Quais são as principais unidades de concentração química?

Você sabe quais são as principais unidades de concentração química? Sabe que elas caem no vestibular? Aprenda com a gente a desvendar essa matéria!

Concentração comum de uma solução (C)

A chamada concentração comum de uma solução é dada pela razão entre a massa do soluto, m, em gramas (g) e o volume, v, da solução em litros (L). A unidade usual é g/L, a do Sistema Internacional (SI) é kg/m³:

C = m / v

Pode ainda ser expressa pelas unidades físicas g/ml, g/cm³, kg/L. Podemos usar ainda variações como g/100ml, g/100 cm³ ou g/dL ou ainda mg/mL.

Molaridade ou concentração molar

[caption id="attachment_65793" align="aligncenter" width="329"] Soluções de Nitrato de Prata 0,1M e Sulfato de Cobre 0,1M[/caption] Molaridade ou concentração molar ou concentração em mol/L ou concentração em quantidade de matéria é a razão da quantidade de matéria do soluto (mol) pelo volume de solução (em litros), expressa na unidade mol/L (molar).

M = n/V

M é a molaridade, n é a quantidade de matéria (antigamente dita "número de mol") e V é o volume da solução. A unidade comum está dada em mol/L. Quantidade de matéria ou número de mols (n) é a relação entre a massa do soluto (m) (em gramas) e a massa molar (MM) da substância (em g/mol):

n = m/MM

Juntando as duas equações, temos a forma expandida:

M = m/ MM. V

Fração em mols ou fração molar

Fração Molar do Soluto (x1): é a razão estabelecida entre o número de mols de moléculas do soluto (n1) e o número de mols de moléculas da solução (n). Fração Molar do Solvente (x2): é a razão estabelecida entre o número de mols de moléculas do solvente (n2) e o número de mols de moléculas da solução (n). Obs.: x1 + x2 = 1 Obs.: A Fração molar não possui unidade

Densidade

[caption id="attachment_65796" align="aligncenter" width="300"] Esta figura mostra a diferença de densidade entre o álcool, o óleo e a água + tinta[/caption] A densidade de um corpo poderá ser determinada pela quantidade de massa que o corpo possui dividido pelo volume que esta massa ocupa. A densidade pode ser determinada pela expressão matemática: Exemplo: Uma caixa com algodão cuja massa é de 200g, ocupa o volume de 2000 cm³. Sua densidade será:

Soluções percentuais ou Títulos:

Porcentagem em massa (m/m) ou título em massa (T%)

É a massa de soluto, em gramas, presente em 100 g de solução. Quando dizemos que uma solução se encontra a 10 % em massa, estamos dizendo que em 100g de solução há 10 g de soluto. O percentual em massa pode ainda ser determinado pela fórmula:

% m/m = _m soluto_ x 100 m solução

Percentual em massa por volume (%)

É a massa de soluto, em gramas, presente em 100 mL de solução. Quando dizemos que uma solução se encontra a 10 % , estamos dizendo que em 100 mL de solução há 10 g de soluto

% m/V = _m soluto  x 100 V solução

Percentual em volume ou título em volume (%V/V)

É o volume de soluto, em mL, presente em 100 mL de solução. Quando dizemos que uma solução se encontra a 10 % V/V, estamos dizendo que em 100 mL de solução há 10 mL de soluto.

% V/V = _V soluto_ x 100 V solução

Obs1.: 1cm³ = 1mL; 1dm³ = 1L; 1000L = 1m³; Obs2.: O título em volume não possui unidade. Existem alguns casos em que a massa do soluto presente na solução é tão pequena, que praticamente a massa do solvente é igual à massa da solução. Nesses casos, não se pode usar como referencial uma porcentagem, ou seja, analisar quantos gramas de soluto há em 100 unidades da solução. Assim, é preciso usar como referencial partes maiores da solução, como 1000 000 ou 10⁶, isto é, partes por milhão (ppm). “ A concentração em ppm indica a quantidade, em gramas, de soluto presente em 1000000 (10⁶) gramas de solução.” O cálculo matemático em ppm é feito com a seguinte fórmula:

1 ppm = 1 parte de soluto_ 106 partes de solução

Existem casos em que a solução está tão diluída que é necessário usar partes por bilhão (ppb) ou até partes por trilhão (ppt). Suas fórmulas são, respectivamente:

1 ppb = 1 parte de soluto_ 109 partes de solução

1 ppt = 1 parte de soluto_ 1012 partes de solução

[caption id="attachment_65790" align="aligncenter" width="793"] Esquema sobre as concentrações e as unidades mais utilizadas[/caption]

Se a solução for sólida ou líquida, a concentração em ppm é dada em massa; já se for no estado gasoso, ela será fornecida em volume.

Exercícios

1. (UFSCar-2002) O flúor tem um papel importante na prevenção e controle da cárie dentária. Estudos demonstram que, após a fluoretação da água, os índices de cáries nas populações têm diminuído. O flúor também é adicionado a produtos e materiais odontológicos. Suponha que o teor de flúor em determinada água de consumo seja 0,9 ppm (partes por milhão) em massa. Considerando a densidade da água 1 g/mL, a quantidade, em miligramas, de flúor que um adulto ingere ao tomar 2 litros dessa água, durante um dia, é igual a

a) 0,09 b) 0,18 c) 0,90 d) 1,80 e) 18,0

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2. (UFMG-2003) A presença do oxigênio dissolvido é de fundamental importância para a manutenção da vida em sistemas aquáticos. Uma das fontes de oxigênio em águas naturais é a dissolução do oxigênio proveniente do ar atmosférico. Esse processo de dissolução leva a uma concentração máxima de oxigênio na água igual a 8,7mg/L, a 25 ºC e 1atm. Um dos fatores que reduz a concentração de oxigênio na água é a degradação de matéria orgânica. Essa redução pode ter sérias consequências - como a mortandade de peixes, que só sobrevivem quando a concentração de oxigênio dissolvido for de, no mínimo, 5mg/L.

a) Calcule a massa de oxigênio dissolvido em um aquário que contém 52 litros de água saturada com oxigênio atmosférico, a 25º C e 1 atm. b) Calcule a massa de oxigênio que pode ser consumida no aquário descrito, no item 1 desta questão, para que se tenha uma concentração de 5 mg/L de oxigênio dissolvido. c) A glicose (C₆H₁₂O₆), ao se decompor em meio aquoso, consome o oxigênio segundo a equação: C₆H₁₂O₆ (aq) + 6O₂ (aq) → 6CO₂ (aq) + 6H₂O(l) Calcule a maior massa de glicose que pode ser adicionada ao mesmo aquário, para que, após completa decomposição da glicose, nele permaneça o mínimo de 5mg/L de oxigênio dissolvido.

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3. (UFSCar-2000) Soro fisiológico contém 0,900 gramas de NaCl, massa molar = 58,5 g/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

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4. (UFMG-1997) O rótulo de um produto usado como desinfetante apresenta, entre outras, a seguinte informação. Cada 100 mL de desinfetante contém 10 mL de solução de formaldeído 37% V/V (volume de formaldeído por volume de solução). A concentração de formaldeído no desinfetante, em porcentagem volume por volume, é

a) 1,0% b) 3,7% c) 10% d) 37%

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5. (PUC - RS-2006) O Ministério da Saúde recomenda, para prevenir as cáries dentárias, 1,5 ppm (mg/L) como limite máximo de fluoreto em água potável. Em estações de tratamento de água de pequeno porte, o fluoreto é adicionado sob forma do sal flúor silicato de sódio (Na₂SiF₆; MM = 188g/mol). Se um químico necessita fazer o tratamento de 10000 L de água, a quantidade do sal, em gramas, que ele deverá adicionar para obter a concentração de fluoreto indicada pela legislação será, aproximadamente, de

a) 15,0 b) 24,7 c) 90,0 d) 148,4 e) 1500,0

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Gabarito

1. D

2. 452mg de O₂; 192 mg de O₂; 0,18 g de C₆H₁₂O₆

3. D

4. B

5. B