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terça-feira, 19 de agosto de 2014

Concentração das Soluções (Química)

A concentração em quantidade de matéria  consiste na relação entre a quantidade de matéria do soluto, expressa em mols, e o volume da solução em litros.
Dessa forma, a concentração em quantidade de matéria indica a quantidade de matéria presente em um litro da solução; por isso sua unidade é mol/L.
Essa grandeza das soluções químicas também é denominada molaridade, concentração molar, ou, ainda, concentração em mol/L. 
Essa última expressão e a que está sendo usada no título deste texto são as formas recomendadas pela IUPAC (União Internacional da Química Pura e Aplicada) e pelo SI (Sistema Internacional de Unidades).
Conforme visto no texto “Concentração em Quantidade de Matéria” é possível calcular a concentração em mol/L das soluções químicas por meio de uma fórmula matemática. No entanto, algumas soluções são iônicas, ou seja, ao se dissolver o soluto no solvente há a formação de íons por ionização ou dissociação iônica. Nesses casos, é necessário descobrir também a concentração em mol/L dos íons presentes na solução.
O conhecimento desse tipo de concentração é muito importante no dia a dia, como, por exemplo, nas análises da quantidade de íons Na+ e K+ presentes no sangue, pois essa concentração varia quando a pessoa fica doente. A quantidade normal é de 135 a 145 milimol/L para o Na+ e de 3,5 a 5,0 milimol/L para o K+
Se a pessoa estiver com valores acima desses para o sódio, ela poderá sofrer de diurese; já valores abaixo causam desidratação, vômitos e diarreia; e no caso do potássio, o excesso origina colapso renal e acidose enquanto sua carência pode causar alterações gastrointestinais.
Análise da concentração em mol/L de íons no sangue
Se soubermos as fórmulas das substâncias dissolvidas que geram os íons e a concentração em quantidade de matéria (também chamada de molaridade) de suas soluções, é possível determinar as concentrações molares dos íons presentes nessas soluções.
Por exemplo, imagine que temos uma solução de hidróxido de sódio (NaOH) com a concentração molar de 1,0 mol/L. Qual será a concentração em mol/L dos íons formados nessa solução aquosa?
Primeiro é necessário realizar a equação da dissociação ou ionização do soluto e balanceá-la para encontrar a proporção de íons liberados por molécula do composto ou por fórmula unitária.
 Nesse caso, temos:
1 NaOH(aq) →   1 Na+(aq)  + 1 OH-(aq)
Observe que 1 mol de NaOH originou 1 mol de Nae 1 mol de OH-. Desse modo, temos que a proporção é de 1:1:1, ou seja, o número de mol dos íons é igual ao número de mol de NaOH com que foi preparada a solução.
Como a solução é 1,0 mol/L de NaOH, em 1 litro dela foi dissolvido 1,0 mol de NaOH, que originou 1,0 mol/L de Na+ e 1,0 mol/L de OH-, conforme podemos ver abaixo:
                               1 NaOH(aq) →   1 Na+(aq)  +  1 OH-(aq)
Proporção:                1 mol                 1 mol          1 mol
Solução (1,0 mol/L): 1,0 mol/L        1,0 mol/L    1,0 mol/L

Agora note um segundo exemplo, em que a concentração em quantidade de matéria de uma solução aquosa de fosfato de magnésio (Mg3(PO4)2) é igual a 0,5 mol/L. Qual será a concentração em quantidade de matéria dos cátions Mg2+(aq)  e dos ânions PO3-4(aq) , sendo que o grau de ionização desse compostos é de 70% (α = 0,70)?
A equação de dissociação iônica é dada por:
                           1 Mg3(PO4)2(aq) →   3 Mg2+(aq)    +  2 PO3-4(aq)
Proporção:                1 mol                   3 mol               2 mol
Solução (1,0 mol/L): 0,5 mol/L         1,5 mol/L         1,0 mol/L

Se o grau de ionização desse composto fosse 100%, essa seria já a concentração em mol/L de cada íon. No entanto, o grau de ionização é de 70%; de modo que precisamos calcular a quantidade real de íons formados. Isso é feito com uma simples regra de três:
  • Cálculo da concentração de cátions Mg2+(aq):
1,5 mol/L   ---- 100%
C (Mg2+(aq)) ----  70%
C (Mg2+(aq)) = 1,05 mol/L de íons Mg2+(aq).

  • Cálculo da concentração de ânions PO3-4(aq):
1,0 mol/L   ---- 100%
C (Mg2+(aq)) ----  70%
C (Mg2+(aq)) = 0,70 mol/L de íons PO3-4(aq).

Em laboratório, as soluções normalmente são preparadas dissolvendo-se uma massa determinada de soluto em certa quantidade de solvente. 
O conhecimento das quantidades de soluto, solvente e solução nos permitem estabelecer algumas relações matemáticas, denominadas concentrações das soluções. 

Concentração comum (c)
É a relação entre a massa do soluto e o volume da solução:



Densidade da solução (d)

É a relação entre a massa da solução e o seu volume:



Título (t) porcentagem em massa e ppm/ppb
Esse tipo de concentração, que relaciona as massas de soluto e soluções, é um dos mais utilizados nas indústrias químicas e farmacêuticas:



Partes por milhão (ppm) e partes por bilhões (ppb) 
Atualmente, para indicar concentrações extremamente pequenas, principalmente de poluentes do ar, da terra e da água, usamos a unidade partes por ppm, ou ainda partes por bilhão, representada por ppb.

ppm: indica a quantidade, em gramas, de soluto presente em 1000 000 (106) gramas da solução.

ppb: indica a quantidade, em gramas, de soluto presente em 1000 000 000 (109) gramas da solução.

Assim temos:

• Uma solução de 20 ppm contém 20g de soluto em 106 g de solução;
• Uma solução de 5 ppb contém 5 g de soluto em 109 g de solução.

Esses termos são freqüentemente usados para soluções muito diluídas, nas quais a massa da solução é praticamente igual à massa do solvente.

Concentração em mol/L ou concentração molar ou molaridade
É a relação entre número de mol do soluto e o volume da solução em litros:


http://www.alunosonline.com.br/quimica/concentracao-mol-l-ions.html




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