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Conteúdo principal

Molaridade

Definições de solução, soluto e solvente. Como a molaridade é usada para quantificar a concentração de soluto e como calcular a molaridade.

Principais pontos

  • Misturas com composição uniforme são chamadas misturas homogêneas ou soluções
  • Misturas com composição não-uniforme são denominadas misturas heterogêneas .
  • O produto químico na mistura que está presente em maior quantidade é chamado de solvente e os outros componentes são chamados solutos .
  • Molaridade ou concentração molar é o número de mols de soluto por litro de solução, que pode ser calculada usando a seguinte equação:
Molaridade=mol de solutoL de solução
  • A concentração molar pode ser usada para conversão entre a massa ou mols de soluto e o volume da solução.

Introdução: Misturas e soluções

No dia-a-dia, nós encontramos com frequência substâncias que são misturas de diferentes elementos ou compostos. Um exemplo de mistura é o corpo humano. Você sabia que aproximadamente 57% da massa do corpo humano é água? Nós somos basicamente um conjunto de uma variedade de moléculas biológicas, gases e íons inorgânicos dissolvidos em água. Eu não sei você, mas eu acho isso bem difícil de assimilar!
Uma foto de uma praia à beira do oceano. A areia amarelada está coberta de pessoas sobre toalhas de praia, e há também alguns nadadores no oceano azul esverdeado. A praia também está rodeada por casas de uma cidade pequena.
Além dos corpos dos frequentadores da praia, a areia da praia e a água do oceano também são misturas! Foto de Bondi Beach por penreyes no flickr, CC BY 2.0
Se as substâncias estão misturadas de forma que a composição seja a mesma em toda a amostra, estas misturas são chamadas de homogêneas. Por outro lado, uma mistura que não apresenta composição uniforme em toda a amostra é chamada heterogênea.
Misturas homogêneas são também chamadas de soluções, e soluções podem conter componentes sólidos, líquidos e/ou gasosos. Nós geralmente queremos determinar a quantidade de uma determinada espécie presente na solução, que é chamada de concentração daquela espécie. Neste artigo, veremos como descrever as soluções quantitativamente, e discutiremos como essa informação pode ser usada ao fazermos cálculos estequiométricos.

Concentração Molar

O componente da solução que está presente em maior quantidade é conhecido como solvente. Qualquer outra espécie química misturada ao solvente é chamada de soluto, e este pode ser sólido, líquido ou gasoso. Por exemplo, a atmosfera terrestre é uma mistura de 78% de gás nitrogênio, 21% de gás oxigênio, e 1% de argônio, dióxido de carbono e outros gases. Podemos pensar na atmosfera como sendo uma solução onde o gás nitrogênio é o solvente, e os solutos são oxigênio, argônio e dióxido de carbono.
A molaridade, ou concentração molar, de um soluto é definida como o número de mols de soluto por litro de solução (não por litro de solvente!):
Molaridade=mol de solutoL de solução
Molaridade possui unidades de mollitro, que pode ser abreviado como M (lê-se "molar"). A concentração molar do soluto é por vezes abreviada colocando colchetes em torno da fórmula química do soluto. Por exemplo, a concentração de íons cloreto em uma solução pode ser escrito como [Cl]. A concentração molar permite-nos converter entre o volume da solução e o número de mols (ou massa) do soluto.
Verificação de conceito: o bronze é uma liga que pode ser vista como uma solução sólida de ~88% de cobre misturado a 12% de estanho. Qual é o soluto e qual o solvente no bronze?

Exemplo 1: Calculando a concentração molar de um soluto

Vamos considerar uma solução formada pela dissolução de 2,355g de ácido sulfúrico, H2SO4, na água. O volume total da solução é 50,0mL. Qual é a concentração molar do ácido sulfúrico, [H2SO4]?
Para encontrar [H2SO4] precisamos descobrir quantos mols de ácido sulfúrico estão na solução. Podemos converter a massa do soluto a mols utilizando o peso molecular do ácido sulfúrico, 98,08gmol:
mol H2SO4=2,355g H2SO4×1mol98,08g=0,02401mol H2SO4
Podemos agora substituir os mols de ácido sulfúrico e o volume total da solução na equação da molaridade para calcular a concentração molar do ácido sulfúrico:
[H2SO4]=mol solutoL de solução=0,02401mol0,050L=0,48M
Verificação de conceito: Qual é a concentração molar de íons H+ em 4,8M H2SO4 de solução?

Exemplo 2: fazendo uma solução com uma concentração específica

Às vezes temos uma concentração e um volume de solução desejados, e nós queremos saber quanto soluto precisamos para ter a solução. Nesse caso, nós podemos reorganizar a equação da molaridade para encontrar os moles de soluto.
mol soluto=Molaridade×L de solução
Por exemplo, digamos que queremos fazer 0,250L de uma solução aquosa com [NaCl]=0,800M. Qual a massa do soluto, NaCl, que nós precisamos para fazer esta solução?
Podemos usar a equação de molaridade reorganizada para calcular os mols de NaCl necessários para a concentração e o volume especificados:
mol de NaCl=[NaCl]×L de solução=0,800molL×0,250L=0,200mol de NaCl
Podemos usar a nassa molecular do cloreto de sódio, 58,44gmol, para converter de mols para gramas de NaCl:
Massa de NaCl=0,200mol×58,44g1mol=11,7g NaCl
Na prática, podemos usamos esta informação para fazer nossa solução como segue:
Passo 1.  Pesar 11,7g de cloreto de sódio.
Passo 2.  Transferir o cloreto de sódio para um balão limpo e seco.
Passo 3.  Adicionar água ao NaCl até que o volume total da solução seja de 250mL.
Passo 4.  Mexa até que o NaCl esteja completamente dissolvido.
A precisão da nossa concentração molar depende da nossa escolha de vidraria, assim como a precisão da balança utilizada para pesar o nosso soluto. A vidraria determina a precisão do volume da nossa solução. Se nós não sabemos qual escolher, nós devemos misturar a solução em um frasco Erlenmeyer ou em um béquer. Se nós queremos ser extremamente precisos, como por exemplo ao fazer uma solução padrão para um experimento de química analítica, nós provavelmente misturaríamos o soluto e o solvente em um balão volumétrico (veja a figura abaixo).
Uma foto de um balão volumétrico, que tem uma base larga em forma de pera com um pescoço muito fino e reto no topo. O balão está preenchido com uma solução azul-escura que sobe parcialmente no fino pescoço do balão.
Um balão volumétrico contendo uma solução de azul de metileno, um corante. Foto de Amanda Slater on flickr, CC BY-SA 2.0

Resumo

  • Misturas com composição uniforme são chamadas soluções homogêneas.
  • Misturas com composição não-uniforme são denominadas misturas heterogêneas.
  • O produto químico na mistura que está presente em maior quantidade é chamado de solvente e os outros componentes são chamados solutos.
  • Molaridade ou concentração molar é o número de moles de soluto por litro de solução, que pode ser calculada usando a seguinte equação:
Molaridade=mol de solutoL de solução
  • A concentração molar pode ser usada para conversão entre massa ou mols de soluto e o volume da solução.

Tente: A estequiometria de uma reação de precipitação

Molaridade é um conceito útil para cálculos estequiométricos envolvendo reações em solução, tal como reações de precipitação e neutralização. Por exemplo, considere a reação de precipitação que ocorre entre Pb(NO3)2(aq) e KI(aq). Quando estas duas soluções são combinadas, PbI2(s) amarelo brilhante precipita da solução. A equação balanceada para esta reação é:
Pb(NO3)2(aq)+2KI(aq)PbI2(s)+2KNO3(aq)
Se tivermos 0,1L de 0,10M Pb(NO3)2, que volume de 0,10M KI(aq) deveria ser adicionado para reagir com todo o Pb(NO3)2(aq)?
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