SOLUÇÕES 

CONCENTRAÇÕES DAS SOLUÇÕES

Conteúdos e temas: Concentrações de soluções químicas é a relação entre quantidade de soluto e quantidade de solvente ou de solução.

Competências e habilidades: reconstruir o conceito de solubilidade em um nível mais amplo, como extensão da dissolução; compreender como as propriedades peculiares da água possibilitam a existência de vida no planeta; concluir, a partir da análise de dados experimentais, como a presença de solutos afeta as propriedades características da água; aplicar esses conhecimentos na resolução de problemas ambientais, industriais e relacionados à saúde.
Sugestão de estratégias de ensino: leitura e análise de tabelas; interpretação de gráficos; demonstrações
experimentais.
Sugestão de recursos: materiais para a realização de experimentos; descrição de experimentos; questões.
Sugestão de avaliação: trabalhos executados no decorrer das atividades; trabalho individual

DEFINIÇÕES

O que são concentrações de soluções químicas?

Concentrações de soluções químicas é a relação entre quantidade de soluto e quantidade de solvente ou de solução. A ideia é bem intuitiva. Um local onde tem muita gente concentrada indica que tem muita gente em um determinado espaço. Perceba que há uma relação de quantidade entre pessoas e espaço.O mesmo acontece com soluções!No caso de soluções essas quantidades podem ser expressas em mol, massa ou volume. E aí podem ser feitas as diversas combinações entre mol, massa e volume para obter uma relação de concentração.

Uma solução é uma mistura homogênea (tipo de mistura onde não é possível distinguir de forma individual cada um dos seus componentes) de um soluto (substância sendo dissolvida) em um solvente (substância que efetua a dissolução).As soluções são encontradas em quaisquer dos três estados físicos: gasoso, líquido ou sólido.

O ar, solução gasosa mais comum, é uma mistura de nitrogênio, oxigênio e quantidades menores de outros gases. Muitas ligas metálicas são soluções sólidas como o “níquel” das moedas (25% Ni, 75% Cu).

As soluções mais familiares estão no estado líquido, especialmente aquelas nas quais a água é o solvente.Quanto a proporção soluto/solvente, as soluções podem ser diluídas, concentradas, insaturadas, saturadas ou supersaturadas. 

Podemos descrever uma solução contendo uma pequena quantidade de soluto como diluída e outra, contendo mais soluto na mesma quantidade de solvente como concentrada.

Solução saturada

Para entender o que é solução saturada, deve-se saber que, a uma determinada temperatura, o solvente consegue dissolver uma quantidade máxima de soluto.

Quanto à condutividade elétrica, as soluções podem ser eletrolíticas ou iônicas. As partículas dissolvidas são íons, bons condutores de eletricidade. É o caso das soluções aquosas de ácidos, bases e sais.

E não–eletrolíticas ou moleculares onde as partículas dissolvidas são moléculas não conduzindo eletricidade. É o caso da sacarose em água.

Diluição de soluções

Fazemos uma diluição quando adicionamos mais solvente a uma solução já existente, de modo que a concentração da solução diminua. No cotidiano é muito comum realizarmos diluições. Por exemplo, geralmente os rótulos de sucos concentrados indicam que o preparado desses sucos deve ser feito acrescentando-se água numa proporção determinada. Quando fazemos isso, estamos diluindo o suco, sem modificar a quantidade de soluto. Em uma diluição, a quantidade de solvente e o volume da solução aumentam, enquanto a quantidade de soluto permanece igual. Como resultado, a concentração da solução diminui.Outro exemplo é adicionarmos água a algum produto de limpeza, como desinfetantes, para torná-lo menos concentrado ou adicionarmos água para diluir tintas para pintura.

Lembre-se que a solução é uma mistura homogênea formada por solvente e soluto.

Atenção: Não confunda diluição com dissolução. Quando estamos fazendo um suco e adicionamos o soluto (refresco em pó, por exemplo) ao solvente (água), está ocorrendo uma dissolução. Mas quando acrescentamos mais água a uma solução de água com refresco em pó, temos uma diluição.

Essa prática também é muito comum nos laboratórios, pois geralmente as soluções que são comercializadas vêm numa concentração bem alta e, de acordo com a finalidade, os cientistas preparam soluções mais diluídas a partir da solução inicial.Essas soluções costumam ser preparadas pegando-se uma alíquota, isto é, uma parte da solução inicial com uma pipeta, que é um instrumento utilizado para medir e transferir volumes de líquidos com alta precisão.

Essa alíquota é transferida para um balão volumétrico e, por último, acrescenta-se a água até atingir o volume desejado e indicado pelo balão volumétrico.Mas surge uma pergunta:

Como saber o volume da alíquota que se deve pegar para preparar a solução?

Bem, isso depende de qual concentração queremos que a solução tenha. Quando realizamos uma diluição, a massa do soluto permanece inalterada, como mostra a imagem abaixo:No entanto, a massa do solvente mudou e, consequentemente, a massa e a concentração da solução também mudaram.

Tendo em vista que a fórmula da concentração comum é dada pela divisão entre a massa do soluto pelo volume da solução, temos o seguinte:

Para entender o processo de diluição devemos conhecer a solução em seu momento inicial e após a adição de solvente:

• Concentração inicial: Ci = m1 / Vi
• Concentração final: Cf = m1 / Vf

Onde:

Ci / Cf = concentração inicial / concentração final
m1 = massa de soluto
Vi / Vf = volume inicial / volume final

Considerando que a massa de soluto não é alterada durante a diluição, temos a seguinte equação:

Ci . Vi = Cf . Vf

Por meio dessa relação é possível determinar a concentração da solução final. Veja um exemplo abaixo:“500 mL de água foram adicionados a uma solução aquosa de ácido sulfúrico (H₂SO_4(aq)) de volume inicial igual a 200 mL e concentração de 20 g/L. Qual a concentração da solução após essa diluição?”

Resolução:

Dados:Se a concentração inicial era de 20 g/L, isso significa que em cada litro da solução há 20 gramas de soluto (ácido sulfúrico) dissolvido. Assim, basta fazer uma regra de três para descobrir qual a massa do soluto que está dissolvida em 200 mL (0,2 mL) da solução:

20 g de ácido sulfúrico ——— 1 L de solução
m₁ ——— 0,2 L
1 . m₁ = 0,2 . 20
m₁ = 4 g

Agora, para descobrir a concentração final basta usar a expressão abaixo:

C_inicial . V_inicial = C_final . V_final

(20 g/L) . 0,2 L = C_final . (0,2 L + 0,5 L)
C_final = _4g_
0,7L
C_final = 5,7 g/L

A mesma relação pode ser feita com a concentração em mol/L, com o título em massa e com a fração molecular, como mostra a tabela abaixo:

Mistura de soluções

Diferentemente dos primeiros exemplos, a mistura de soluções leva em conta uma ou mais substâncias. Elas não precisam ser necessariamente diferentes. Existem duas formas de abordar esse estudo. Na primeira, analisamos os casos em que os solutos não reagem entre si.

Imagine duas soluções iniciais: solução 1 (Si1) e solução 2 (Si2). O resultado da mistura que faremos delas irá dar origem à solução final (Sf). O volume do resultado, evidentemente, será muito maior, já que estamos adicionando uma quantia em outra quantia. Mas, como afirmamos anteriormente, os solutos não irão reagir no nosso resultado final. Nós podermos enxergar toda a matéria do soluto na Sf. Concluímos que:

• Si1 irá ser conservada
• Si2 irá ser conservada
• Quantidade de soluto no resultado final será a pura adição dos dois solutos

Se é verdade que a concentração é igual a massa do soluto sobre o volume (C = m¹/ V ), podemos dizer que a massa do soluto é dada através da concentração vezes o volume. Vamos ver o caso do nosso exemplo:

(Ci1 x Vi1) +( Ci2 x Vi2) = Cf x Vf

Traduzindo a fórmula acima: a primeira concentração inicial vezes o primeiro volume inicial mais a segunda concentração inicial vezes o segundo volume inicial é igual a concentração final vezes o volume final.

É preciso compreender, portanto, que a diluição funciona a partir da adição do solvente. No exemplo, é colocada a água para termos como resultado uma solução menos concentrada. Mas no caso das misturas de soluções, nem sempre o soluto é só a água. Por vezes há uma mistura, mesmo que não exista nenhuma reação. Temos como exemplo a água com sal, que, se misturada à outra água com sal, não haverá nenhuma reação, porque se trata da mesma substância.

Mas existe outro caso em que as substâncias adicionadas não são iguais, mas que, como no exemplo anterior, não sofrem reação. Imagine um recipiente cheio de água com cloreto de sódio. Ele é adicionado a outro, com água e brometo de sódio. Mesmo contendo substâncias diferentes em cada um, ambas possuem um íon em comum (no caso um cátion, que é o sódio). A partir da combinação, se houvesse alguma reação, daria uma solução final com cloreto de sódio e brometo de sódio. Ou seja, não consideramos uma reação, porque o produto final é igual o reagente.

Portanto, na mistura de soluções, não há reação em situações em que os solutos são iguais ou possuem partes da sua composição semelhantes um ao outro.

Exercícios Resolvidos

1. Ao diluir 100 mL de uma solução de concentração igual a 15g/L ao volume final de 150 mL, a nova concentração será?

Resolução:

Ci . Vi = Cf . Vf
15 . 100 = Cf . 150
Cf = 1500/150
Cf = 10g/L

2. Foram adicionados 200 mL de uma solução aquosa de glicose de concentração 60 g/L a 300 mL de uma solução de glicose de concentração 120 g/L. A concentração da solução final será:

C1 . V1 + C2 . V2 = Cf . Vf
60 . 200 + 120 . 300 = Cf . 500
Cf = 96 g/L

Exercícios

1. (UFV – MG) Em relação a uma solução diluída, podemos afirmar que:

2. (UEL) Misturam-se 200 ml de solução de hidróxido de potássio de concentração 5g/L com 300 ml de solução da mesma base com concentração 4g/L. A concentração em g/L da solução final vale:

a) 0,5
b) 1,1
c) 2,2
d) 3,3
e) 4,4