Concentração de solução

Definição

Em química, a concentração de solução é a quantidade de um soluto que está contido em uma determinada quantidade de solvente ou solução.

Para reações químicas que ocorrem em solução, o químico precisa expressar a quantidade de material (soluto) em uma determinada quantidade de material dissolvido (solvente).

Geralmente, a concentração é a razão entre a quantidade de soluto e a quantidade de solvente.

Em química, a palavra “concentração” se relaciona aos componentes de uma mistura ou solução.

Outra definição é que a concentração é a proporção de soluto em uma solução para solvente ou solução total.

A concentração é geralmente expressa em termos de massa por unidade de volume. No entanto, a concentração de soluto também pode ser expressa em moles ou unidades de volume. Em vez de volume, a concentração pode ser por unidade de massa. Embora normalmente aplicado a soluções químicas, a concentração pode ser calculada para qualquer mistura.

O que é concentração de solução?

Soluções são misturas homogêneas que resultam da dissolução, no nível molecular, de um ou mais “solutos” dentro do “solvente” – o meio de dissolução.

O solvente também pode consistir em mais de uma substância, desde que também se dissolvam uma na outra.

No uso comum, a palavra solução se refere a substâncias dissolvidas em um solvente líquido, embora o amplo uso da palavra não seja tão limitado.

Os cientistas chamam a quantidade de soluto ou riqueza em uma solução de concentração da solução. Existem várias maneiras de quantificar – ou atribuir um valor numérico à – concentração da solução.

Os métodos usados para relatar a concentração variam, dependendo se o uso é científico ou não – e às vezes dependendo da ciência específica.

Especialmente entre os químicos analíticos, a unidade mais comum para relatar a concentração da solução é “molaridade”. Este termo é derivado da palavra “mole”, referindo-se ao peso molecular de um composto específico em gramas.

Pode-se ver facilmente que, uma vez que seus pesos moleculares diferem, um mol de açúcar não é igual em peso a um mol de sal.

Considere como uma solução um molar de sal de cozinha é preparada. O cloreto de sódio tem a fórmula química NaCl – é o produto da reação produzido pela combinação de sódio (Na) metálico com cloro (Cl) gasoso. O peso atômico do sódio é 22,99; o peso atômico do cloro é 35,45. A adição simples dá o peso molecular do sal como 58,44 – ou seja, uma mole de NaCl pesa 58,44 gramas.

Dissolver esta quantidade de NaCl em água para fazer um litro (1,06 quartos) de solução resulta em uma solução exatamente um molar (1,0 M).

Com menos frequência, a concentração da solução pode ser expressa em termos de “normalidade” ou “molalidade”.

A definição de normalidade não é muito diferente da de molaridade, mas incorpora o conceito de “equivalentes”. A título de exemplo, uma solução 1,0 molar em ácido fosfórico (H3PO4), por produzir três íons hidrogênio para cada molécula de ácido fosfórico, é 3,0 normal (3,0 N). Embora à primeira vista possa parecer vantajoso usar a normalidade no lugar da molaridade como o padrão de concentração da solução, normalidade não é um termo absoluto, mas depende do uso da solução.

Por esta razão, a União Internacional de Química Pura e Aplicada recomendou a descontinuação da normalidade na expressão da concentração da solução.

A molalidade é usada com menos frequência do que a normalidade. Uma solução é um molal (1,0 m) se consistir em um mol de soluto dissolvido em um quilograma – não de solução – mas de solvente. À primeira vista, pode parecer que a molalidade não oferece propriedades especialmente valiosas, tornando-a útil como um termo para concentração de solução. Não envolve volume, entretanto, mas apenas peso – tanto para soluto quanto para solvente. Isso significa que a molalidade não depende da temperatura, tornando-a a unidade de escolha nas áreas da química que envolvem propriedades “coligativas” – aquelas propriedades que envolvem um número de partículas.

O que é concentração de soluto?

Concentração de soluto é um termo usado para descrever misturas e define quanto de uma substância, chamada de soluto, é dissolvido em outra, conhecida como solvente.

Existem várias maneiras de descrever a concentração, dependendo da necessidade, e pode envolver peso, volume ou massa molecular. A concentração das misturas é importante porque muitas reações químicas dependem da quantidade correta de reagentes para completar a reação.

Talvez a maneira mais fácil de descrever a concentração de soluto seja por peso. Uma pessoa que deseja fazer uma mistura consistente de sal com água pode pesar os dois materiais e registrar os resultados.

Pesar as mesmas quantidades repetidamente pode reproduzir a concentração de água salgada, o que fornecerá misturas equivalentes. Uma mistura feita usando esse método é geralmente chamada de mistura de porcentagem em peso, que define que foram usados pesos em vez de volume.

Peso por volume também é uma medida comum de concentração de soluto. Uma quantidade de soluto é primeiro pesada usando uma balança de medição e então adicionada a um recipiente. O solvente é então adicionado a uma marca de volume no recipiente, resultando em um volume conhecido de mistura. A mistura resultante é definida como peso por volume, como libras por galão ou gramas por litro.

A concentração volumétrica de soluto é possível se ambos os materiais forem líquidos, mas não é usada para sólidos dissolvidos em líquidos. Um recipiente marcado é usado para medir o volume do soluto e do solvente, então eles são misturados. A concentração é chamada de porcentagem de volume para identificar que ambos os materiais estão presentes em volume, e não em peso.

Para uso em laboratório, as concentrações molares ou molais são freqüentemente usadas para determinar com precisão a quantidade de material disponível para reações químicas.

Os moles de um soluto são iguais ao peso do material dividido pela massa molar, que é determinada matematicamente a partir da tabela periódica dos elementos. Por exemplo, uma molécula de água contém dois átomos de hidrogênio e um de oxigênio. A massa molar de hidrogênio e oxigênio pode ser encontrada em qualquer tabela periódica publicada.

Uma vez encontrada, a massa molar da molécula é determinada pela adição da massa molar de oxigênio a duas massas de hidrogênio, que é igual aos átomos presentes em uma molécula de água.

A massa molar não tem unidades, mas costuma ser publicada em gramas por mol; isso pode ser libras por mol se as massas molares forem libras. O número de moles é freqüentemente determinado pela própria reação química, uma vez que os produtos reagem de acordo com suas massas molares quando as moléculas se combinam.

Para determinar quanto soluto deve ser adicionado em uma mistura molar, o número de moles necessários é multiplicado pela massa molar para obter um peso. Esse peso é adicionado a um recipiente e uma quantidade conhecida de volume de solvente é adicionada, normalmente um litro ou galão para obter uma concentração consistente. O resultado é uma proporção de moles por volume, que é chamada de concentração molar de soluto. Adicionar o mesmo peso a um peso conhecido de solvente dá a concentração molal.

Concentração de solução – Componentes

Uma solução é composta de pelo menos dois componentes: o solvente e um ou mais solutos.

Embora muitas substâncias diferentes (incluindo sólidos, líquidos e gases) possam atuar como solvente, agora vamos nos concentrar principalmente em soluções aquosas, nas quais a água atua como solvente.

A água é o solvente mais comum que encontramos em nossas vidas diárias.

Concentração de solução – Quantidade

Existem várias maneiras de expressar a quantidade de soluto presente em uma solução.

A concentração de uma solução é uma medida da quantidade de soluto que foi dissolvido em uma determinada quantidade de solvente ou solução.

Uma solução concentrada é aquela que possui uma quantidade relativamente grande de soluto dissolvido. Uma solução diluída é aquela que possui uma quantidade relativamente pequena de soluto dissolvido.

No entanto, esses termos são relativos e precisamos ser capazes de expressar a concentração de uma maneira mais exata e quantitativa. Ainda assim, concentrado e diluído são úteis como termos para comparar uma solução com outra.

Concentração de solução

Além disso, esteja ciente de que os termos “concentrar” e “diluir” podem ser usados como verbos. Se você aquecesse uma solução, fazendo com que o solvente evapore, você a estaria concentrando, porque a proporção de soluto para solvente estaria aumentando. Se você fosse adicionar mais água a uma solução aquosa, estaria diluindo-a porque a proporção de soluto para solvente estaria diminuindo.

Concentração percentual

Uma maneira de descrever a concentração de uma solução é pela porcentagem da solução composta pelo soluto.

Esta porcentagem pode ser determinada de uma das três maneiras:

1) a massa do soluto dividida pela massa da solução,

2) o volume do soluto dividido pelo volume da solução, ou

3) a massa do soluto dividido pelo volume da solução.

Como esses métodos geralmente resultam em valores ligeiramente diferentes, é importante sempre indicar como uma determinada porcentagem foi calculada.

Soluções Aquosas – Molaridade

Uma solução aquosa consiste em pelo menos dois componentes, o solvente (água) e o soluto (o material dissolvido na água).

Normalmente, deseja-se manter o controle da quantidade de soluto dissolvido na solução. Chamamos isso de concentrações.

Pode-se fazer mantendo o controle da concentração determinando a massa de cada componente, mas geralmente é mais fácil medir líquidos por volume em vez de massa.

Para fazer esta medida chamada molaridade é comumente usada. A molaridade (M) é definida como o número de moles de soluto (n) dividido pelo volume (V) da solução em litros.

É importante notar que a molaridade é definida como moles de soluto por litro de solução, não moles de soluto por litro de solvente. Isso ocorre porque quando você adiciona uma substância, talvez um sal, a algum volume de água, o volume da solução resultante será diferente do volume original de alguma forma imprevisível.

Para contornar esse problema, os químicos geralmente elaboram suas soluções em frascos volumétricos.

São frascos com gargalo longo e linha gravada indicando o volume.

O soluto (talvez um sal) é adicionado ao frasco primeiro e então a água é adicionada até que a solução atinja a marca.

Os frascos têm uma calibração muito boa, então os volumes são comumente conhecidos por pelo menos quatro algarismos significativos.

Concentração de Solução – Resumo

Em sua forma mais geral, a concentração descreve o número de itens em uma determinada área ou volume.

As unidades geralmente dependem dos tipos de itens que estão sendo contados.

Por exemplo, se fossemos calcular a concentração de pessoas que vivem em uma cidade, dividiríamos o número total de pessoas pela área. Se medíssemos a área em milhas quadradas, as unidades de concentração dessa medida seriam pessoas por milha quadrada.

Ou podemos determinar a concentração de peixes em um lago dividindo o número total de peixes pelo volume do lago.

Se medirmos o volume em metros cúbicos, a concentração teria unidades de peixes por metro cúbico.

Para expressar a concentração de uma solução, podemos realizar um cálculo semelhante.

A quantidade de soluto é comumente medida em termos de moles, mas também pode ser medida pela massa ou pelo número total de partículas.

Podemos então dividir esse valor pela quantidade de solvente ou pela quantidade total de solução.

Esses valores podem ter unidades de massa, volume, moles ou número de partículas. Dependendo de como cada componente é medido, obtemos maneiras diferentes de medir a concentração.

Existem quatro maneiras diferentes de descrever a concentração de uma solução:

Molaridade – moles de soluto dividido pelo volume (em litros) de solução.
Molalidade – moles de soluto divididos pela massa (em quilogramas) de solvente.
Porcentagem em peso – massa do soluto dividida pela massa da solução.
Partes por milhão (ou partes por bilhão) – partículas de soluto divididas por partículas de solução.

Fonte: www.grandinetti.org/chem.libretexts.org/www.thoughtco.com/www.bbc.co.uk/www.saddlespace.org/www.wisegeek.org/www.yc.edu/www.umich.edu/www.chem.ucla.edu/www.ck12.org