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aula 15

Cálculos e Concentrações

Concentração

Uma solução deve ser corretamente identificada quanto ao tipo de soluto e solvente, assim como a quantidade destes. As quantidades do soluto numa solução podem ser dadas em massa, número de mols ou volume, enquanto o solvente normalmente é dado em volume ou massa. As razões entre as quantidades de soluto e de solvente são as chamadas concentrações das soluções. Existem diversas maneiras de se representar a concentração, as quais veremos a seguir:

Concentração comum (C)

© Pattanawit Chan / / 123RF.

Título em Massa

Título em massa ou porcentagem em massa (\({{\tau}_{m}}\)) é a razão entre a massa de soluto e a massa de solução (massa de soluto + massa de solvente). O Título é adimensional, ou seja, não tem unidade. Porém, se o multiplicarmos por 100, este será dado em %.

\[{{\tau}_{m}}\,=\,\frac{massa\,de\,soluto}{massa\,de\,soluto\,+\,massa\,de\,solvente}\]

Título em Volume

Título em volume ou porcentagem volumétrica (\({{\tau}_{V}}\)) é a razão entre volume do soluto e volume da solução (volume do soluto + volume do solvente). Este também não tem unidades, mas pode ser dado em % se multiplicarmos por

\[100\,.\,{{\tau}_{V}}\,=\,\frac{massa\,de\,soluto}{massa\,de\,soluto\,+\,massa\,de\,solvente}\]

O título em volume na escala Gay-Lussac é a concentração usada no álcool comercial, onde normalmente temos valores como 46% G.L., ou seja, 46 mL de álcool e 54 mL de água (100 mL de solução).

Concentração Molar

Concentração em mol/L ou molar (M) é a razão entre o número de mols do soluto e o volume da solução.  É dada em mol/L ou M.

\[M\,=\,\frac{n{}^\text{o}\,\,mols\,de\,soluto}{Volume\,de\,solu\tilde{a}o}\]

Para determinarmos a concentração molar de íons em solução, devemos levar em consideração a proporção molar dos íons no soluto. Ex: Numa concentração de 1 mol/L de \(A{{l}_{2}}{{(S{{O}_{4}})}_{3}}\), teremos \([A{{l}^{3+}}]=2mol/L\) e \([S{{O}_{4}}^{2-}]=3mol/L\).

PPM (Parte por Milhão)

Concentração em partes por milhão (ppm) relaciona quantas partes de soluto existem em 106 partes do solvente. No ar atmosférico por exemplo, teremos 350 ppm de \(C{{O}_{2}}\), ou seja, 350 g de \(C{{O}_{2}}\) em cada 106 g, ou seja 1 ton. Já para as soluções aquosas diluídas, as unidades mais comumente utilizadas no cálculo da concentração ppm será soluto em mg e solvente em L, ou seja, mg/L = pm.

Exemplo de ppm de Enxofre (S)
Fonte: http://www.redemarcela.com.br/noticias/o-fim-da-gasolina-comum

Diluição

Diluiruma solução significa adicionar mais solvente, alterando assim a razão soluto/solventee consequentemente, a concentração. Considere que temos uma solução inicial deconcentração \({{C}_{1}}\) e volume \({{V}_{1}}\) ,a qual adiciona-se mais solvente, totalizando um volume \({{V}_{2}}\). A concentração final da solução diluída podeser obtida na equação: \({{C}_{1}}{{V}_{1}}={{C}_{2}}{{V}_{2}}\).

EXERCÍCIOS PROPOSTOS

(CESGRANRIO – RJ) Num exame laboratorial, foi recolhida uma amostra de sangue, sendo o plasma separado dos eritrócitos, ou seja, deles isolado antes que qualquer modificação fosse feita na concentração de gás carbônico. Sabendo-se que a concentração de \(C{{O}_{2}}\). Neste plasma foi de 0,025 mol/L, essa mesma concentração em g/L é de:

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01

(FUVEST – SP) Considere duas latas do mesmo refrigerante, uma na versão “diet” e outra na versão comum. Ambas contêm o mesmo volume de líquido (300 mL) e têm a mesma massa quando vazias. A composição do refrigerante é a mesma em ambas, exceto por uma diferença: a versão comum contém certa quantidade de açúcar, enquanto a versão “diet” não contém açúcar (apenas massa desprezível de um adoçante artificial). Pesando-se duas latas fechadas do refrigerante, foram obtidos os seguintes resultados:

amostra massa (g)
lata com refrigerante comum 331,2
lata com refrigerante "dieta" 316,2

Por esses dados, pode-se concluir que a concentração, em g/L, de açúcar no refrigerante comum é de, aproximadamente,

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02

(UFMG – MG) O Ministério da Saúde estabelece os valores máximos permitidos para as concentrações de diversos íons na água destinada ao consumo humano. Os valores para os íons \(C{{u}^{2+}}_{(aq)}\) e \({{F}^{-}}_{(aq)}\) estão apresentados nesta tabela:

Íon Cu2+(aq)           F-(aq)
mol/L 3,0 . 10-5          8,0 . 10 -5

Um volume de 1.000 L de água contém \(3,5\,\times\,{{10}^{-2}}\) de \(Cu{{F}_{2(aq)}}\). Considerando-se a concentração desse sistema, é CORRETO afirmar que

Com base nestes dados, pode-se afirmar que:

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03

(FMTM – MG) O mercado de alimentos light não se restringiu aos pães, iogurtes e refrigerantes. Hoje em dia, encontra-se a versão light em diversos produtos alimentícios e até mesmo em açúcar e sal. O termo light refere-se à diminuição de nutrientes energéticos. O sal light contém \(NaCl\), \(KCl\), antiumectantes e pequenas quantidades de \(Kl{{O}_{3}}\), enquanto que o sal comum contém cloreto de sódio, aditivos e igual proporção de iodato de potássio. O termo light, para o sal light, deve-se

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04

(UFAC) Em um recipiente A temos 40g de \(NaOH\), em 2L (L = litros) de solvente. No recipiente B temos 60g de \(NaOH\), em 2L de solvente. Qual a concentração da solução final após adicionarmos o conteúdo total de A em B?

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05

(ITA – SP) Qual o valor da massa de sulfato de ferro (III) anidro que deve ser colocada em um balão volumétrico de 500 mL de capacidade para obter uma solução aquosa 20 milimol/L em íons férricos após completar o volume do balão com água destilada?

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06

(ITA – SP) Uma determinada solução contém apenas concentrações apreciáveis das seguintes espécies iônicas: 0,10 mol/L de \({{H}^{+}}_{(aq)}\), 0,15 mol/L de \(M{{g}^{2+}}_{(aq)}\), 0,20 mol/L de \(F{{e}^{3+}}_{(aq)}\), 0,20 mol/L de \(S{{O}_{4}}{{^{2-}}_{(aq)}}\) e x mol/L de \(C{{l}^{-}}_{(aq)}\). Pode-se afirmar que o valor de x é igual a:

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07

(VUNESP – SP) Na preparação de 500 mL de uma solução aquosa de \({{H}_{2}}S{{O}_{4}}\) de concentração 3 mol/L, a partir de uma solução de concentração 15 mol/L do ácido, deve-se diluir o seguinte volume da solução concentrada:

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08

(UERJ – RJ) Uma suspensão de células animais em um meio isotônico adequado apresenta volume igual a 1 L e concentração total de íons sódio igual a 3,68 g/L.

A esse sistema foram acrescentados 3 L de água destilada.

Após o processo de diluição, a concentração total de íons sódio, em milimol/L, é de:

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09

(UEL – PR) Esta questão  relaciona-se com a solução obtida pela mistura de 200 mL de 0,50M de \(HN{{O}_{3}}\) e 300mL de solução 0,20M do mesmo ácido.

Quantos mols de ácido há na solução final?

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10

EXERCÍCIOS EXTRAS

(FURG – RS) Observe a tabela que contém dados sobre os níveis máximos de contaminação por íons metálicos em água potável:

Íon metálico Contaminante Concentração máxima tolerada (mg/L)
As+3 0,05
Ba+2 1,0
Cd+2 0,01
Na+1 160,0
Hg+2 0,002

O íon metálico mais tóxico é

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01

(PUC – RS) Um acadêmico do curso de Química necessita preparar uma solução de ácido bórico (\({{H}_{3}}B{{O}_{3}}\)) 0,5 mol/L para ser utilizada como fungicida. Para preparar tal solução, ele dispõe de 2,5 g do ácido. O volume, em mL, de solução com a concentração desejada que pode ser preparado utilizando toda a massa disponível é, aproximadamente,

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02

(UFV – MG) A concentração do ácido acético \(({{C}_{2}}{{H}_{4}}{{O}_{2}})\) em uma certa amostra de vinagre foi determinada, encontrando-se o valor de 0,80 mol/L. A massa de ácido acético, em gramas, em um litro desse vinagre é:

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03

(ITA – SP) O volume, em litros, de uma solução 0,30 molar de sulfato de alumínio que contém 3,0 mols de cátion alumínio é:

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04

(FURG – RS) Quantos mililitros de água deverão ser adicionados a 100mL de uma solução de \(NaOH\) 0,2M, para que a solução tenha concentração resultante de 0,05M?

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05

(CESGRANRIO – RJ) Duas amostras de soluções aquosas de NaOH – uma de volume 200mL e 0,15M e a outra de volume 100mL e 0,30M – foram misturadas. A molaridade da solução final será:

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06

(UEMG – MG) Vinagre é uma mistura homogênea cujo principal constituinte é o ácido acético. Um estudante de química analisou uma amostra de uma garrafa de 500 mL de vinagre de maçã, em que, no rótulo, há a informação de que o teor do ácido acético presente na solução é de 4,2%m/v.

Considerando que o ácido acético é o único composto de caráter ácido do vinagre, analise as proposições sugeridas pelo estudante após as análises.

I. A molaridade do ácido acético na amostra analisada é 0,7 mol/L.

II. Ao titular 20 mL desse vinagre com hidróxido de sódio 1 mol/L, foram gastos 50 mL de base.

III. Uma cozinheira que utiliza 6,3 g de vinagre por dia, durante 30 dias, irá utilizar 9 garrafas.

Está(ão) CORRETA(s) a(s) afirmativa(s):

As informações anteriores e os conhecimentos sobre soluções permitem concluir:

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07

(UFPR – PR) Ao se misturar 100 mL de solução aquosa 0,15 \(mol\,.\,{{L}^{-1}}\) de cloreto de potássio com 150 mL de solução aquosa 0,15  \(mol\,.\,{{L}^{-1}}\) de cloreto de sódio, a solução resultante apresentará, respectivamente, as seguintes concentrações de \(N{{a}^{+}},\,{{K}^{+}}\,e\,\,C{{l}^{-}}\):

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08

(UEM – PR) Diluições sucessivas constituem uma técnica de preparação de soluções com diferentes concentrações. Tendo como referência uma solução inicial de sacarose 1 mol/L, assinale a(s) alternativa(s) correta(s).

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09

(UEM – PR) É recomendado que o limite máximo de ingestão diária de cafeína por pessoa seja de 5 mg/kg de peso corporal. Sabendo que uma xícara de 50 mL de café contém 60 mg de cafeína e que uma lata de 250 mL de energético contém 350 mg de cafeína, assinale o que for correto. Dados: massa molar da cafeína = 194 g/mol.

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10

(UEM – PR) Assinale o que for correto.

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Dados: densidade do álcool = 0,8 g/mL e da água = 1,0 g/mL.

11

(UEG) Dipirona sódica é um conhecido analgésico antipirético cuja solução oral pode ser encontrada na concentração de 500 mg/mL. Analisando as orientações da bula, conclui-se que a quantidade máxima diária recomendada para criança de massa corporal de 7 kg será:

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12

(UEM – PR) Assinale a(s) alternativa(s) correta(s).

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13

(UEM – PR) Após dissolver 86,4 g de \({{H}_{2}}S{{O}_{4}}\) (densidade=1,85 \(g.m{{L}^{-1}}\)) em 273,6 g de água, obtém-se uma solução de densidade igual a 1,2 \(g.m{{L}^{-1}}\)).

(Dados: densidade da água = 1,0 \(g.m{{L}^{-1}}\))

Calcule:

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14

(UFRGS) Um copo de 200 mL de leite semidesnatado possui a composição nutricional abaixo.

Carboidratos 10g
Gorduras Totais 2,0g
Protéinas 6,0g
Cálcio 240mg
Sódio 100mg

A concentração em \(g\,{{L}^{-1}}\) de cátions de metal alcalino, contido em 1 L de leite, é

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15

(UFJF – PISM) Leia atentamente o rótulo de um soro infantil:

Modo de usar: oferecer o soro várias ao dia
Dose máxima para crianças: crianças até 20kg de peso corporal recomenda-se 75ml/kg
Composição em 500ml de soro
NaCl                                                                  0,06g
CaCl2 . 2H2O                                                  0,15g
KCl                                                                    0,74g
CaCl2 . 6H2O                                                  0,20g
Lactado de sódio                                              1,57g
Glicose                                                             22,75g

Se observamos as recomendações do fabricante e administrarmos a dose máxima diária, qual será a massa (em gramas) de cloreto de potássio ingerida por uma criança de 18 kg em um dia?

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16

(ITA – SP) Determine o menor volume de solução de ácido clorídrico 0,250 molar necessário para dissolver completamente 13,5 g de alumínio metálico granulado.

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17

(UNICAMP – SP) Num refrigerante do tipo “cola”, a análise química determinou uma concentração de íons fosfato \((P{{O}_{4}}^{3-})\) igual a 0,15 g/L. Qual a concentração de fosfato, em moles por litro, neste refrigerante? Dados: massa atômicas relativas: P = 31; O = 16.

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18

(FAAP – SP) Calcule a concentração, em g/L, de uma solução aquosa de nitrato de sódio que contém 30g de sal em 400mL de solução.

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19

(UFG – GO) As instruções da bula de um medicamento usado para reidratação estão resumidas no quadro, a seguir. Modo de usar: dissolva o conteúdo do envelope em 500 mL de água.

cloreto de potássio 75 mgs
citrato de sódio diidratado 145 mgs
cloreto de sódio 175 mgs

Composição: cada envelope contém glicose 10 g

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