Concentração das soluções

 A concentração das soluções é a medida usada para dimensionar a quantidade de soluto presente em uma determinada quantidade de solução. Com os valores de concentração, podemos concluir se uma solução é mais concentrada ou mais diluída do que outra solução. Os tipos mais comuns de concentração são: concentração comum, molaridade, porcentagem em massa, porcentagem em volume, porcentagem em massa e volume, parte por milhão e molalidade.

A concentração de soluções pode ser expressa de diferentes formas, algumas, inclusive, adimensionais. Existem unidades que mensuram a quantidade de soluto em gramas ou em quantidade de matéria (mol), assim como outras mensuram em termos de porcentagem, aproximando-se da ideia de teor.

Leia também: Qual é a diferença entre soluto e solvente?

Resumo sobre concentração de soluções

• A concentração das soluções é usada para quantificar o soluto presente em uma solução.
• Essa medida auxilia na comparação entre as soluções, determinando se uma é mais ou menos concentrada que a outra.
• São tipos de concentração de soluções: concentração comum, molaridade, porcentagem em massa, porcentagem em volume, porcentagem em massa e volume, parte por milhão e molalidade.
• A concentração das soluções pode ser expressa de diferentes formas, a depender do contexto.
• É possível mensurar o soluto em massa ou em quantidade de matéria, assim como determinar a sua presença em termos de porcentagem.

Tipos de concentração de soluções

As concentrações de soluções servem para quantificar a quantidade de soluto presente em uma determinada quantidade de solução. Os tipos mais comuns de concentração são:

• Concentração comum (C): serve para determinar a massa de soluto presente em um volume específico de solução.
• Concentração molar ou molaridade (M): serve para determinar o número de mols de um soluto (quantidade de matéria) em um volume específico de solução.
• Porcentagem em massa (% m/m): serve para determinar o teor mássico de soluto presente na solução.
• Porcentagem em volume (% V/V): serve para determinar o teor volumétrico de soluto presente na solução.
• Porcentagem em massa e volume (% m/V): serve para determinar o teor mássico de soluto presente em 100 unidades volumétricas de solução.
• Parte por milhão (ppm): serve para sistemas muito diluídos, em que se mensura a quantidade de soluto presente em 1 milhão de partes de solução.

• Molalidade (W): serve para determinar o número de mols de soluto (quantidade de matéria) em uma massa específica da solução.

Fórmula da concentração das soluções

• Concentração comum (C), geralmente, em unidade g/L (ou g.L⁻¹):

\(C=\frac{\text{massa do soluto}}{\text{Volume da solução}}\)

• Concentração molar ou molaridade (M), geralmente, em unidade mol/L (ou mol.L⁻¹):

\(M=\frac{\text{nº mols do soluto}}{\text{Volume da solução}}\)

• Porcentagem em massa (% m/m), adimensional:

\(\% \ m/m=\frac{\text{massa do soluto}}{\text{massa da solução}} \times 100\)

• Porcentagem em volume (% V/V), adimensional:

\(\% \ V/V=\frac{\text{volume do soluto}}{\text{volume da solução}} \times 100\)

• Porcentagem em massa e volume (%m/V):

\(\% \ m/V=\frac{\text{massa do soluto (g)}}{\text{volume da solução(mL)}} \times 100\)

• Parte por milhão (ppm):

\(1ppm=\frac{\text{1 parte do soluto}}{1.000.000\text{partes da solução}}\)

• Molalidade (W), em mol/kg (ou mol.kg⁻¹):

\(W=\frac{\text{nº mols do soluto}}{\text{massa da solução}}\)

Veja também: O que é uma solução saturada?

Relação entre as concentrações

→ Concentração comum e concentração molar

A concentração comum (C) e a concentração molar (M) são intercambiáveis pela seguinte fórmula:

\(C=M\cdot MM\)

Na fórmula, MM é a massa molar do soluto.

→ Concentração comum e percentual em massa

Também é possível relacionar a concentração comum com o percentual em massa. A densidade da solução é dada por:

\(d=\frac{\text{massa da solução}}{\text{volume da solução}}\)

Dessa forma, ao se multiplicar a densidade, pelo percentual em massa e por um fator 10, alcançamos a concentração comum:

\(C=10\times d\times \% \ m/m\)

Como calcular a concentração de soluções?

O cálculo da concentração de soluções é, na maioria das vezes, feito pela correta aplicação das fórmulas apresentadas anteriormente.

• Como calcular a concentração comum (C) 

Exemplo: São dissolvidos 4,5 gramas de sal (NaCl) em 500 mL de água. Determine o valor da concentração dessa solução, em g/L.

Resolução: Para essa situação, o volume de água deve ser passado para litros. Assim, em vez de 500 mL, consideraremos 0,5 L. Jogando os valores na fórmula, temos:

\(C=\frac{4,5g}{0,5L}=9,0g/L\)

• Como calcular a concentração molar ou molaridade (M) 

Exemplo: São dissolvidos 9,8 gramas de ácido sulfúrico (H₂SO₄) em 2 litros de água. Determine o valor da concentração molar dessa solução, em mol/L.

Resolução: Para essa situação, como precisamos do número de mols do soluto, converteremos a massa de ácido sulfúrico em mols. Como a massa molar do H₂SO₄ é igual a 98 g/mol, então, é possível dizer que 9,8 gramas correspondem a 0,1 mol de H₂SO₄. Assim, determina-se a concentração molar:

\(M=\frac{0,1mol}{2L}=0,05mol/L\)

• Como calcular porcentagem em massa (% m/m) 

Exemplo: O soro fisiológico apresenta 0,9% em massa de sal. Determine a quantidade de sal presente em uma garrafa de 250 mL de soro fisiológico, considerando que a densidade do soro fisiológico é de 1,0 g/mL.

Resolução: Como a densidade do soro fisiológico é de 1,0 g/mL, podemos afirmar que os 250 mL de solução correspondem a uma massa de 250 gramas. Nesse caso, como a unidade é adimensional, tanto a massa do soluto quanto da solução devem ter a mesma unidade.

\(0,9 = \frac{\text{massa do soluto}}{250g}\times100 \Rightarrow m=250\times \frac{0,9}{100}\Rightarrow m=2,25g\)

• Como calcular porcentagem em volume (% V/V) 

Exemplo: O vinagre apresenta 4% em volume de ácido acético. Determine o volume de ácido acético, em mL, presentes em uma garrafa de 500 mL de vinagre.

Resolução: Como no exemplo anterior, a unidade de concentração em questão é adimensional. Assim sendo, as unidades de volume devem ser as mesmas.

\(4 = \frac{\text{volume do soluto}}{500ml}\times100 \Rightarrow V=4\times \frac{500}{100}\Rightarrow V=20mL\)

• Como calcular porcentagem em massa e volume (% m/V)

Exemplo: Uma solução foi feita mediante dissolução completa de 8 gramas de hidróxido de sódio em 500 mL de solução. Determine o percentual de massa de hidróxido de sódio nesse volume de solução.

Resolução:

\(\%\frac{m}{V}=\frac{8g}{500mL}\times 100\Rightarrow \%\frac{m}{V}=\frac{8}{5}=1,6\%\)

• Como calcular parte por milhão (ppm)

Exemplo: O teor máximo de mercúrio em águas é de 1 ∙ 10⁻³ ppm. Determine o máximo de mercúrio, em gramas, que pode ser encontrado em uma amostra de 5 litros de água, considerando a densidade da água igual a 1 g/mL.

Resolução: 1 ∙ 10⁻³ ppm, indica que existe 1 ∙ 10⁻³ gramas de mercúrio em 1.000.000 de gramas de água. Na questão, são avaliados 5 litros de água, que equivalem a 5000 mL e, assim sendo, pela densidade, 5000 gramas. Portanto, proporcionalmente:

            1 · 10⁻³ gramas de Hg ----------------- 10⁶ gramas de água

                        x                      ------------------ 5 · 10³ gramas de água

Com isso:

x · 10⁶ = 5 · 10³ · 10^-3

x = 5 · 10^-6 gramas de Hg

• Como calcular a molalidade

Exemplo:

Em uma amostra de 50 gramas de um determinado minério, foram detectados 2 gramas de carbonato de cálcio. Determine a molalidade, em mol/kg, do carbonato de cálcio nessa amostra.

Resolução: A massa molar do CaCO₃ é igual a 100 g/mol. Assim sendo, pode-se dizer que há 0,2 mol de carbonato de cálcio no minério. A massa do minério, em kg, é igual a 0,05 kg. Assim, a molalidade é:

\(W=\frac{0,2mol}{0,05kg}\rightarrow W=4mol/kg\)

• Como calcular a relação entre as concentrações 

Exemplo:

Uma amostra de 2,45 gramas de clorato de potássio, KClO₃, são dissolvidos em 500 mL de água. Apresente a concentração molar para esse sistema.

Resolução: Para tal situação, entendemos que a massa molar do clorato de potássio é igual a 122,5 g/mol. A concentração comum é dada por:

\(C=\frac{2,45g}{0,5L}=4,90g/L\)

Utilizando-se a fórmula de correlação entre concentração comum e molar, temos:

\(4,90 = M\times 122,5\\ M=\frac{4,90}{122,5}\\ M=0,04mol/L\)

Saiba mais: Por que a água é considerada um “solvente universal”?

Exercícios resolvidos sobre concentração das soluções

Questão 1. (Albert Einstein/2025) Muitos atletas empregam em suas dietas um suplemento alimentar de proteína do soro do leite, denominado whey protein, comercializado na forma de pó, para ser misturado em água. Considere uma embalagem que contenha uma colher medidora e que apresente as seguintes instruções de preparo na forma do infográfico:

No preparo da bebida, são usadas 3 medidas de whey protein. Cada colher medidora contém 7,5 g de proteína. A concentração em massa de proteína na bebida preparada de acordo com as instruções da embalagem é igual a:

1. 30,0 g/L.
2. 63,5 g/L.
3. 22,5 g/L.
4. 7,5 g/L.
5. 90,0 g/L.

Resposta: E.

Comentário: Se no preparo são usadas 3 medidas, então a massa total é de 22,5 gramas de proteínas. Foi utilizado um volume de 250 mL de água, o que equivale a 0,25 L. Assim, a concentração é igual a:

\(C=\frac{22,5g}{0,25L}\rightarrow C=90,0g/L\)

Questão 2. (USS – Univassouras – Medicina/2023.1) A hipomagnesemia é um distúrbio no qual se tem baixos níveis de íons de magnésio no sangue. Em um estudo, necessita-se preparar 100 mL de uma solução aquosa de MgCl₂ de concentração igual a 0,2 mol/L.

A massa, em gramas, de MgCl₂ necessária para o preparo da solução é igual a:

1. 1,9.
2. 3,2.
3. 7,4.
4. 9,5.

Resposta: A.

Comentário: Em 100 mL (0,1 L), e com uma concentração de 0,2 mol/L, o número de mols de MgCl₂ é igual a:

\(0,2=\frac{n}{0,1L}=0,02mol\)

A massa molar do Mg é igual a 24 g/mol, enquanto a do cloro é igual a 35,5 g/mol. Assim, podemos dizer que a massa molar do MgCl₂ é igual a 95 g/mol.

A conversão dos 0,02 mol em gramas é dada por:

\(n=\frac{m}{MM}\rightarrow m=n\times MM\rightarrow m=0,02\times 95\rightarrow m=1,9g\)

Fontes

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

DO CANTO, E. L.; LEITE, L. L. C.; CANTO, L. C. Química – na abordagem do cotidiano. 1. ed. São Paulo: Moderna, 2021.

FRANCISCO, F. M.; DO CANTO, E. L. Química na abordagem do cotidiano. 5ª ed. vol. 2. São Paulo: Moderna, 2009.

REIS, M. Química: ensino médio. 2ª ed. vol. 2. São Paulo: Ática, 2016.

USBERCO, J.; SPITALERI, P.; SALVADOR, E. Química 2: conecte live. 3ª ed. vol. 2. São Paulo: Saraiva, 2018.