FÍSICO-QUÍMICA

EXPRESSANDO A CONCENTRAÇÃO DE SOLUÇÕES AQUOSAS

PRIMEIRA PARTE

• Conceitos de solução, solvente e soluto;

• Método para o preparo laboratorial de uma solução

aquosa de concentração conhecida;

• Concentração comum;

• Distinção entre concentração comum de uma solução e

densidade de uma solução;

Na lista abaixo estão relacionados alguns termos e conceitos. Indique no seu caderno aqueles que você julga estarem relacionados à imagem e justifique sua escolha.

•mistura de soluções

•dissolução

•diluição

•aumento de concentração

•diminuição de concentração

•neutralização

Os muitos materiais com que tomamos contato em nosso dia a dia

raramente são substâncias puras. Geralmente, são misturas de duas ou

mais substâncias.

As misturas podem ser fundamentalmente divididas em dois tipos:

Misturas heterogêneas: que apresentam duas ou mais fases, ou seja, porções com propriedades distintas.

Misturas homogêneas: que apresentam uma única fase, ou seja, tem as mesmas propriedades em todos os seus pontos.

As misturas homogêneas são também denominadas soluções.

As propriedades de uma solução não dependem apenas dos seus componentes, mas também da proporção entre as

quantidades desses componentes. Por exemplo, se você misturar uma colherada de açúcar em um copo de água e mexer bem, obterá uma solução aquosa de açúcar. Uma das propriedades

dessa solução é o seu sabor doce.

Se, em outro experimento, você misturar três colheradas de açúcar em um copo de água e mexer bem,

também obterá uma solução aquosa de açúcar. Esta última

apresenta, contudo, um sabor mais doce que a primeira.

Em linguagem química, dizemos que essa segunda solução é mais concentrada, ou seja, apresenta uma maior concentração de açúcar. E a primeira delas é menos concentrada, ou mais diluída.

Esta parte de nosso estudo em físico-química destina-se a abordar

alguns modos para expressar matematicamente a concentração de

soluções. Destina-se, também, a discutir a diluição de soluções,

técnica que permite obter soluções menos concentradas a partir

de outras, mais concentradas. Finalizando o capítulo, veremos

exemplos de cálculos estequiométricos em reações com

reagente(s) em solução e mostraremos como o conhecimento da

concentração das soluções possibilita tais cálculos.

Alguns conceitos introdutórios

Solução

Solvente

Soluto

Quando você coloca um pouco de açúcar na água e mexe até obter uma só fase, está

fazendo uma solução. O mesmo acontece se você adicionar um pouquinho de sal à

água e misturar bem. Solução é o nome dado a qualquer mistura homogênea.

Embora a maior parte das soluções esteja no estado líquido, existem também soluções gasosas e soluções sólidas.O ar atmosférico, convenientemente filtrado para eliminar partículas nele dispersas, é um exemplo de solução gasosa, na qual predominam o gás nitrogênio (cerca de 78%) e o gás oxigênio (cerca de 21%).Entre as soluções sólidas está o ouro 18K usado pelos joalheiros (mistura de ouro e cobre em proporção adequada).

Quando uma substância é capaz de dissolver outra, costumamos

chamá-la de solvente. Assim, por exemplo, a água é um

solvente para o açúcar, para o sal, para o álcool e para várias

outras substâncias.

A substância que é dissolvida num solvente, a fim de fazer

uma solução, é denominada soluto.

Se uma solução é preparada com o solvente água, dizemos que é

uma solução aquosa. Ao dissolver açúcar em água, por exemplo,

obtemos uma solução aquosa de açúcar, na qual a água é o

solvente e o açúcar é o soluto.

Jamais cheire ou coloque na boca uma substância empregada em experimentos.

Equipamentos para medida de volumes líquidos

Nos laboratórios, quando trabalhamos

com soluções, há frequentemente a

necessidade de conhecer a quantidade

de soluto presente em solução. Por esse

motivo, além de ser necessário

determinar a massa de solutos (caso

sejam sólidos), o que é possível com o

uso de balanças de precisão, devemos

também medir com exatidão o volume

de líquidos, já que trabalharemos com

soluções aquosas.

Exemplo de Vidrarias para medida de volumes líquidos

ErlenmyerProvetaPipeta graduadaBuretaCopo de béquerBalão volumétrico

Bequer: é pouco preciso; apenas fornece medidas aproximadas de volume.

Erlenmeyer: também é pouco preciso; apenas fornece medidas aproximadas de volume.

Proveta: é um pouco mais precisa que o béquer e o erlenmeyer, fornecendo medidas razoáveis para procedimentos que não exijam precisão muito grande.

Balão volumétrico: Assim como a pipeta volumétrica, esse balão permite medir com boa precisão dado volume de líquido.

A proveta é um instrumento de maior precisão que a proveta e é útil para medir o volume de solução adicionado a um frasco.

Pipeta volumétrica: apresenta um traço de calibração (ou aferição) a uma dada temperatura que vem indicada no instrumento. O traço permite medir, na temperatura estabelecida, o volume fixo de líquido com boa precisão.

O preparo de uma solução aquosa em laboratório

Os químicos possuem uma linguagem verbal específica para representar a solução preparada. Observe a seguir que existem diferentes maneiras de se referir a uma determinada solução:

As frases acima, embora diferentes, dizem respeito à mesma solução.

O frasco com a solução preparada

deve ser tampado e rotulado para indicar

o conteúdo.

Ao rotular um frasco para informar o seu conteúdo, os químicos adotam uma linguagem matemática. Essa linguagem utiliza frações para representar quantitativamente os componentes da solução, ou seja, a concentração da solução.O estudo dessa linguagem matemática é chamado em química de estudo da concentração das soluções.

Concentração comum ( C )

A solução cujo preparo foi descrito apresenta um volume total de 1 L e a massa de soluto nela presente é de 80 g. Assim, a solução contém 80g de soluto dissolvidos em 1L de solução, o que, ao ser expresso em linguagem matemática, pode ser escrito:

As frações acima são idênticas porque o soluto está homogeneamente distribuído por todo o volume da solução, ou seja, cada porção da solução apresenta a mesma relação entre a quantidade de soluto e a quantidade de solução ( 80 = 80 = 80 ).Um refrigerante tipo cola contém 1,0 g de H3PO4 por litro do refri gerante. Para preparar 8.000 L desse refrigerante é necessário adicionar 8.000 g do H3PO4 na solução e completar o volume a 8.000 L.

NaOH ( hidróxido de sódio ou soda caústica ) não deve ser

manipulado sem orientação e supervisão adequada.

É um sólido branco em escamas que provoca queimaduras na pele e nos olhos. Se ingerido,

causa sérias lesões internas. Sua solução aquosa também

oferece esses riscos e NÃO deve ter contato com a pele, as

mucosas e os olhos.Óculos de segurança, luvas e

aventais protetores são obrigatórios para sua

manipulação.

ATENÇÃO

Generalizando, uma das maneiras usadas pelos químicos para expressar a concentração de uma solução é por meio da massa

de soluto dissolvida em certo volume dessa solução. Essa grandeza, no Ensino Médio brasileiro, é frequentemente

denominada concentração comum.

A concentração comum de uma solução expressa a massa de soluto presente

num certo volume de solução.

Dois comentários são importantes sobre esse conceito:

Primeiro, a unidade da concentração comum será composta por uma unidade de massa qualquer (mg, g, kg, t etc) dividida por uma unidade de volume qualquer (cm3, mL, dm3, L, m3 etc).

Segundo, 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.

Vejamos agora a leitura do rótulo identificador de uma solução aquosa contida em um frasco.

No rótulo do frasco vão as seguintes informações:

NaOH (aq)

C = 80 g/L

NaOH (aq) indica que a substância dissolvida (soluto) é o NaOH e que o solvente é a água. C = 80 g/L indica uma solução aquosa de NaOH de concentração igual a 80 g/L.

Um ponto importante referente ao tema deste capítulo é a correta interpretação de informações contidas em rótulos que

expressam concentração de soluções. Se, no rótulo de um frasco que contém uma solução aquosa, existe a informação de que ela

tem concentração 80 g/L, isso deve ser interpretado como: existem 80 g de soluto em cada litro de solução. Abaixo você

encontra um exemplo de rótulo para interpretar.