Diluição de soluções

A diluição de uma solução é uma operação que busca a queda da concentração de uma solução por meio da adição de solvente. É um processo físico em que a quantidade de soluto não se altera, apenas sua concentração no meio. O processo de diluição é necessário no cotidiano do laboratório para a preparação e adequação de diversas soluções.

A diluição de uma solução pode ser feita por um simples cálculo envolvendo as concentrações e volumes da solução antes e após a diluição. Dessa forma, pode-se utilizar qualquer unidade de concentração de soluto, o que faz com que o método seja de fácil assimilação e grande aplicabilidade.

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Resumo sobre diluição de soluções

• A diluição de uma solução é uma operação que busca a queda da concentração da solução.
• Nesse processo, a quantidade de soluto não se altera, mas sua concentração cai.
• É um processo físico, pois não há alteração na natureza do soluto.
• É possível quantificar a queda da concentração conhecendo apenas os parâmetros iniciais e finais da solução de análise.

O que é diluição de soluções?

Diluição de uma solução é uma operação que objetiva a queda da concentração de uma solução por meio da adição de solvente. É um processo meramente físico, uma vez que não se altera a natureza do soluto, apenas a sua concentração no meio.

Qual a fórmula da diluição de soluções?

A fórmula da diluição da solução parte de um pressuposto básico: durante o processo, a quantidade de soluto é constante.

Dessa forma, tanto a massa quanto a quantidade de matéria (em mols), não se altera. Com isso, é possível afirmar que:

m_i = m_f                                   em termos de massa do soluto (m)

n_i = n_f                                     em termos de mols de soluto (n)

Os índices “i” e “f” indicam “inicial” e “final”, respectivamente.

Contudo, vale lembrar que:

C = m/V                      concentração em termos de massa de soluto

M = n/V                      concentração em termos de mols de soluto

“V” é o volume da solução.

Substituindo-se as equações, temos, portanto:

C_i ∙ V_i = C_f ∙ V_f

ou

M_i ∙ V_i = M_f ∙ V_f

Essas são as equações que são capazes de quantificar a variação da concentração do soluto em um processo de diluição, sendo, portanto, as fórmulas da diluição.

Vale dizer que ambas as fórmulas são idênticas matematicamente, alterando-se apenas o tipo de concentração de soluto (uma em termos de massa de soluto, outra em termos de quantidade de matéria de soluto). Dessa forma, a estrutura para a fórmula da diluição é sempre a mesma, podendo, portanto, ser também expressa em qualquer unidade de concentração, como, por exemplo:

(%m/m)_i ∙ V_i = (%m/m)_f ∙ V_f

(%V/V)_i V_i = (%V/V)_f ∙ V_f

(ppm)_i ∙ V_i = (ppm)_f ∙ V_f

De modo geral, portanto, a fórmula da diluição de uma solução é:

(unidade de concentração de soluto)_i ∙ V_i = (unidade de concentração de soluto)_f ∙ V_f

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Cálculo da diluição de soluções

O cálculo da diluição de soluções é feito a partir de sua fórmula. Sendo assim, vejamos exemplos de como utilizar a fórmula da diluição de soluções para calcular a variação da concentração de uma solução ao longo de um processo de diluição.

• Exemplo 1:

Um analista deseja preparar 5 L de uma solução 9 g/L de cloreto de sódio. Para isso, ele dispõe de uma solução estoque com concentração 30 g/L de cloreto de sódio. Determine o volume da solução estoque utilizado nesse processo.

Resolução:

A partir da interpretação do problema, vemos que a solução inicial dispõe de uma concentração de 30 g/L. Deseja-se atingir uma solução final, com volume de 5 L e concentração 9 g/L. Dessa forma, o volume utilizado da solução inicial (V_i), pode ser calculado pela fórmula:

C_i ∙ V_i = C_f ∙ V_f

30 g/L ∙ V_i = 9 g/L ∙ 5 L

V_i = 45/30

V_i = 1,5 L

• Exemplo 2:

Solos cuja concentração de mercúrio excedem 50 ppm dificultam o crescimento de plantas. Uma indústria foi vista descartando em uma área de mata, indevidamente, rejeitos de mercúrio com concentração de 1000 ppm deste metal. Para que a concentração de mercúrio seja adequada, determine o volume de água a ser adicionado a cada litro desse rejeito industrial de modo que ele não comprometa o crescimento das plantas da região.

Resolução:

O volume de água a ser adicionado é o volume de solvente (V_solvente). O volume de solvente adicionado pode ser determinado pela seguinte fórmula:

V_f = V_i + V_solvente

O exercício exige o volume de água adicionado a cada litro de rejeito industrial. Assim, pode-se entender que o volume inicial, Vi, que será diluído, é igual a 1 litro.

(ppm)_i ∙ V_i = (ppm)_f ∙ V_f

1000 ppm ∙ 1 L = 50 ppm ∙ V_f

V_f = 1000/50

V_f = 20 L

Por isso, o volume de água adicionado é de:

20 L = 1 L + V_solvente

V_solvente = 19 L

• Exemplo 3:

Em um procedimento experimental, um químico aumentou de 10 vezes o volume de um ácido, cuja concentração é de 1 mol/L. Determine a concentração final desse ácido.

Resolução:

Se o volume foi aumentado de 10 vezes, é possível dizer que o V_f = 10V_i, assim, a expressão para a diluição fica:

M_i ∙ V_i = M_f ∙ V_f

M_i ∙ Vi = M_f ∙ 10V_i

Com isso, pode-se, ainda, simplificar a equação para:

M_i = 10 M_f

Substituindo-se o valor da concentração molar inicial, temos que, portanto, valor da concentração molar final:

1 mol/L = 10 M_f

M_f = 0,1 mol/L

Exercícios resolvidos sobre diluição de soluções

Questão 1

(Uece) Pesquisadores de um instituto químico precisam preparar uma solução diluída de ácido sulfúrico para uma análise de reação lenta. Eles têm 0,4 L de uma solução concentrada de 8 mol/L e querem reduzir a concentração para 2 mol/L.

Sendo assim, o volume de água que deve ser adicionado é

A) 1,2 L.

B) 0,6 L.

C) 0,8 L.

D) 1,6 L.

Resolução:

Alternativa A.

O volume de água (solvente) adicionado vai ser dado pela expressão:

V_f = V_i + V_solvente

Em posse das molaridades inicial (8 mol/L) e final (2 mol/L), além do volume inicial (0,4 L), é possível calcular o volume inicial:

M_i ∙ V_i = M_f ∙ V_f

8 ∙ 0,4 = 2 ∙ V_f

V_f = 3,2/2

V_f = 1,6 L

O volume de água adicionado, portanto, será:

1,6 = 0,4 + V_solvente

V_solvente = 1,2 L

Questão 2

(Unaerp) Um determinado medicamento é comercializado no volume de 20 mL e corresponde a uma solução aquosa de 60 g/L de glicose. Suponha que esse medicamento foi diluído em água suficiente para formar 400 mL de solução.

A concentração de glicose, em g/L, na solução diluída é igual a:

A) 1,5

B) 3,0

C) 7,5

D) 9,0

Resolução:

Alternativa B.

No referido problema, têm-se o volume inicial (20 mL), a concentração inicial (60 g/L) e o volume final da solução diluída (400 mL). Dessa forma, para se calcular a concentração final da solução diluída, fazemos:

C_i ∙ V_i = C_f ∙ V_f

60 ∙ 20 = C_f ∙ 400

C_f = 1200/400

C_f = 3 g/L

Fontes

ATKINS, P.; JONES, L.; LAVERMAN, L. Princípios de Química: Questionando a vida e o meio ambiente. 7. ed. Porto Alegre: Bookman, 2018.