Aspectos quantitativos das soluções (concentração comum e concentração em molL.ppt

QUÍMICA - 1° Ano
Aspectos quantitativos das soluções (parte 1)
Área 2 – Química
Ensino Médio - 2º Ano
ASPECTOS QUANTITATIVOS DAS SOLUÇÕES
(Concentração comum e concentração em mol/L)

QUÍMICA - 1° Ano
Conceitos iniciais
• As soluções estão presentes em
quase tudo na nossa vida.
• Quando levamos um susto, por
exemplo, não é difícil acontecer
de alguém nos oferecer um copo
de água com açúcar para nos
acalmarmos.
• O que talvez não se saiba é que
água com açúcar NÃO possui o
menor efeito calmante.
• Água com açúcar é, portanto,
uma solução na qual o açúcar
está dissolvido na água.
• Nosso “calmante” pode estar
muito ou pouco doce.
• Quimicamente falando, o que
pode variar é a concentração do
açúcar.
• Quanto mais doce estiver, mais
açúcar está dissolvido, ou seja,
mais concentrada está a solução.
Imagem:
Uma
colher
derrama
lentamente
açúcar
em
um
copo
de
água,
em
7
de
janeiro
de
2012
/
Fotografia:
APN
MJM
/
Creative
Commons
Attribution-Share
Alike
3.0
Unported

QUÍMICA - 1° Ano
Conceitos iniciais
• O conceito “concentração” é
amplamente usado em nosso
cotidiano.
• Cansamos de ler rótulos de
produtos, tais como "suco
concentrado" ou "detergente
concentrado" e ainda ouvimos
muito falar em concentração
disso ou daquilo.
• A concentração nada mais é do
que a relação entre a massa do
soluto (o que está dissolvido) e o
volume da solução (1).
• Quer ver como é simples?
Imagem:
Suco
de
laranja
/
Fotografia:
USDA
/
Public
Domain

QUÍMICA - 1° Ano
Conceitos iniciais
• Quase todas as reações químicas
acontecem com os reagentes
dissolvidos em algum líquido (2).
• Muitas das coisas que
consumimos (remédios, bebidas
etc.) também são soluções. Daí a
importância de entendermos
algumas coisas sobre soluções.
• Uma solução é sempre composta
de duas coisas:
– uma que dissolve, que
chamamos de solvente;
– e outra que é dissolvida, que
chamamos de soluto.
Imagem: SEE-PE

QUÍMICA - 1° Ano
Conceitos iniciais
• No laboratório, as soluções são
normalmente preparadas através
da dissolução de uma
determinada quantidade de
soluto em uma dada quantidade
de solvente.
• O conhecimento das quantidades
de soluto, solvente e solução nos
permite estabelecer algumas
relações matemáticas,
denominadas concentrações das
soluções (3).
• As principais unidades de
concentração usadas no
laboratório são:
– concentração comum;
– concentração molar;
– fração molar;
– título;
– densidade.
• Nesta aula, trataremos apenas da
concentração comum e da
concentração molar. As demais
serão assunto da aula seguinte.
Imagem:
Experimento
de
química
em
laboratório,
em
12
de
outubro
de
2007
/
Fotografia:
WebDev1914
/
Public
Domain

QUÍMICA - 1° Ano
Tipos de soluções
• Podemos classificar as soluções
de acordo com a quantidade de
soluto presente (4).
• Tenha sempre em mente que
existe um limite para a
quantidade de soluto que pode
ser adicionado a um determinado
volume de solvente. Esse valor é
o que chamamos de coeficiente
de solubilidade (5).
• Um copo de água não pode
dissolver todo o açúcar do
mundo, não é?
• Assim teremos soluções:
– INSATURADAS: quando uma
solução contém soluto abaixo
do coeficiente de
solubilidade;
– SATURADAS: quando a
quantidade de soluto é igual
ao coeficiente de
solubilidade, ou seja, está no
limite;
– SUPER-SATURADAS: quando
a quantidade de soluto
supera o limite.
Imagem:
SEE-PE

QUÍMICA - 1° Ano
Tipos de soluções
• Você deve estar se perguntando:
“Como é possível ter uma
quantidade de soluto superior ao
limite. Afinal é o limite... ou não?”
• As soluções supersaturadas, que
contêm uma quantidade de soluto
superior ao coeficiente de
solubilidade (CS), são difíceis de se
preparar e muito instáveis.
• Imagine que você queira empilhar
pedras (no seu jardim zen) e o
máximo que consegue empilhar são
4 pedras. Todas as vezes que tentou
o limite foi sempre 4 (6).
Imagem: Rock Balancing / Fotografia: LyeanArt /
Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported

QUÍMICA - 1° Ano
Tipos de soluções
• De repente, você usa toda a sua
“concentração de monge” e consegue
empilhar a 5ª pedra.
• De repente, dá um vento e ficam 4 pedras.
• Você se concentra novamente e consegue
empilhar 6 pedras (INCRÍVEL)!
• Nesse momento, aparece um mosquito e
pousa em cima da pilha, derrubando 2
pedras.
• É isso que acontece nas soluções super-
saturadas. Em condições especiais
conseguimos dissolver uma quantidade de
soluto superior ao CS mas, na primeira
perturbação, o excedente se precipita
restando dissolvida apenas a quantidade
limite, o que torna a solução saturada (7).
Imagem: Rock Balancing / Fotografia: LyeanArt /

QUÍMICA - 1° Ano
Curva de solubilidade
• A solubilidade varia com o tipo de soluto ou de solvente.
• Além disso, o principal fator que influencia na solubilidade é a
temperatura.
• O Coeficiente de Solubilidade (CS) pode aumentar ou diminuir com
a temperatura, dependendo do soluto em questão.
• A variação do CS em função da temperatura é representado em
um gráfico que chamamos de curva de solubilidade.
• Nela podemos identificar ainda as regiões de saturação da solução
(8).

QUÍMICA - 1° Ano
Curva de solubilidade
Imagens: SEE-PE

QUÍMICA - 1° Ano
Como alterar a concentração de uma solução?
Para alterar a concentração de uma solução, podemos:
1. Aumentar a quantidade de soluto, aumentando a concentração;
2. Aumentar a quantidade de solvente, diminuindo a concentração;
3. Diminuir a quantidade de solvente, aumentando a concentração.
• Estranhou a terceira opção? Como podemos diminuir a quantidade
de solvente?
Evaporar o solvente pode ser um excelente método (9).

QUÍMICA - 1° Ano
Como alterar a concentração de uma solução?
• Tente em casa:
– Dissolva um pouco de sal
de cozinha em um copo
com água.
– Coloque sua solução em
uma panela e leve ao fogo.
À medida que a água
(solvente) evapora, a
solução vai se tornando
mais concentrada.
– No final, ela se torna uma
solução saturada: começa
a precipitar sal, indicando
que a concentração está
acima do limite (10).
• Esse é o processo usado para
obtenção do sal de cozinha a
partir da água do mar.
Imagem: Produção de sal / Fotografia: Ricampelo /
GNU Free Documentation License

QUÍMICA - 1° Ano
Concentração comum
• Não se trata de concentração mental, tão
bem representada em “O pensador”, de
Auguste Rodin.
• Concentração comum é a relação entre a
massa de soluto presente numa solução e
o volume desta mesma solução:
C = m1/V
– Sendo:
• C = concentração comum
• m1 = massa do soluto (em g).
• V = volume da solução (em L).
Imagem: Aguste Rodin / O pensador /
Fotografia: Karora / Public Domain

QUÍMICA - 1° Ano
Concentração comum
• Sua unidade no SI é kg/m³,
porém é muito mais comum
ser expressa em g/L.
• Outras unidades usadas:
g/mL (ou g/cm³), kg/L, etc.
• Em algumas atividades,
como em análises clínicas,
são usadas variações como
g/100 mL, g/100 cm³, g/dL
ou ainda mg/mL.
Imagem:
The
U.S.
Food
and
Drug
Administration
/
Public
Domain

QUÍMICA - 1° Ano
Concentração comum (exemplos)
1. Se dissolvermos 20 g de sal
de cozinha (NaCl) em 500 mL
de solução aquosa. Qual a
concentração do sal nesta
solução?
m1 = 20 g
V = 500 mL = 0,5 L
C = 20 g / 0,5 L = 40 g/L
Imagem: NaCl, em 11 de outubro de 2007 /
Fotografia: Ondřej Mangl / Public Domain

QUÍMICA - 1° Ano
Concentração comum (exemplos)
1. Um frasco de remédio informa o
seguinte:
C = 50 mg/mL.
Responda:
a) Quantos mg do soluto há em
cada mL?
Há 50 mg de soluto para cada mL
de solução.
b) Quantos mg de soluto há em
meio litro de solução?
Usando a fórmula, temos:
50 = m1/500  m1 = 25.000 mg
Imagem: Pílulas / MorgueFile / http://www.morguefile.com /

QUÍMICA - 1° Ano
Concentração molar
• Concentração molar ou
molaridade é a quantidade de
soluto, em mol, dissolvidos
num volume de solução em
litros (11).
• Relembrando a definição de
mol (quantidade de matéria):
“Mol é a quantidade (em g)
de um sistema que contém
tantas unidades elementares
quantas existem em átomos
de carbono em 12 g de C12”.
• Essa unidade elementar deve
ser especificada e pode ser um
átomo, uma molécula, um íon,
um elétron, um fóton etc. ou
um grupo específico dessa
unidade.
Imagem:
SEE-PE

QUÍMICA - 1° Ano
• Pela constante de Avogadro:
1 mol = 6,02 x 10²³
• Outras unidades de medida de
concentração são usadas, porém a
mais importante é a Molaridade (12):
M = n1/V
• na qual:
– n1 = quantidade de matéria do
soluto (em mol)
– V = volume da solução (em L).
Imagem: Vários vidros de laboratório, em 22 de agosto de
2009 / Fotografia: Tweenk / Creative Commons Attribution 3.0
Unported

QUÍMICA - 1° Ano
• Sabendo que n1 é a relação entre a massa
do soluto (m1) (em g) e a massa molar da
substância (M1, em g/mol), temos:
n1 = m1/M1
• Juntando as duas expressões, temos a
forma expandida:
M = m1/(M1.V)
• Em que:
– m1 = massa do soluto (em g);
– M1 = massa molar do soluto (em
g/mol);
– V = volume da solução (em L).
Imagem: Vidros de laboratório, em 25 de março de 2007
/ Fotografia: André Luis Carvalho e Leandro Maranghetti
Lourenço / Public Domain

QUÍMICA - 1° Ano
Concentração molar (exemplos)
1. Responda:
Qual a concentração molar de
uma solução com volume de
250 mL e com 26,8 g de
cloreto de cálcio (CaCl2)
dissolvidos?
Primeiramente, obtemos a
massa molar do soluto a
partir das massas atômicas
dos seus elementos:
Ca = 40,1 e Cl = 35,5
40,1 + (2 x 35,5) = 111,1
(M1 = massa molar do CaCl2)
Para encontrar o n1 (CaCl2) é
preciso calcular:
1 mol → 111,1 g
n1 (CaCl2) → 26,8 g
n1 (CaCl2) = 0,241 mol
Aplicamos por fim:
M = n1/V = 0,241/0,250
M = 0,964 mol/L

QUÍMICA - 1° Ano
Concentração molar (exemplos)
2. Uma solução de alvejante é preparada
dissolvendo-se 521,5g de hipoclorito de sódio
(NaClO) em água suficiente para 10,0 litros de
solução.
Responda: A concentração, em mol/L, da
solução obtida é:
(Dado: massa molar do NaClO = 74,5g/mol)
a) 7,0
b) 3,5
c) 0,70
d) 0,35
e) 0,22
M = m1/(M1 x V)
M = 521,5/(74,5 x 10)
M = 0,70 mol/L

QUÍMICA - 1° Ano
Laboratório Virtual
• Um garoto que acaba de sair da escola, onde aprendeu como
calcular a concentração, vai para o sítio do tio.
• Curioso, observa como o tio purifica a água que retira do poço,
e percebe que pode ajudá-lo.
• Vamos aprender como calcular a quantidade de cloro que deve
ser diluída na água para beber.
• Basta “clicar” no link abaixo:
http://objetoseducacionais2.mec.gov.br/bitstream/handle/m
ec/5040/sim_qui_concentracaodecloro.htm?sequence=5

QUÍMICA - 1° Ano
Exercícios
1. 20 g de NaOH são dissolvidos em água.
Sabendo que a massa molar do NaOH é
igual a 40g/mol e que o volume da solução
foi completado para 500 mL, calcule (13):
a) concentração comum da solução;
b) concentração molar da solução.
a) C = 20 / 0,5 = 40 g/L
b) M = 20 / (40 x 0,5) = 20 / 20 = 1,0 mol/L
Imagem: NaOH, em 11 de outubro de 2007
/ Fotografia: Ondřej Mangl / Public Domain

QUÍMICA - 1° Ano
Exercícios
2. Pacientes que necessitam de raios X do
trato intestinal devem ingerir previamente
uma suspensão de sulfato de bário (BaSO4,
233,43 g/mol).
Esse procedimento permite que as paredes
do intestino fiquem visíveis numa
radiografia, permitindo, assim, uma análise
médica de suas condições (14).
Considerando-se que, em 500 mL de
solução existem 46,6 g do sal, pede-se:
a) a concentração molar
b) a concentração em g/L
a) 0,4 M (ou mol/L)
b) 93,2 g/L.
Imagem: Nevit Dilmen / Raio-X, em 29 de
setembro de 2010 / GNU Free Documentation
License

QUÍMICA - 1° Ano
Exercícios
3. Serão necessários quantos gramas
de NaCl para produzir 2 litros de
solução 1,5 mol/L?
(Dado: Massa molar do NaCl = 58,5 g/mol)
M = n1 / V  n1 = M x V
n1 = 1,5 x 2 = 3,0 mols de NaCl
1 mol de NaCl ----------- 58,5 g
3 mols de NaCl ----------- x
x = 58,5 x 3 / 1
x = 175,5 g de NaCl
Imagem: NaCl, em 11 de outubro de 2007 /
Fotografia: Ondřej Mangl / Public Domain

QUÍMICA - 1° Ano
Exercícios
4. Precisava-se de um litro de solução aquosa de ácido sulfúrico.
Decidindo-se reaproveitar as soluções que já estavam prontas no
laboratório, foram misturados 600 mL de solução 0,5 mol/L com
400 mL de solução 0,2 mol/L.
Qual a concentração (em mol/L) da solução obtida?
Vf x Mf = V1 x M1 + V2 x M2
1,0 x Mf = 0,6 x 0,5 + 0,4 x 0,2
Mf = 0,30 + 0,08
Mf = 0,38 M (ou mol/L)
Imagem:
SEE-PE

QUÍMICA - 1° Ano
Até a próxima aula!

QUÍMICA - 1° Ano
Slide Autoria / Licença Link da Fonte Data do
Acesso
2 Uma colher derrama lentamente açúcar em um
copo de água, em 7 de janeiro de 2012 /
Fotografia: APN MJM / Creative Commons
Attribution-Share Alike 3.0 Unported
http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Spoon
_Sugar_Solution_with_Glass.jpg
09/03/2012
3 Suco de laranja / Fotografia: USDA / Public
Domain
http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Orange
_juice_1_edit1.jpg
09/03/2012
4 SEE-PE Acervo SEE-PE 09/03/2012
5 Experimento de química em laboratório, em 12
de outubro de 2007 / Fotografia: WebDev1914 /
Public Domain
http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Chemi
stry_at_CCU.jpg
09/03/2012
7 e 8 Rock Balancing / Fotografia: LyeanArt / Creative
Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported
http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Rock_B
alancing.jpg
09/03/2012
9a SEE-PE Acervo SEE-PE 09/03/2012
9b SEE-PE Acervo SEE-PE 09/03/2012
11 Produção de sal / Fotografia: Ricampelo / GNU
Free Documentation License
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oduction_Uyuni.JPG
09/03/2012
12 Aguste Rodin / O pensador / Fotografia: Karora /
Public Domain
http://commons.wikimedia.org/wiki/File:The_T
hinker,_Auguste_Rodin.jpg
09/03/2012
13 The U.S. Food and Drug Administration / Public
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icrobiologist_prepares_DNA_samples_for_gel_e
lectrophoresis_analysis.jpg
09/03/2012
Tabela de Imagens

QUÍMICA - 1° Ano
Slide Autoria / Licença Link da Fonte Data do
Acesso
14 NaCl, em 11 de outubro de 2007 / Fotografia:
Ondřej Mangl / Public Domain
http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Chlorid
_sodn%C3%BD.JPG
12/03/2012
15 Pílulas / MorgueFile /
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Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported
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Pills.jpg
09/03/2012
17 Vários vidros de laboratório, em 22 de agosto de
2009 / Fotografia: Tweenk / Creative Commons
Attribution 3.0 Unported
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ssware.jpg
13/03/2012
18 Vidros de laboratório, em 25 de março de 2007 /
Fotografia: André Luis Carvalho e Leandro
Maranghetti Lourenço / Public Domain
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as_de_Laboratorio.jpg
13/03/2012
22 NaOH, em 11 de outubro de 2007 / Fotografia:
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d_sodn%C3%BD.JPG
09/03/2012
23 Nevit Dilmen / Raio-X, em 29 de setembro de
2010 / GNU Free Documentation License
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gy_1300250.JPG
09/03/2012
24 NaCl, em 11 de outubro de 2007 / Fotografia:
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_sodn%C3%BD.JPG
12/03/2012
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