Como descobrir a concentração de uma solução

A concentração das soluções corresponde a quantidade de soluto presente em uma determinada quantidade de solvente.

Quando nos referimos à concentração, estamos interessados em descobrir a relação entre a quantidade de soluto e solvente em uma solução.

Existem diversas formas de calcular a concentração de uma solução e diferentes unidades de medidas podem ser utilizadas.

A concentração comum é a relação estabelecida entre a massa do soluto e o volume da solução.

Ela é expressa através da seguinte fórmula:

C = m / V

Onde: C = concentração comum, em g/L m = massa do soluto, em g

V = volume da solução, em L

Não confunda a concentração comum com a densidade, que relaciona a massa e o volume da solução. A densidade é calculada da seguinte forma:

d = m / V

d = densidade, em g/L m = massa da solução (massa do soluto + massa do solvente), em g

v = volume da solução, em L

Concentração Molar ou Molaridade

A concentração molar ou molaridade é a relação existente entre a massa de soluto em número de mols e o volume de uma solução.

A molaridade é expressa através das seguintes fórmulas:

M = n1 / V ou M = m / M1.V

Onde: M = molaridade, em mols/L n1 = número de mols do soluto, em mol m = massa de soluto, em g M1 = massa molar, em g/mol

V = volume da solução, em L

Leia sobre Número de Mol e Massa Molar.

Concentração em Título

O título ou porcentagem em massa da solução consiste na relação entre a massa do soluto e a massa da solução.

Ele é expresso a partir da seguinte fórmula:

T = m1 / m ou T = m1 / m1 + m2

Onde: T = título m = massa da solução, em g m1 = massa de soluto, em g

m2 = massa de solvente, em g

O título não possui uma unidade de medida, sendo expresso, na maioria dos casos, em porcentagem. Para isso, deve-se multiplicar por 100 o resultado alcançado: % = 100 . T

Quando a solução for gasosa ou apenas líquida, o título também pode ser calculado a partir do volume da solução, substituindo os valores de massa por volume. Porém, não é possível somar o volume de solvente e soluto.

T = V1 / V

Partes por milhão

Em alguns casos, a massa de soluto presente na solução é extremamente pequena, sendo inviável calcular a porcentagem.

Uma possibilidade é calcular a quantidade de soluto, em gramas, presente em 1 000 000 (106) gramas de solução.

A fórmula para este cálculo é a seguinte:

1 ppm = 1 parte de soluto / 106 de solução

Molalidade

A molalidade ou concentração molal expressa a quantidade de número de mols de soluto presente no solvente.

W = 1000 . m1 / m2. M1

Onde: W: Molalidade, em mol/Kg m1: massa de soluto m2: massa do solvente, em kg

M1: massa molar do soluto

Relação entre as concentrações

Além das formas apresentadas, também é possível calcular a concentração a partir da relação entre a concentração comum, densidade e título.

A fórmula a ser usada é a seguinte:

C = 1000 . d . T

Onde: C = concentração comum d = densidade

T = título

Saiba mais:

• Soluções Químicas
• Soluto e Solvente
• Solubilidade
• Diluição de soluções

Exercícios Resolvidos

1.(UFSCAR - SP) Soro fisiológico contém 0,900 gramas de NaCℓ, massa molar=58,5g/mol, em 100 mL de solução aquosa. A concentração do soro fisiológico, expressa em mol/L, é igual a:

a) 0,009 b) 0,015 c) 0,100 d) 0,154

e) 0,900

Resolução:

Observando os dados fornecidos pela questão, você deve utilizar fórmula da molaridade.
Além disso, também não deve esquecer de transformar os 100 mL da solução para litros, resultando em 0,1 L.

M = m / M1.V M = 0,900 / 58,5 . 0,1

M = 0,154 mol/L

Resposta: Alternativa d) 0,154

2. São dissolvidos 24g de sacarose em água suficiente para 500 mL de solução. Qual é a concentração comum dessa solução?

Resolução:

A partir da fórmula da concentração comum, temos C = 24 / 0,5.
Note que foi preciso transformar os 500 mL para litros.

Resposta: Concentração comum igual a 48 g/L.

Exercícios

1. (Vunesp-2000) Sabendo-se que a massa molar do lítio é 7,0g/mol, a massa de lítio contida em 250mL de uma solução aquosa de concentração 0,160mol/L de carbonato de lítio é:

a) 0,560g. b) 0,400g. c) 0,280g. d) 0,160g.

e) 0,080g.

2. (UCS-RS) Uma pessoa usou 34,2g de sacarose (C12H22O11) para adoçar seu cafezinho. O volume de cafezinho adoçado na xícara foi de 50 mL. A concentração molar da sacarose no cafezinho foi de:

a) 0,5 mol/L. b) 1,0 mol/L. c) 1,5 mol/L. d) 2,0 mol/L.

e) 2,5 mol/L.

3. (PUC - RS/1-2000) Solução salina normal é uma solução aquosa de cloreto de sódio, usada em medicina porque a sua composição coincide com aquela dos fluídos do organismo. Sabendo-se que foi preparada pela dissolução de 0,9g do sal em 100 mL de solução, podemos afirmar que a molaridade da solução é, aproximadamente:

a) 1,25. b) 0,50. c) 0,45. d) 0,30.

e) 0,15.

A concentração comum das soluções indica a quantidade em massa de soluto que se encontra dissolvida em um volume-padrão de solução e normalmente é expressa em g/L.

Tanto a salmoura usada para conservar alimentos quanto o soro fisiológico são soluções formadas pela dissolução de cloreto de sódio (NaCl – sal de cozinha) em água. A diferença consiste na quantidade de soluto em relação ao solvente, sendo que na salmoura existe muito sal e no soro existe pouco sal em relação à quantidade de água.

Diz-se então que a salmoura é uma solução concentrada, e que o soro fisiológico é uma solução diluída.

Entretanto, é importante que isso seja expresso em termos quantitativos, desse modo surgem o conceito e os cálculos das concentrações das soluções:

Essa concentração pode ser calculada por meio da seguinte fórmula:

Sendo que:

C = concentração comum em g/L;

m1: massa do soluto em g;

V = volume da solução em L.

Essa relação é denominada de “concentração comum” porque existem outros tipos de concentrações das soluções, tais como concentração em quantidade de matéria (mol/L, mais conhecida como molaridade ou concentração molar), título em massa, título em volume, concentração em ppm (partes por milhão), entre outras.

Vejamos três exemplos de exercícios envolvendo esse tipo de cálculo:

Exemplo 1: Qual é a concentração em g/L de 410 mL de solução que foi obtida dissolvendo-se 100 g de NaOH em 400 mL de água?

Resolução:

Dados:

m1 = 100 g V = 410 mL = 0,41 L

C = ?

• Substituindo os valores na fórmula da concentração comum, temos:

C = m1
          V
C = 100g        0,41L

C = 243,90 g/L

Exemplo 2: Um litro de vinagre contém em média 60 g de ácido acético. Usando uma colher com vinagre (0,015 L) como tempero, quantos gramas do referido ácido estão contidos nesse volume?

Resolução:

Dados:

m1 = ? V = 0,015L

C = 60 g/L

• Da fórmula da concentração comum encontramos a expressão que permite calcular a massa do ácido:

C = m1
         V
m1 = C . V
m1 = 60 g/L . 0,015 L
m1 = 0,9 g

Exemplo 3: Uma solução de ácido sulfúrico foi preparada segundo as normas de segurança, ou seja, em uma capela com exaustor. O químico misturou 33 g de H2SO4 em 200 mL de água, com extremo cuidado, lentamente e sob agitação constante. Ao final, obtém um volume de solução igual a 220 mL. Calcule a concentração em g/L dessa solução.

Resolução:

Dados:

m1 =33 g V = 200 mL = 0,2 L

C = ?

C = m1
          V
C = 33 g       0,22 L

C = 150 g/L

Por Jennifer Fogaça

Graduada em Química

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Por Jennifer Rocha Vargas Fogaça

Digamos que houvesse 5,0 g de sal (NaCl) em 500 mL de água e, depois de misturarmos bem, notássemos que o volume da solução havia permanecido em 500 mL. A partir desse experimento, conseguimos encontrar os seguintes dados:

Massa do soluto (m1) = 5,0 g

Volume do solvente (V2)= 500 mL

Volume da solução (V) = 500,0 mL

Observe que o índice 1 é usado para se referir ao soluto, o índice 2 para se referir ao solvente e quando nos referimos à solução, usamos o índice.

Se colocássemos mais sal dissolvido nessa mesma quantidade de água, diríamos que a solução estaria ficando mais concentrada. O contrário também é verdadeiro, isto é, se tivéssemos dissolvido uma massa menor de sal nesse mesmo volume de solução, a concentração seria menor.

Portanto, podemos concluir que a concentração comum (C) ou concentração em massa de uma solução química é a relação que existe entre a massa do soluto (m1) e o volume da solução (V).

Podemos calcular a concentração comum por meio da seguinte fórmula matemática:

Vamos usar essa fórmula para descobrir qual é a concentração da solução citada no início, antes, porém, veja quais são as unidades usadas no Sistema Internacional de Unidades (SI):

m1=  grama (g) V = litro (L)

C = g/L

Veja que a unidade do volume é em litro, portanto, precisamos transformar o volume da solução, que está em mL (mililitros), para litros (L):

1 L ----------- 1000 mL
x    ----------- 500 mL

x = 0,5 L

Agora sim podemos substituir esses dados na fórmula:

C = m1
         v

C = _5,0 g
           0,5 L

C = 10 g/L

Isso significa que em cada litro da solução existem 10 g de sal.

A unidade no SI para a Concentração Comum é g/L. No entanto, pode-se expressar essa grandeza utilizando outras unidades que também mostrem a relação entre a massa do soluto e o volume da solução, tais como: g/mL, g/m3, mg/L, kg/mL etc.

Voltando novamente à solução preparada de NaCl, digamos que a dividíssemos em três alíquotas, ou seja, três amostras diferentes da solução, que conteriam respectivamente 0,1 L, 0,3 L e 0,4 L. Podemos descobrir a massa de NaCl dissolvida em cada uma dessas alíquotas por meio de uma regra de três simples:

1ª alíquota:                              2ª alíquota:                              3ª alíquota:

0,5 L ----- 5,0 g                                   0,5 L ----- 5,0 g                                   0,5 L ----- 5,0 g 0,1 L ----- y                             0,3 L ----- w                            0,4 L ----- z

y = 1,0 g                                 w = 3,0 g                                 z = 4,0 g

Agora, veja o que acontece se calcularmos novamente a concentração comum para cada uma dessas alíquotas:

1ª alíquota:                              2ª alíquota:                              3ª alíquota:

C = _1,0 g                               C = _3,0 g                               C = _4,0 g          0,1 L                                        0,3 L                                     0,4 L

C = 10 g/L                              C = 10 g/L                              C = 10 g/L

Observou? A concentração é a mesma que a concentração inicial. Se não alterarmos a quantidade de soluto nem de solvente, a concentração será a mesma em qualquer alíquota da solução. Isso acontece porque, se por um lado o volume é menor, a massa de soluto dissolvido também é menor, de modo proporcional. Assim, a concentração em massa não depende da quantidade da solução.

 A concentração comum é muito utilizada no cotidiano. Por exemplo, o Código Nacional de Trânsito antigamente previa penalização para quem apresentasse a concentração de álcool no sangue igual ou acima de 0,6 g/L . Atualmente, qualquer quantidade de álcool no sangue que for identificada no teste do bafômetro pode levar às penalidades previstas em lei. Veja o texto Princípio Químico do Bafômetro para entender como a concentração de álcool no sangue afeta uma pessoa e como o bafômetro detecta isso.

Além disso, os rótulos nutricionais de muitos alimentos, medicamentos e materiais de limpeza e higiene, que são líquidos,trazem a concentração de seus componentes dissolvidos. Por exemplo, no rótulo abaixo, diz que em 100 mL do alimento tem 9,0 g de carboidratos.

Veja então qual é a concentração de carboidrato nesse alimento:

C = m1
         v

C = _9,0 g
         0,1 L

C = 90 g/L

Isso quer dizer que para cada litro do alimento em questão, serão ingeridos 90 gramas de carboidratos.

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