2.2.3 Composição quantitativa de soluções. Composicao...Isto significa que, em 100 gramas de...
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2.2.3 Composição
quantitativa de
soluções
Adaptado pelo Prof. Luís Perna
2.2.3 Composição quantitativa de soluções
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As soluções
A composição quantitativa de soluções
exprime a proporção em que o(s) soluto(s) e
o solvente se misturam para originar a
referida solução e expressa-se, vulgarmente,
em:
– concentração em massa (cm)
– concentração (c)
– percentagem em massa (%(m/m)
– percentagem em volume (%(V/V))
– fração molar (x) (pág. 26 do manual)
– partes por milhão (ppm)
– partes por milhão em volume (ppmV)
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Concentração em massa
A concentração em massa (cm) refere-se à massa de soluto por
unidade de volume de solução.
𝒄𝐦=msolutoVsolução
(g/dm3)
A composição quantitativa emáguas engarrafadas vem em mg/L.
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A seguinte tabela apresenta informação sobre a qualidade do ar. O
teor de poluentes na atmosfera é apresentado pela concentração
em massa, que está expressa em microgramas por metro cúbico
(μg/m3).
Concentração em massa
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Concentração e percentagem em massa
A concentração, c, diz respeito à composição quantitativa expressa
em quantidade de matéria (mol) de soluto por unidade de
volume de solução (dm3):
c =𝑛
𝑉(mol/dm3)
A percentagem em massa expressa-se da seguinte forma:
%(m/m)=msolutomsolução
×100
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Percentagem em massa
O soro fisiológico é uma solução de
cloreto de sódio, NaCℓ, a 0,9 % (m/m).
Isto significa que, em 100 gramas de
soro fisiológico existem 0,9 gramas
de NaCℓ.
Soro fisiológico
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Percentagem em volume
O terceiro gás mais abundante na atmosfera é o árgon, com 1 % (V/V).
Isto significa que, numa amostra de 100 litros de ar, 1 litro é de árgon.
Também podemos dizer que em 100 mL de ar existe 1 mL de árgon.
%(V/V)=VsolutoVsolução
×100
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Unidade: adimensional
Fração molar (x)
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Partes por milhão
Um dos gases que tem sido alvo de maior atenção é o dióxido de
carbono, pois a sua concentração na atmosfera tem vindo a
aumentar nas últimas décadas.
Teor de dióxido de carbono na atmosfera, em ppmV.
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Partes por milhão
A concentração de CO2 na
atmosfera é 400 ppmV
400 partes de CO2 em 1 000 000 de partes de ar da atmosfera
400 cm3 de CO2
em 1 000 000 cm3 de ar
400 cm3 de CO2
em cada m3 de ar atmosférico
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Partes por milhão
A composição em partes por milhão em volume pode ser calculada
por:
ppmV =VsolutoVsolução
×106
A composição de uma mistura também pode ser expressa em partes
por milhão (ppm) em massa.
A composição quantitativa em partes por milhão em massa pode
ser calculada usando a expressão:
ppm =msolutomsolução
×106
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Conversões
A composição quantitativa pode ser expressa em diferentes
unidades, sendo possível realizar conversões entre elas.
Vamos utilizar como exemplo o teor de CO2 na atmosfera: 400 ppmV
400 ppmV=400 dm3 CO2
1 000 000 dm3 ar=0,0400 dm3 CO2100 dm3 ar
=0,0400 % (V/V)
Conversão ppmV em %(V/V)
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Conversões
0,0400 % (V/V)=0,0400 dm3 CO
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100 dm3 ar⟹
0,0400 dm3
22,4 dm3mol−1
100 dm3 ar=
=1,79×10−3mol CO2
100 dm3 ar= 1,79×10−5mol/dm3
Conversão % (V/V) em mol/dm3
É preciso conhecer o volume molar do soluto.
Se for um gás a PTN: Vm = 22,4 dm3 mol−1.
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Conversão mol/dm3 em g/dm3
Conversões
É preciso conhecer a massa molar do soluto: M(CO2) = 44,01 g/mol:
1,79×10−5mol/dm3=1,79×10−5mol CO2
1 dm3 ar⟹
7,88×10−4 g CO2
1 dm3 ar
= 7,88×10−4 g/dm3
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Conversão g/dm3 em %(m/m)
Conversões
É preciso conhecer a massa volúmica da mistura. No caso do ar a
PTN, ρ = 1,29 g/dm3:
7,88 × 10−4 g/dm3=7,88 × 10−4 g CO2
1 dm3 ar⟹
7,88 × 10−4 g CO21,29 g ar
=
=0,0611 g CO2100 g ar
= 0,0611% (m/m)
Conversão %(m/m) em ppm
0,0611% (m/m)=0,0611 g CO
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100 g ar=
611 g CO2
1 000 000 g ar= 611 ppm
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Conversões
Conversão % (V/V) em fração molar
Para conhecer a fração molar, x, numa mistura gasosa, o mais fácil é
partir da percentagem em volume % (V/V) e recordar que o volume
molar, a PTN, de qualquer gás é 22,4 dm3/mol.
0,0400 % (V/V) =0,0400 dm3 CO2100 dm3 ar
=
0,0400 dm3
22,4 dm3mol−1
100 dm3 ar22,4 dm3mol−1
=
=0,0400 mol CO2100 mol ar
= 4,00×10−4
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A seguinte tabela resume as várias formas de exprimir a composição
quantitativa de soluções.
Designação Definição Unidade mais comum
Concentração
Concentração em massa
Percentagem em massa
Percentagem em volume
Fração molar
Partes por milhão
mol dm-3
Não tem unidades
ppm
c =nsolutoVsolução
Partes por milhão em volume
g dm-3 e mg dm-3
%(m/m)
%(V/V)
ppmV
cm =msoluto
Vsolução
%(m/m) =msoluto
msolução
× 100
%(V/V) =VsolutoVsolução
× 100
xA =nA
nA+ nB+ ...
ppm =msoluto
msolução
× 10−6
ppmV =VsolutoVsolução
× 10−6
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TPC
• Fazer os exercícios da página 147 e 148 que ficaram por fazer:
Estrutura de moléculas orgânicas e biológicas