A concentração em quantidade de matéria é a relação entre a quantidade de matéria do soluto, medida em mol (n1), e o volume da solução em litros (V). Essa concentração é medida em mol por litro (mol/L).
Consideremos o suco gástrico que nosso estômago produz com a finalidade de realizar o processo de digestão. Na realidade, trata-se de uma solução de ácido clorídrico (HCl) em uma concentração de 0,01 mol/L. Isso significa que, para cada litro de suco gástrico, há 0,01 mol de HCl.
A concentração em quantidade de matéria é muitas vezes chamada por alguns autores de concentração molar ou molaridade, mas os termos corretos são “concentração em mol/L” ou“concentração em quantidade de matéria”. Além disso, essa concentração é a mais recomendada pelo Sistema Internacional de Unidades (SI) e pela União Internacional da Química Pura e Aplicada (IUPAC); portanto, ela é a mais usada em laboratórios e indústrias químicas.
Tópicos deste artigo
- 1 - Mapa Mental: Unidade de Concentração em Mol/L
- 2 - Fórmulas utilizadas na molaridade
- 3 - Exemplo de cálculo de molaridade
Mapa Mental: Unidade de Concentração em Mol/L
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Fórmulas utilizadas na molaridade
A fórmula matemática usada para calcular essa concentração é dada por:
Em muitos casos, não é fornecido o valor da quantidade de matéria do soluto, mas, sim, a sua massa expressa em gramas (m1). Nesses casos, temos que a quantidade de matéria do soluto em mols (n1) pode ser conseguida pela divisão da massa do soluto pela massa molar do próprio soluto, conforme a fórmula a seguir:
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Substituindo n1 na equação, temos:
Exemplo de cálculo de molaridade
Considere o seguinte exemplo para visualizar como é feito esse cálculo:
“Uma solução aquosa com 100 mL de volume contém 20 g de NaCl. Como proceder para expressar a concentração dessa solução em quantidade de matéria por volume?”
Resolução:
Bom, a fórmula a ser utilizada é a mesma mostrada acima, mas o volume não está em litros. Assim, devemos fazer a seguinte conversão de unidades:
1 L ------
1000 mL
V ------ 100 mL
V = 0,1 L
Também é necessário descobrir o valor da massa molar do sal NaCl. Para tal, é preciso saber os valores das massas atômicas de ambos os elementos e realizar o cálculo da massa molar , que é ensinado no texto “Massa Molar e Número de Mol”:
M (NaCl) = 1 . 23 + 1 . 35, 46
M (NaCl) = 58,46 g/mol
Agora podemos substituir todos os valores na fórmula e descobrir o valor da concentração em mol/L:
m = n1
M1.V
M = 20
58,46.0,1
M = 3,4 mo/L
*Mapa Mental por Me. Diogo Lopes
Por Jennifer Fogaça
Graduada em Química
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/ 1 L ɱsolução resultante = 0,8 mol/L Titulação ácido-base 12. (UnB-DF) – Calcule o volume, em litros, de uma solução aquosa de ácido clorídrico de concentração 1,00 mol/L necessário para neutralizar 20,0 mL de uma solução aquosa de hidróxido de sódio de concentração 3,00 mol/L. * Equação da reação de neutralização: 1 HCl (aq) + 1 NaOH (aq) → 1 NaCl (aq) + 1 H2O (l) * Número de mols de NaOH contidos em 20 mL de NaOH (aq) 3,00 mol/L: 3,00 mol de NaOH ---------- 1 L de solução x ---------- 0,020 L de solução x = 0,06 mol de NaOH * Como a proporção estequiométrica entre HCl e NaOH é de 1:1, temos que 0,06 mol de HCl reagiram. * Cálculo do volume de HCl (aq) 1,00 mol/L utilizado: 1,00 mol de HCl ---------- 1 L de solução 0,06 mol de HCl ---------- V V = 0,06 L de HCl (aq) 1,00 mol/L 13. (UFMG) – O hidróxido de sódio (NaOH) neutraliza completamente o ácido sulfúrico (H2SO4), de acordo com a equação: 2 NaOH + H2SO4 → Na2SO4 + 2 H2O O volume, em litros, de uma solução de H2SO4, 1,0 mol/L que reage com 0,5 mol de NaOH é: a) 4,00. b) 1,00. c) 0,25. d) 2,00. e) 0,50. * Como a proporção estequiométrica entre NaOH e H2SO4 é de 2:1, temos que 0,25 mol de H2SO4 reagiram. * Cálculo do volume de H2SO4 (aq) 1,00 mol/L utilizado: 1,00 mol de H2SO4 ---------- 1 L de solução 0,25 mol de H2SO4 ---------- V V = 0,25 L de H2SO4 (aq) 1,00 mol/L 14. (UFPR) – Necessita-se preparar uma solução de NaOH 0,1 mol/L. Dadas as massas atômicas: Na = 23, O = 16 e H = 1, pergunta-se: a) Qual é a massa de NaOH necessária para se preparar 500 mL desta solução? * Cálculo do número de mols de NaOH necessário para se preparar 500 mL de solução: 0,1 mol de NaOH ---------- 1 L de solução x ---------- 0,5 L de solução x = 0,05 mol de NaOH * Cálculo da massa de NaOH necessária para se preparar 500 mL de solução: 1 mol de NaOH ---------- 40 g de NaOH 0,05 mol de NaOH ---------- m m = 2 g de NaOH b) A partir da solução 0,1 mol/L de NaOH, como é possível obter 1 L de solução NaOH, porém, na concentração 0,01 mol/L? ɱi ∙ Vi = ɱf ∙ Vf 0,1 ∙ Vi = 0,01 ∙ 1 Vi = 0,1 L = 100 mL Adiciona-se 900 mL de água em 100 mL de solução aquosa de NaOH 0,1 mol/L. c) Qual o volume de HCl 0,05 mol/L necessário para neutralizar 10 mL de solução 0,1 mol/L de NaOH? Justifique suas respostas mostrando os cálculos envolvidos. * Equação da reação de neutralização: 1 HCl (aq) + 1 NaOH (aq) → 1 NaCl (aq) + 1 H2O (l) * Número de mols de NaOH contidos em 10 mL de NaOH (aq) 0,1 mol/L: 0,1 mol de NaOH ---------- 1 L de solução x ---------- 0,010 L de solução x = 0,0010 mol de NaOH * Como a proporção estequiométrica entre HCl e NaOH é de 1:1, temos que 0,0010 mol de HCl reagiram. * Cálculo do volume de HCl (aq) 0,05 mol/L utilizado: 0,05 mol de HCl ---------- 1 L de solução 0,0010 mol de HCl ---------- V V = 0,02 L = 20 mL de HCl (aq) 0,05 mol/L 15. (VUNESP) – O eletrólito empregado em baterias de automóvel é uma solução aquosa de ácido sulfúrico. Uma amostra de 7,50 mililitros da solução de uma bateria requer 40,0 mililitros de hidróxido de sódio 0,75 mol/L para sua neutralização completa. a) Calcule a concentração molar do ácido na solução da bateria. * Equação da reação de neutralização: 1 H2SO4 (aq) + 2 NaOH (aq) → 1 NaCl (aq) + 1 H2O (l) * Número de mols de NaOH contidos em 40 mL de NaOH (aq) 0,75 mol/L: 0,75 mol de NaOH ---------- 1 L de solução x ---------- 0,040 L de solução x = 0,03 mol de NaOH * Como a proporção estequiométrica entre H2SO4 e NaOH é de 1:2, temos que 0,015 mol de H2SO4 reagiram. * Cálculo da concentração de H2SO4 (aq) utilizado: 0,015 mol de H2SO4 ---------- 7,5 mL de solução ɱ ---------- 1000 mL de solução ɱ = 2 mol/L b) Escreva a equação balanceada da reação de neutralização total do ácido, fornecendo os nomes dos produtos formados. H2SO4 + 2 NaOH → Na2SO4 + 2 H2O (produtos: sulfato de sódio e água) 16. (FMMT) – Calcule a massa de NaOH necessária para neutralizar totalmente uma solução de 2 L de HBr 0,4 mol/L. (Dada a massa molar do NaOH = 40 g/mol) * Equação da reação de neutralização: 1 HBr (aq) + 1 NaOH (aq) → 1 NaBr (aq) + 1 H2O (l) * Número de mols de HBr contidos em 2 L de HBr (aq) 0,4 mol/L: 0,4 mol de HBr ---------- 1 L de solução x ---------- 2 L de solução x = 0,8 mol de HBr * Como a proporção estequiométrica entre HBr e NaOH é de 1:1, temos que 0,8 mol de NaOH reagiram. * Cálculo da massa de NaOH utilizada: 1 mol de NaOH ---------- 40 g de NaOH 0,8 mol de NaOH ---------- m m = 32 g de NaOH 17. (UNA-MG) – Um tablete de antiácido contém 0,450 g de hidróxido de magnésio. O volume de solução de HCl 0,100 mol/L (aproximadamente a concentração de ácido no estômago), que corresponde à neutralização total do ácido pela base, é: (Dada a massa molar de Mg(OH)2 = 58 g/mol) a) 300 mL. b) 0,35 L. c) 78 mL. d) 0,1 L. e) 155 mL. * Equação da reação de neutralização: 2 HCl (aq) + 1 Mg(OH)2 (aq) → 1 MgCl2 (aq) + 2 H2O (l) * Número de mols de Mg(OH)2 correspondente a 0,450 g: 1 mol de Mg(OH)2 ---------- 58 g de Mg(OH)2 x ---------- 0,450 g de Mg(OH)2 x = 0,00776 mol de Mg(OH)2 * Como a proporção estequiométrica entre HCl e Mg(OH)2 é de 2:1, temos que 0,01552 mol de HCl reagiram. * Cálculo do volume de HCl (aq) 0,100 mol/L utilizado: 0,100 mol de HCl ---------- 1 L de solução 0,01552 mol de HCl ---------- V V = 0,1552 L = 155,2 mL de HCl (aq) 0,100 mol/L 18. (UFCE) – Um lote originado da produção de vinagre é submetido ao controle de qualidade, quanto ao teor de ácido acético (CH3COOH). Uma amostra de 50 mL do vinagre é titulada com hidróxido de sódio (NaOH) aquoso. São consumidos 10 mL de NaOH 0,01 mol/L para encontrar o ponto final de titulação com fenolftaleína. Calcule a concentração em mol/L de ácido acético no vinagre. H3CCOOH + NaOH → H3CCOONa + H2O * Número de mols de NaOH contidos em 10 mL de NaOH (aq) 0,01 mol/L: 0,01 mol de NaOH ---------- 1 L de solução x ---------- 0,010 L de solução x = 0,0001 mol de NaOH * Como a proporção estequiométrica entre H3CCOOH e NaOH é de 1:1, temos que 0,0001 mol de H3CCOOH reagiram. * Cálculo da concentração de H3CCOOH (aq) no vinagre: 0,0001 mol de H3CCOOH ---------- 50 mL de vinagre ɱ ---------- 1000 mL de vinagre ɱ = 0,002 mol/L Gabarito: 1. Vinicial = 2400 mL; Vágua perdida = 2300 mL; 2. C; 3. B; 4. Adicionar 800 mL de água a 200 mL da solução; 5. a) 10 mol; b) 5 mol/L; 6. a) 50 mL; b) 9,8 g; c) 196 g/L; 7. 96 g/L; 8. 1 mol/L; 9. 0,05 L; 10. A; 11. 0,8 mol/L; 12. 0,06 L; 13. C; 14. a) 2 g; b) Adicionar 900 mL de água a 100 mL da solução 0,1 mol/L; c) 20 mL; 15. a) 2 mol/L; b) H2SO4 + 2 NaOH → Na2SO4 + 2 H2O (produtos: sulfato de sódio e água); 16. 32 g; 17. E; 18. 0,002 mol/L.
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