Introdução à Química

Termos

• molaridadeA concentração de uma substância em solução, expressa como o número de moles de soluto por litro de solução.
• unidadeSI A forma moderna do sistema métrico amplamente utilizado nas ciências (SI abreviado do francês: Système International d’Unités).
• diluiçãoO processo pelo qual uma solução se torna menos concentrada através da adição de mais solvente.
• concentraçãoA quantidade relativa de soluto numa solução.

Em química, a concentração de uma solução é frequentemente medida em molaridade (M), que é o número de moles de soluto por litro de solução. Esta concentração molar (ci) é calculada dividindo as moles de soluto (ni ) pelo volume total (V) do :

c_i=\frac{n_i}{V}

A unidade SI para concentração molar é mol/m3. No entanto, mol/L é uma unidade mais comum para a molaridade. Uma solução que contém 1 mol de soluto por 1 litro de solução (1 mol/L) é chamada “one Molar” ou 1 M. A unidade mol/L pode ser convertida para mol/m3 usando a seguinte equação:

1 mol/L = 1 mol/dm3 = 1 mol dm-3 = 1 M = 1000 mol/m3

Cálculo da molaridade

Para calcular a molaridade de uma solução, o número de moles de soluto deve ser dividido pelo total de litros de solução produzidos. Se a quantidade de soluto for indicada em gramas, devemos primeiro calcular o número de moles de soluto utilizando a massa molar do soluto, depois calcular a molaridade utilizando o número de moles e o volume total.

Cálculo da molaridade Dadas as Toupeiras e Volume

Se existem 10,0 gramas de NaCl (o soluto) dissolvido em água (o solvente) para produzir 2,0 L de solução, qual é a molaridade desta solução?

P>Primeiro, temos de converter a massa de NaCl em gramas em toupeiras. Fazemo-lo dividindo pelo peso molecular de NaCl (58,4 g/mole).

10,0 \texto{ gramas de NaCl} \vezes {58,4 {g/mole}} = 0,17 {moles NaCl}

Então, dividimos o número de toupeiras pelo volume total da solução para obter a concentração.

c_i=\frac{n_i}{V}

c_i=\frac{0,17 \text{ moles NaCl}}{2 \text{ litro de solução}}

c_i = 0.1 \text{ M}

A solução de NaCl é uma solução 0,1 M.

Cálculo de Toupeiras Dada a Molaridade

Para calcular o número de toupeiras numa solução dada a molaridade, multiplicamos a molaridade pelo volume total da solução em litros.

Quantas toupeiras de cloreto de potássio (KCl) estão em 4,0 L de uma solução de 0,65 M?

c_{i}=\frac{n_{i}}{V}

0.65 \text{ M} = \frac{n_i}{4.0 \text{ L}

n_i = (0.65 \text{ M})(4.0 \text{ L}) = 2.6 \text{ moles KCl}

há 2.6 moles de KCl numa solução de 0,65 M que ocupa 4,0 L.

Cálculo do volume dada a molaridade e Moles

Podemos também calcular o volume necessário para satisfazer uma massa específica em gramas dada a molaridade da solução. Isto é útil com solutos particulares que não podem ser facilmente massajados com um equilíbrio. Por exemplo, o diborano (B2H6) é um reagente útil na síntese orgânica, mas é também altamente tóxico e inflamável. O diborano é mais seguro de utilizar e transportar se dissolvido em tetrahidrofurano (THF).

Quantos mililitros de uma solução de 3,0 M de BH3-THF são necessários para receber 4,0 g de BH3?

Primeiro devemos converter gramas de BH3 em moles dividindo a massa pelo peso molecular.

\frac{4.0 { g }BH_3 }{13.84 }text{g/mole }BH_3} = 0.29 }text{ moles }BH_3

Após sabermos que precisamos de atingir 0.29 moles de BH3, podemos usar isto e a molaridade dada (3.0 M) para calcular o volume necessário para atingir 4,0 g.

c_{i}=\frac{n_{i}{V}

3,0 {M} = \frac{0,29 \i} \i>moles BH}_3} {V}

V = 0,1 L

Agora que sabemos que existem 4,0 g de BH3 presentes em 0,1 L, sabemos que precisamos de 100 mL de solução para obter 4,0 g de BH3.

Diluição

Diluição é o processo de reduzir a concentração de um soluto numa solução, normalmente pela adição de mais solvente. Esta relação é representada pela equação c1V1 = c2V2 , onde c1 e c2 são as concentrações inicial e final, e V1 e V2 são os volumes inicial e final da solução.

Exemplo 1

Um cientista tem uma solução de 5,0 M de ácido clorídrico (HCl) e a sua nova experiência requer 150,0 mL de 2,0 M HCl. Quanta água e quanto 5,0 M HCl o cientista deve usar para fazer 150,0 mL de 2,0 M HCl?

c1V1 = c2V2

c1 e V1 são a concentração e o volume da solução inicial, que é o 5,0 M HCl. c2 e V2 são a concentração e o volume da solução desejada, ou 150,0 mL da solução 2,0 M HCl. O volume ainda não precisa de ser convertido em litros porque ambos os lados da equação utilizam mL. Portanto:

(5.0 { M HCl})(V_1) = (2.0 \text{ M HCl})(150.0 \text{ mL})

V1 = 60.0 mL de 5.0 M HCl

Se 60.0 mL de 5.0 M HCl é utilizado para fazer a solução desejada, a quantidade de água necessária para diluir correctamente a solução à molaridade correcta e o volume pode ser calculado:

150.0 mL – 60,0 mL = 90,0 mL

Para que o cientista faça 150,0 mL de 2,0 M HCl, necessitará de 60,0 mL de 5,0 M HCl e 90,0 mL de água.

Exemplo 2

Água foi adicionada a 25 mL de uma solução de reserva de 5,0 M HBr até o volume total da solução ser de 2,5 L. Qual é a molaridade da nova solução?

Seguimos o seguinte: c1= 5,0 M, V1= 0,025 L, V2= 2.50 L. É-nos pedido que encontremos c2, que é a molaridade da solução diluída.

(5,0 M)(0,025 L) = c2 (2,50 L)

c_2 = \frac{(5,0 M)(0,025 L) }{2,50 L} =0,05 M

Nota que todas as unidades de volume foram convertidas em litros. Calculamos que teremos uma solução de 0,05 M, o que é consistente com as nossas expectativas considerando que diluímos 25 mL de uma solução concentrada para 2500 mL.