Relações entre tipos de concentração das soluções

Existem vários tipos de concentração das soluções químicas, entre eles, temos:

·Concentração Comum

·Concentração em mol/L

·Densidade

·Título ou Porcentagem em massa de uma solução

As fórmulas usadas para calcular cada uma dessas concentrações são:

É importante lembrar que o índice 1 indica que a grandeza se refere ao soluto, índice 2 se refere ao solvente e quando não há índice, trata-se da solução. Por exemplo:

m₁ = massa do soluto;
m₂ = massa do solvente;
m = massa da solução (m₁ + m₂).

Podemos relacionar esses tipos de concentração das soluções e, dessa forma, chegar a novas fórmulas que podem ser usadas quando conveniente. Veja algumas dessas relações:

• Relação da concentração comum com o título:

C = m₁ → m₁ = C . V
        V                                  
T = m₁ → m₁ = T . m
       m

C . V = T . m
C = T . m  (I)
             V

Da fórmula da densidade, temos:

d = m
       V  

Então, podemos fazer a seguinte substituição em (I):

C = T . d

É importante lembrar que a concentração comum (C) e a densidade devem estar nas mesmas unidades. Não pode acontecer, por exemplo, de a densidade estar em g/L e a concentração em g/cm³.

Agora temos uma nova fórmula que relaciona concentração comum, título e densidade.  Veja um exemplo de exercício em que podemos usar essa relação:

Exemplo:

“Numa estação de tratamento de água, adicionou-se cloro até 0,4% de massa. A densidade da solução final era de 1,0 g/mL. Qual será a concentração de cloro nessa solução em g/L?”

Resolução:

Dados:

d = 1,0 g/mL
T = 0,4 %= 0,004
C = ? g/L

A primeira coisa que temos que fazer é igualar as unidades, passando a densidade de g/mL para g/L:

1000 mL = 1 L

1,0 g ---------- 1 mL
x -------------- 1000 mL
x = 1000 g → d = 1000 g/L

Agora usamos a fórmula que encontramos para descobrir a concentração comum:

C = T . d
C = 0,004 . 1000 g/L
C = 4 g/L

• Relação entre concentração comum e concentração em mol/L:

C = m₁ → m₁ = C . V
        V                                  
M = n₁ → M = ___m₁___ → m₁ = MM₁ . V . M
        V               MM₁ . V

C . V = MM₁ . V . M

C = MM₁ . V . M
   V
C = MM₁ . M

Em que:

C = Concentração comum;
MM₁= massa molar do soluto;
M = concentração em mol/L (molaridade).

Exemplo:

“Determine a concentração em mol/L e em g/L de 30g de ácido acético presente em cada 5L de vinagre (H₃CCOOH). (Massa molar do H₃CCOOH = 60 g/mol).”

Resolução:

Dados:

m₁ = 30g
V = 5 L
MM₁ = 60 g/mol
C = ? g/L
M = ? mol/L

Podemos encontrar o valor da concentração comum pela sua fórmula básica:

C = m₁
        V
C = 30g
        5L
C = 6 g/L

Agora podemos usar a relação abaixo para encontrar o valor da concentração em mol/L:

C = MM₁ . M
M = __C__
         MM₁

M = __6 g/L __
         60 g/mol
M = 0,1 mol/L

Podemos estabelecer o seguinte também:

C = MM₁ . M
C = T . d

MM₁ . M = T . d

Vamos usar essa relação para resolver mais um exercício:

Exemplo:

“O ácido sulfúrico (H₂SO₄) é um reagente muito importante para trabalhos desenvolvidos em laboratório. Observe o frasco abaixo e indique qual é a concentração em mol/L desse ácido sulfúrico. (Massa molar do H₂SO₄= 98 g/mol).”

Resolução:

Dados:

d = 1,84 g/cm³
T = 95% = 0,95
MM₁ = 98 g/mol
M = ? mol/L

Primeiro temos que passar a densidade para g/L. Se 1 cm³ = 1 mL e 1000 mL = 1 L, então:  1000 cm³ = 1 L:

1,84 g---------- 1 cm³
x -------------- 1000 cm³
x = 1840 g → d = 1840 g/L

Agora usamos a relação encontrada para descobrir o valor da concentração em mol/L:

MM₁ . M = T . d
M = T . d
        MM₁
M = 0,95 . 1840 g/L
             98 g/mol
M = 1748 g/L
        98 g/mol
M = 17,8 mol/L