Concentração em mol/L dos íons

A concentração em mol/L ou concentração em quantidade de matéria (também conhecida como Concentração Molar ou Molaridade) é a relação de matéria do soluto (n₁ em mol) e o volume da solução em litros (V).

Por exemplo, se dizemos que uma solução de sacarose (açúcar comum) possui concentração de 1,5 mol/L, isso quer dizer que em cada litro da solução há 1,5 mol do soluto (sacarose) dissolvido.

No entanto, determinadas substâncias ao serem colocadas em água sofrem dissociação (substâncias iônicas cujos íons são separados) ou ionização (substâncias moleculares reagem com a água formando íons que antes não existiam).

Nesses casos, podemos determinar a concentração em mol/L para os cátions e para os ânions na solução se soubermos a concentração em mol/L da solução e as fórmulas das substâncias dissolvidas.

É também importante saber o seguinte:

Já que os coeficientes da equação química de ionização ou de dissociação são importantes, precisamos saber escrever esse tipo de equação. Para tal basta seguir o esquema genérico abaixo:

1 A_xB_y → x A^+y + y B^-x
1 mol       x mol    y mol

Observe que os coeficientes dos íons na equação são iguais aos índices na fórmula da substância, e as suas cargas também são numericamente iguais aos índices, só que trocados.

Por exemplo, digamos que dissolvemos o sulfato de alumínio em água (Al₂(SO₄)₃), a sua equação de dissociação total é dada por:

                      1 Al₂(SO₄)_3(aq) → 2 Al³⁺_(aq)  + 3 SO₄^2-_(aq)
proporção :        1 mol              2 mol           3 mol

Considere que essa solução possui concentração igual a 0,01 mol/L, qual é a concentração dos íons se a dissociação for total?

                       1 Al₂(SO₄)_3(aq) → 2 Al³⁺_(aq)  + 3 SO₄^2-_(aq)
proporção :        1 mol                    2 mol                3 mol
solução:            0,01 mol/L            2 . 0,01 mol/L    3 . 0,01 mol/L
concentração: 0,01 mol/L            0,02 mol/L        0,03 mol/L

Agora considere um segundo exemplo, em que a dissociação iônica não é total:

“Determine as concentrações em mol/L dos íons Ca²⁺ e OH^- em uma solução aquosa que possui 0,01 mol/L de Ca(OH)₂, com α = 0,070 (70%).”

Resolução:

                       1 Ca(OH)_2(aq) → 1 Ca²⁺ _(aq)  + 2 OH^- _(aq)
proporção :        1 mol                    1 mol               2  mol
solução:            0,01 mol/L            0,01 mol/L      2 . 0,01 mol/L
concentração: 0,01 mol/L            0,01 mol/L        0,02 mol/L

Essas seriam as concentrações se α fosse igual a100%, mas como é 70%, temos:

0,01 mol/L de íons Ca²⁺ _(aq) ------ 100%
x -------------------------------------- 70%
x = 70 . 0,01
         100

x = 0,07 mol/L de íons Ca²⁺ _(aq) 

0,02 mol/L de íons OH^-_(aq)------ 100%
y --------------------------------- 70%
y = 70 . 0,02
         100

y = 0,014 mol/L de íons OH^-_(aq).