

• V_f = Volume resultante da mistura de soluções

C₂.V₂ = C_f.V_f

• C₂ = Concentração comum do soluto Y

• V₂ = Volume da solução com o soluto Y

• C_f = Concentração do soluto Y na solução resultante

M₁.V₁ = M_f.V_f

• M₁ = Concentração molar do soluto X

• V₁ = Volume da solução com o soluto X

• M_f = Concentração molar do soluto X na solução resultante

M₂.V₂ = M_f.V_f

• M₂ = Concentração molar do soluto Y

• V₁ = Volume da solução com o soluto Y

• M_f = Concentração molar do soluto Y na solução resultante

Exemplos de cálculos

(PUC-SP) Em um béquer foram misturados 200 mL de uma solução aquosa de cloreto de cálcio de concentração 0,5 mol.L^–1 e 300 mL de uma solução 0,8 mol.L^–1 de cloreto de sódio. A solução obtida apresenta concentração de ânion cloreto de, aproximadamente:

a) 0,34 mol.L^–1

b) 0,65 mol.L^–1

c) 0,68 mol.L^–1

d) 0,88 mol.L^–1

e) 1,3 mol.L^–1

Resolução

Dados fornecidos pelo exercício:

Solução 1: formada pelo cloreto de cálcio (CaCl₂)

• M₁= 0,5 mol.L^–1

• V₁= 200 mL

Solução 2: formada pelo cloreto de sódio (NaCl)

• M₁= 0,8 mol.L^–1

• V₁= 300 mL

Para determinar a concentração em mol/L de cloreto na solução resultante, devemos fazer o seguinte:

1^o Passo: Calcular o volume da solução final somando o volume da solução 1 com o da solução 2:

V_f = V₁ + V₂

V_f = 200 + 300

V_f = 500 mL

2^o Passo: Calcular a concentração do cloreto de cálcio na solução final pela seguinte fórmula:

M₁.V₁ = M_f.V_f

0,5.200 = M_f.500

100 = M_f.500

M_f = 100
       500

M_f = 0,2 mol.L^-1

3^o Passo: Calcular a concentração do cloreto de sódio na solução final pela seguinte fórmula:

M₂.V₂ = M_f.V_f

0,8.300 = M_f.500

240 = M_f.500

M_f = 240
        500

M_f = 0,48 mol.L^-1

4^o Passo: Determinar a concentração de íons cloro referente a cada sal multiplicando a concentração de cada sal na solução final pela quantidade de átomos de cloro na composição de cada sal.

• Solução 1: multiplicaremos a concentração 0,2 mol.L^-1 por dois porque, na composição do cloreto de cálcio, temos dois átomos de cloro:

[Cl^-] = 0,2.2

[Cl^-] = 0,4 mol.L^-1

• Solução 2: multiplicaremos a concentração 0,2 mol.L^-1 por dois porque, na composição do cloreto de sódio, temos dois átomos de cloro:

[Cl^-] = 0,48.1

[Cl^-] = 0,48 mol.L^-1

5^o Passo: Determinar a concentração de íons cloro na solução final somando a quantidade de cloro referente à solução 1 e à solução 2:

[Cl^-] = 0,4 + 0,48

[Cl^-] = 0,88 mol.L^-1