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Como Ocorrem os Processos de Diluição e Mistura de Soluções?

Nem sempre se encontra disponível a solução a ser empregada na concentração desejada e, para que se obtenha esta solução, muitas vezes é necessário promover a diluição e mistura de soluções de concentrações diferentes.

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Hoje, você vai aprender tudo sobre esses processos de diluição e mistura de soluções para arrasar na prova de Química do vestibular! Para começar, veja o vídeo abaixo sobre o assunto.

Diluição e Mistura de Soluções

Diluição

Em Química, a palavra diluir significa adicionar certa quantidade de solvente a uma solução já preparada. Isso implica a redução da concentração inicial, mas sem ocorrer alteração da quantidade de soluto que já havia dentro do recipiente. Normalmente, uma solução de concentração mais elevada, chamada solução-estoque, é o ponto de partida para que possamos obter as concentrações desejadas apenas adicionando solvente. A partir de uma solução-estoque de nitrato de potássio (KNO3) a 25 g/L, como preparar 1,0 L de uma solução com concentração 1 g/L?
A resposta pode ser encontrada estabelecendo-se a seguinte relação matemática:

25 g ———1,0 L
1,0 g ——— x
x = 0,04 L ⇒ x = 40 mL

Assim, é preciso coletar 40 mL da solução-estoque de nitrato de potássio e adicionar solvente até que se complete 1,0 L.

Como Ocorrem os Processos de Diluição e Misturas de Soluções

Evidentemente, a massa do soluto (m1) será a mesma na solução inicial e na final. No entanto, a concentração C irá diminuir para C’, pois o volume aumentou de V para V’.   Podemos, então, calcular:

para a solução inicial:       C = m1/V   →   m1 = V. C

para a solução final:           C’= m1/ V’ →   m1 = V’ . C’

Uma vez que m1 é constante, temos:

m1 = m 1’ → CV = C’V’

Demonstrações idênticas podem ser feitas para os outros tipos de concentrações das soluções, sempre lembrando que a quantidade do soluto, seja em massa (m1), seja em número de mols (n1), permanece constante durante a diluição.

Para concentração em quantidade de matéria:   µ = n1 / V (L) → n = µ . V

Considerando que a adição do solvente não altera n 1, portanto, antes da diluição (µ) e depois da diluição (µ’), tem-se a expressão.

µ . V = µ ’ . V ’

Mistura de soluções

Quando os solutos são iguais, para encontrar o valor da concentração da nova solução é necessário somar a quantidade de soluto presente nas duas soluções e dividir pela quantidade total de solvente. A solução resultante terá concentração intermediária a das soluções iniciais. Ao se misturarem soluções iônicas, ocorre um aumento da concentração dos íons comuns às duas soluções e uma diminuição da concentração dos íons diferentes. Nesse caso, para calcular a concentração de cada íon, é necessário conhecer a quantidade de matéria de cada um dos íons formados após a dissociação em água e dividi-la pelo volume total da solução resultante.

Considere, como exemplo, a mistura de 100 mL de uma solução aquosa de glicose de concentração 15 g/L com 300 mL de outra solução de glicose de concentração 30 g/L.
A primeira solução possui 1,5 g de glicose → x = 15 g X 100 mL
1 000 mL

e a segunda solução apresenta 9,0 g de glicose → y = 30 g X 300 mL
1 000 mL

Somando a massa total de glicose e dividindo o valor encontrado pelo volume total da solução, obtém-se a concentração de glicose na mistura
1,5 g + 9,0 g = 26,25 g/L
0,1 L 1 0,3 L

Mistura de soluções com o mesmo soluto

Este caso de mistura de soluções é como se misturássemos dois copos de suco de maracujá. Imaginemos que um copo continha um suco “fraco” e outro copo um suco mais “forte”. O suco resultante da mistura entre os dois copos de suco seria um suco intermediário entre os dois sucos iniciais, ou seja, mais forte que o suco fraco, porém mais fraco que o suco forte. Quando a mistura é de soluções com o mesmo soluto, observa-se o aumento na quantidade de soluto, solvente e solução, ou seja, m 1=m 1’+m 1’’ e V= V ’+V ’’ .

Como Ocorrem os Processos de Diluição e Misturas de Soluções

Mistura de soluções com solutos diferentes

Este caso de mistura de soluções é como se misturássemos um copo de suco de maracujá com um copo de suco de goiaba, para fazermos um suco de “goiabajá”. O que ocorre na realidade são duas diluições, ou seja, após a mistura tanto o suco de maracujá quanto o suco de goiaba estarão mais fracos, pois na solução final a massa de maracujá e a massa de goiaba são as mesmas das soluções iniciais, porém a massa de água é a soma das massas da água do suco de maracujá com a massa da água do suco de goiaba. Portanto, conclui-se que a massa dos solutos permanecem constantes enquanto a massa da água aumenta, o que caracteriza uma diluição tanto do suco de maracujá como do suco de goiaba.

Generalizando, podemos dizer que, quando são misturadas três, quatro ou mais soluções de solutos diferentes, mas que não reagem entre si, cada soluto continuará com sua “quantidade” constante, sofrendo apenas uma diluição do volume inicial de sua própria solução para o volume total da solução final. Observe:

Como Ocorrem os Processos de Diluição e Misturas de Soluções

Fazendo a diluição das espécies envolvidas:

Para o NaCl:       CV = C’V’

4 . 150 = C ’ . 500 → C ’=1,2 g/L

Para o K2SO4:         CV = C’V’

10 . 350 = C ’ . 500 → C ’= 7 g/L

Um caso muito comum de mistura de soluções sem reação é a mistura de solutos com íon comum. Ex. mistura de KNO3 e KCl ou Na 2SO4 e H2SO4

Agora que você já aprendeu tudo que precisa saber sobre diluição e mistura de soluções, teste o seu conhecimento com os exercícios abaixo.

Exercícios sobre diluição e mistura de soluções

Responda as cinco questões abaixo a respeito de diluição e mistura de soluções e confira o gabarito no fim da página.

1. Analisando quantitativamente um sistema formado por soluções aquosas de cloreto de sódio, sulfato de sódio e fosfato de sódio, constatou-se a existência de: 0,525 mol/L de íons Na+, 0,02 mol/L de íons SO42 – e 0,125 mol/L de íons Cl. Baseado nos dados pode-se concluir que a concentração de PO43 – no sistema é:

a) 0,525 mol/L
b) 0,12 mol/L
c) 0,36 mol/L
d) 0,24 mol/L
e) 0,04 mol/L

2. (UEG-GO) Duas situações, A e B, são representadas a seguir. Analise os dados e julgue as afirmações a seguir:
Como Ocorrem os Processos de Diluição e Misturas de Soluções

I.Na situação A, a concentração molar obtida é igual a 0,8 mol/L
II. Na situação A, se duplicarmos o volume da solução, a concentração molar se reduzirá pela metade.
III. Na situação B, a solução 1 apresenta concentração igual a 5,0 g/L
IV. Na situação B, adicionando-se 100 mL de solvente à solução 1, a concentração final na solução 2 será igual a 2,5 g/L

Marque a alternativa correta:

a) Apenas as afirmações I e II são verdadeiras.
b) Apenas as afirmações I e III são verdadeiras.
c) Apenas as afirmações II, III e IV são verdadeiras.
d) Apenas as afirmações II e IV são verdadeiras.
e) Todas as afirmações são verdadeiras.

3.(Unesp) Medicamentos, na forma de preparados injetáveis, devem ser soluções isotônicas com relação aos fluidos celulares. O soro fisiológico, por exemplo, apresenta concentração de cloreto de sódio (NaCl) de 0,9% em massa (massa do soluto por massa da solução), com densidade igual a 1,0 g/ cm3.

a) Dada a massa molar de NaCl, em g/mol = 58,5, qual a concentração, em mol/L do NaCl no soro fisiológico? Apresente seus cálculos.
b) Quantos litros de soro fisiológico podem ser preparados a partir de 1 L de solução que contém 27 g/L de NaCl (a concentração aproximada deste sal na água do mar)? Apresente seus cálculos.

4. (UFOP MG/2009) Durante uma festa, um convidado ingeriu 5 copos de cerveja e 3 doses de uísque. A cerveja contém 5% v/v de etanol e cada copo tem um volume de 0,3 L; o uísque contém 40% v/v de etanol e cada dose corresponde a 30 mL. O volume total de etanol ingerido pelo convidado durante a festa foi de:

a) 111 mL
b) 1,11 L
c) 15,9 mL
d) 1,59 L

5. (UNIMAR SP/2006) Você se mudou para uma casa nova com uma bonita banheira de água quente que tem a forma de um coração. Você precisa saber o volume de água da banheira, mas, devido à forma irregular desta, não é simples determinar suas dimensões e calcular o volume. Por causa disso, você procura resolver o problema usando uma tintura (1,0g de azul de metileno, C16H18ClN3S, em 50,0mL de água). Você mistura a tintura com a água da banheira fazendo uma solução. Depois, retira uma amostra desta solução. E em um laboratório químico, usando um instrumento, como um espectrofotômetro, determina que a concentração da tintura na banheira é 2,5×10 −6 mol/L. Qual o volume aproximado de água na banheira?
C=12u; H=1u; Cl=35,5u; N=14u e S=32u

a) 500 litros
b) 1000 litros
c) 100 litros
d) 125 litros
e) 1250 litros

Gabarito das questões sobre diluição e mistura de soluções

1. B

2. B

3. 0,154 mol/L; 3L

4. A

5. E