Soluções e Expressão das concentrações MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO SECRETARIA DE EDUCAÇÃO PROFISSIONAL E TECNOLÓGICA INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE SANTA CATARINA CAMPUS LAGES Soluções e Expressão das concentrações Prof. Marcel Piovezan marcel.piovezan@ifsc.edu.br Curso Técnico concomitante em Análises Química Unidade Curricular: Química Analítica Módulo 2

Introdução às expressões de concentração das soluções aquosas BRIAN SYTNYK/ MASTERFILE/OTHER-IMAGES Introdução às expressões de concentração das soluções aquosas

Os conceitos de solução, solvente e soluto Solução: mistura homogênea (soluto + solvente) Soluto: dissolvido pelo solvente Solvente: substância utilizada para dissolver outra CID HIGHRES PRESS STOCK/CID Professor: lembre-se de que as soluções dissolvidas em água são chamadas de soluções aquosas. Grande parte das soluções é líquida, mas, como vemos aqui, existem soluções sólidas, como o ouro, e gasosas, como o ar atmosférico. 1 Introdução às expressões de concentração das soluções aquosas

"Solutos diferentes apresentam solubilidades diferentes“ - Solução diluída - quantidade grande de solvente em relação ao soluto Ex: 2 g de NaCl em 100 mL de H2O a 18ºC - Solução concentrada - quantidade grande de soluto em relação ao solvente Ex: 30g de NaCl em 100 mL de H2O a 18ºC

- Solução saturada - contém a máxima quantidade de sal que se dissolve em 100 mL de H2O a uma determinada temperatura. Ex: 36g de NaCl em 100 mL de H2O a 18 ºC Solução supersaturada - apresenta uma maior quantidade de soluto do que o solvente consegue dissolver. Essa solução apresenta corpo de chão, corpo de fundo ou precipitado. Ex: 40 g de NaCl em 100 mL de H2O a 18ºC

Na prática para que serve? De que me serve como técnico? 4 – COEFICIENTE E CURVA DE SOLUBILIDADE Coeficiente de solubilidade : Na prática para que serve? De que me serve como técnico?

O preparo de uma solução aquosa em laboratório Solução aquosa de NaOH THE NEXT/CID THE NEXT/CID O soluto é transferido para o frasco e, em seguida, adiciona-se um pouco de água destilada e agita-se até que todo o sólido se dissolva. Finalmente, acrescenta- -se água com auxílio de uma pisseta até atingir a marca de 1.000 mL. Massa do soluto = 80 g M(NaOH) = 40 g • mol–1 Massa do soluto = 80 g Volume da solução = 1 L 1 Introdução às expressões de concentração das soluções aquosas

Concentração comum Relação entre massa de soluto e volume de sua solução THE NEXT/CID NaOH (aq) C = 80 g/L A solução preparada contém 80 g de soluto dissolvidos em 1,0 L de solução. 1 Introdução às expressões de concentração das soluções aquosas

Concentração comum THE NEXT/CID NaOH (aq) C = 80 g/L Professor: nesse momento faça dois comentários:  a unidade da concentração comum se compõe de uma unidade de massa qualquer (mg, g, kg, t etc.) dividida por uma unidade de volume qualquer (cm3, mL, dm3, L, m3 etc.).  o volume que se leva em conta nessa definição não é o volume de solvente usado para fazer a solução, mas sim o volume da solução. Expressa a massa de soluto presente num certo volume de solução. 1 Introdução às expressões de concentração das soluções aquosas

Densidade de solução versus concentração comum inclui a massa da solução. Concentração comum: inclui apenas a massa do soluto. 1 Introdução às expressões de concentração das soluções aquosas

BRIAN SYTNYK/ MASTERFILE/OTHER-IMAGES Concentração em quantidade de matéria e outras expressões de concentração

Concentração em quantidade de matéria THE NEXT/CID THE NEXT/CID THE NEXT/CID Professor: quantidade em mols de soluto presente em 1 L de solução é conhecida como molaridade ou concentração molar. Concentração em quantidade de matéria e outras expressões de concentração

Relembrando... Mol Massa Molar (M ou MM) É a quantidade de uma espécie química que contém 6,02 x 1023 partículas (átomos, moléculas, íons, elétrons, etc). Massa Molar (M ou MM) A massa em g de 1 mol da espécie química. Massa molar atômica  Peso atômico Ex: 1 mol de H = 1,0079 g de H, 1 mol de Fe = 55,847g de Fe Massa molar molecular Ex: 1 mol de CO2 = 44,01 g de CO2 1 mol de H2O = 18,0158 g de H2O

Concentração da solução Concentração Molar (Molaridade) Concentração da solução expressa em mols do soluto por litros do solvente. Solução 1 molar = 1 mol da substância / 1L de solução ou 1 molar = 1 mmol da substância / 1 mL de solução

Densidade Densidade = massa da substância / volume Unidades: (g/mL) ou (g/cm3) ou (kg/L) Expressões de resultados analíticos: Relação m/m Amostras sólidas Amostras líquidas % analito = massa (g) analito x 100 massa (g) amostra Relação m/v % analito = massa (g) analito x 100 volume (mL) amostra Relação v/v % analito = volume (mL) analito x 100 volume (mL) amostra

Contando íons em solução Concentração em quantidade de matéria e outras expressões de concentração

Contando íons em solução 2 Concentração em quantidade de matéria e outras expressões de concentração

Título em massa Expressa a relação entre a massa de soluto e a massa de solução. 2 Concentração em quantidade de matéria e outras expressões de concentração

Título em volume Expressa a relação entre o volume de soluto e o volume de solução. 2 Concentração em quantidade de matéria e outras expressões de concentração

Porcentagem em massa e em volume Quando o título em massa é expresso em porcentagem, tem-se a porcentagem em massa do soluto na solução. 2 Concentração em quantidade de matéria e outras expressões de concentração

Porcentagem em volume Quando o título em volume é expresso em porcentagem, tem-se a porcentagem em volume do soluto na solução. 2 Concentração em quantidade de matéria e outras expressões de concentração

Exercícios Calcular a massa em gramas em 1 mol de CaSO4.7H2O (Ca = 40,08; S = 32,06; O = 15,99; H = 1,01) R: 262,14 g/mol 2. Calcular o número de mols em 500 mg de Na2CO3. (Na = 22,990; C = 12,011) R: 0,0047 mol ou 4,7 x 10-3 mol 3. Quantos miligramas estão contidos em 0,250 mmol de Fe2O3? (Fe = 55,847) R: 39,923 mg 4. Calcule a concentração , em g/L da solução obtida ao dissolver 4 g de cloreto de sódio em 50 cm3 de água? R: 80 g/L 5. O soro fisiológico contém 0,900 g de NaCl, em 100 mL de solução aquosa. Calcule a concentração do sal expressa em mol L-1 ? R: 0,15 mol L-1

Vamos exercitar mais....

Um técnico de análises químicas precisa preparar uma solução de concentração 0,1 mol/L de NaOH em um balão volumétrico de 50 mL a) Qual a massa molar da base (g/mol) b) Qual a massa a ser pesada da base em gramas e em miligramas para preparar essa solução. M = 0,1 mol/L V = 50 mL ou 0,05 L c) Será necessário preparar mais volume de solução (500 mL), quanto de base devo pesar para obter a mesma concentração de 0,1 mol/L NaOH

2. Um aditivo para radiadores de automóveis é composto de uma solução aquosa de etilenoglicol. Sabendo que em um frasco de 500 mL dessa solução existem 5 mols de etilenoglicol (C2H6O2), qual a concentração comum dessa solução? etilenoglicol n = 5 mol V = 500 mL ou 0,5 L R: 620 g/L

3. Qual o volume de H3PO4 85% (m/m) necessário para preparar 250 mL de uma solução de H3PO4 1 mol.L-1 (MM = 98 g.mol-1, d = 1,71 g/mL) ? Título= 85 % (m/m) V = 250 mL ou 0,250 L R: 16,85 mL

4. Qual a massa de iodeto de potássio para preparar 2 L de uma solução de KI 10% (m/v)? R: 0,2 kg ou 200 g

5. Qual a massa de CuSO4. 5H2O (MM = 249,69 g 5. Qual a massa de CuSO4.5H2O (MM = 249,69 g.mol-1) necessária para preparar 500 mL de uma solução padrão de Cu(II) 2,0 g.L-1 (MM = 63,546 g.mol-1)? Lembrando.... CuSO4 Cu+2 + SO4-2 C = 2,0 g/L de Cu+2 V = 500 mL ou 0,5 L R: 3,929 g ou 3929 mg

6. Uma solução de ácido Nítrico tem concentração igual a 126 g/L e densidade igual a 1,008 g/mL. Quais as frações molares do soluto e do solvente nessa solução? C = 126 g/L d = 1,008 g/mL R: XHNO3 = 0,035 ou 3,5 % XH2O = 0,965 ou 96,5 %

8. Num certo tanque de tratamento de resíduos químicos continha, quando cheio, 3 gramas de um dado sal numa concentração de 0,5 mol/L. Hoje, a concentração desse sal no tanque cheio é de 2,5 mol/L. Qual a massa do sal no tanque? Hoje m = 3 g M = 0,5 mol/L m = ? M = 2,5 mol/L R: 15 g

9. O soro fisiológico utilizado para limpar lentes de contato é uma solução aquosa de NaCl 0,9 %. Se, em um frasco contendo 100 mL desse soro, forem adicionados 10,8 g de NaCl, qual será a concentração molar da solução preparada? m = 10,8 g de NaCl M = ? Título = 0,9 % (m/m) V = 100 mL ou 0,1 L R: massa final = 10,8 g M = 1,85 mol/L

Diluição e mistura de soluções BRIAN SYTNYK/ MASTERFILE/OTHER-IMAGES Diluição e mistura de soluções

Acrescenta-se mais água: diluição. Diluição de soluções Adição de solvente a uma solução I II O pó dissolvido em água. Acrescenta-se mais água: diluição. Professor: lembre seus alunos que dissolver não é diluir! “Dissolver” é o ato de fazer uma solução, adicionando-se um soluto a um solvente e homogeneizando a mistura. “Dissolução” é o substantivo relativo ao verbo “dissolver”. Por exemplo, “dissolver açúcar em água” equivale a “fazer a dissolução de açúcar em água”. Diluído: pequena quantidade de soluto dissolvido. Concentrado: grande quantidade de soluto dissolvido. Muito concentrado Menos concentrado ou mais diluído Diluição de pó em solvente água 3 Diluição e mistura de soluções

Diluição de soluções (nível microscópico) Solução concentrada de CuCl2 (aq) diluída pela adição de solvente resulta em nova solução com o mesmo número de íons Cu2+ e Cl–. THE NEXT/CID Professor: vale ressaltar que a quantidade de partículas de soluto é mantida; apenas a quantidade de solvente é alterada. THE NEXT/CID 3 Diluição e mistura de soluções

Diluição de soluções (nível macroscópico) FOTOS: THE NEXT/CID M = ? V = 50 mL V= 5,0 mL (alíquota) Trasferida para balão de 50 mL M = 2,0 mol /L V= 5,0 mL (alíquota) 3 Diluição e mistura de soluções

Cálculos envolvendo diluição A quantidade de soluto permanece a mesma. 3 Diluição e mistura de soluções

Cálculos envolvendo mistura de soluções de mesmo soluto A quantidade de soluto permanece a mesma. Sol. 1 Sol. 2 n1 V1 M1 n2 V2 M2 3 Diluição e mistura de soluções

Cálculos envolvendo mistura de soluções de mesmo soluto Diluição é uma operação muito utilizada no nosso dia-a-dia, quando, por exemplo, preparamos um refresco a partir do suco concentrado. Considere 100 mL de determinado suco em que a concentração do soluto seja de 0,4 mol/L. Qual o volume em mL de água, que deverá ser acrescentado para que a concentração do soluto caia para 0,04 mol/L? Um volume de 200mL de uma solução aquosa de glicose (C5H12O6) de concentração igual a 60 g/L foi misturada a 300 mL de uma solução de glicose de concentração igual a 120 g/L. Determine a concetração em g/L da solução final. Uma solução aquosa 2 mol/L de NaCl de volume 50 mL foi misturada a 100 mL de uma solução aquosa de NaCl 0,5 mol/L. Calcule a nova concentração da solução. 3 Diluição e mistura de soluções