Solues

Unidades de Concentrao

Clculos estequiomtricos com solues

Definies Uma soluo uma mistura ou disperso homognea

de duas ou mais substncias (soluto e solvente) cujaproporo pode variar dentro de certos limites.

Soluo verdadeira disperses que apresentamdimetro das partculas dispersas inferior a 10Angstroms (10 ).

Solues coloidais- dimetro das partculas dispersassitua-se entre 10 e 1000 .

As solues podem ser de vrios tipos: lquido emlquido (l/l), slidos em lquidos (s/l), sendo estas duasbastante comuns, mas h ainda gs em lquido (g/l),gs em gs (g/g) e solues de slidos em slidos (s/s).

Unidades de Concentrao Para preparar uma soluo concentrada

ou diluda muito importante definir aconcentrao da soluo desejada.

A concentrao a relao entre aquantidade (massa, volume, quantidadede matria) de soluto e da quantidadede solvente ou quantidade de soluo.

Unidades de Concentrao

So exemplos de algumas unidades deconcentraes mais usuais em qumica:

Concentrao em gramas por litro (g/L)

Concentrao em mol por litro (mol/L)

Composio percentual (% m/m, % m/V, % V/V)

Concentrao em mol por litro (mol/L)

Antes de comearmos, vale lembrar que aunidade de contagem de tomos, ons emolculas de uma amostra de tamanho normal o mol.

Um mol de uma espcie (tomos, ons,molculas, etc.) a quantidade de matria quetem 6,0221421 x 1023 (constante de Avogadro)dessas espcies.

A massa em gramas de um mol de uma espciecorresponde sua massa molar.

Massa Molar

A massa molar (em g/mol) de uma substncia

sempre numericamente igual sua massa

molecular (em u).

Concentrao em mol por litro (mol/L)

Clculos para o preparo de 100 mL de soluo de CuSO4.5H2O com concentrao 0,2 mol/L

Determinar a massa molar (mm) do salhidratado: 249,69 g/mol

Calcular a quantidade de matria de sal nasoluo a preparar:

M =n

VL

n = VL.M

n = 0,20 mol. L-1

. 0,100 L = 0,020 mol

Concentrao em mol por litro (mol/L)

Clculo da massa de CuSO4.5H2O:

massa de CuSO4.5H2O = 249,69 g mol-1

. 0,020 mol

m = 4,994 g

Etapas da preparao de uma soluo de sulfato de cobre (II): (a)

pesagem do sal; (b) transferncia quantitativa do material pesado para o

balo volumtrico; (c) dissolver o slido por acrscimo de solvente,

girando o balo; (d) completar o volume da soluo at atingir a marca

de calibrao ou aferio, tampar e agitar para garantir mistura completa.

Exerccio

Fazer os clculos para a preparao de 250 mL de uma soluo 0,02 mol/L de NaCl.

Determinar a massa molar do sal : 58,44 g/mol.

Calcular a quantidade de matria de sal na soluo a preparar:

M =n

VL

n = VL.M

n = 0,020 mol. L-1

. 0,250 L = 0,005 mol

Exerccio

Clculo da massa de NaCl

massa de NaCl = 58,44 g mol-1

. 0,005 mol

m = 0,2922 g

Composio Percentual

cidos comuns de laboratrio socomercializados em solues concentradascom concentrao expressa emcomposio percentual em peso.

cido clordrico, por exemplo, pode serobtido comercialmente em soluesaquosas cuja concentrao 37% (m/m),com densidade 1,19 g/mL.

Clculos com Composio Percentual

Preparo de 100 mL de soluo de HCl 1,0 mol/L apartir de uma soluo estoque do cidoclordrico tem concentrao 20% (m/m) edensidade 1,09 g/mL.

Para preparar a soluo diluda de cidoclordrico (HCl), importante consultar o rtulodo frasco que contm a soluo concentrada(estoque) para se obter a densidade (m/V) e apercentagem (m/m) do cido na soluoconcentrada.

Clculos com Composio Percentual

Calcule a massa de HCl necessria para preparar 100 mL de soluo 1,0 mol/L :

Massa molar HCl = 36,46 g mol-1

Quantidade de matria de HCl na soluo:

1,0 mol L-1

. 0,100L = 0,10 mol

Massa de HCl

0,10 mol . 36,46 g mol-1

= 3,646 g

Clculos com Composio Percentual

Utilizando a densidade da soluo concentrada, determine o volume dessa

soluo que contm a massa de HClcalculada.

Clculos de Diluio A quantidade do soluto a mesma antes e

depois da diluio, j que em uma diluioapenas solvente adicionado.

A relao entre a quantidade de soluto esolvente, entretanto, sofre alterao.

Se estamos diluindo uma soluo cujaconcentrao expressa em mol/L, ento:

ninicial = nfinal A quantidade de matria (n) antes da diluio

igual a quantidade de matria aps a diluio.

Clculos de Diluio

Preparo de 10 mL de soluo de CuSO4.5H2O0,10 mol/L a partir de uma soluo estoquede concentrao 0,20 mol/L. Clculo dovolume de soluo estoque necessrio.

Clculos de Diluio

Minicial.Vinicial = Mfinal.Vfinal

0,20 mol/L . x L = 0,10 mol/L . 0,010 L

x = 0,005 L

Preparao de 250 mL de uma soluo 0,100 mol/L de CuSO4 por diluio

de uma soluo 1,00 mol/L de CuSO4: (a) pipetar 25 mL da soluo 1,00

mol/L com pipeta volumtrica; (b) transferir a alquota medida a um balo

de 250 mL; (c) adicionar gua at a marca de calibrao, tampar e misturar

para homogeneizar.

Estequiometria de SoluesClculo Estequiomtrico

Os coeficientes em uma equao qumicabalanceada podem ser interpretados tantocomo o nmero relativo de molculas (oufrmulas unitrias) em uma reao quantocomo a quantidade relativa de matria

2 H2 + O2 2 H2O

2 molculas 1 molcula 2 molculas

2 mols 1 mol 2 mols

Estequiometria de Solues

Ao trabalharmos com solues deconcentraes conhecidas:

usaremos a concentrao e o volume paradeterminar a quantidade de matria dossolutos;

efetuaremos os clculos estequiomtricos apartir da equao balanceada.

Gramas de A

Gramas de B

Use a

massa

molar de A

Use a

massa

molar de B

Quantidadede matria de A

Quantidadede matria de B

Volume ou concentrao de A

Volume ou concentrao de B

Unidades

Laboratoriais

Use

M= mol/L

Use

M= mol/L

Unidades

Qumicas

Unidades

Laboratoriais

Use os coeficientes

estequiomtricos de A e B

Esquema de procedimento usado para resolver problemas

estequiomtricos que envolvam unidades de massa medidas

(laboratrio), concentrao (em quantidade de matria) ou volume

Exerccio 1

Quantos gramas de Ca(OH)2 so necessrios paraneutralizar 25,0 mL de soluo 1,00 mol/L de HNO3?(Dado : massa molar do Ca(OH)2 = 74,1 g/mol)

Equao balanceada da reao de neutralizao:

2 HNO3 (aq) + Ca(OH)2 (s) Ca(NO3)2 (aq) + 2 H2O (l)

Quantidade de matria de HNO3 :

1L da soluo de HNO3 .............1,00 mol

0,025 L da sol. de HNO3 .............x mol

x = 2,5 x 10-3 mol de HNO3

Exerccio 1 A relao dos coeficientes da equao balanceada

estabelece que :

2 mols de HNO3 ..............1 mol Ca(OH)2:

2,50 x 10-3 mol HNO3 ..............X

X = 1,25 x 10-3 mol Ca(OH)2 Portanto, a massa de Ca(OH)2 pode ser calculada:

1,25 x 10-3 mol Ca(OH)2 x 74,1 g de Ca(OH)2 = 0,0926 g de Ca(OH)21 mol Ca(OH)2

Titulaes

Para determinar a concentrao de um soluto emuma soluo, geralmente se realiza uma titulao ,que envolve combinar uma amostra da soluoem anlise (titulado) com uma soluo reagentede concentrao conhecida (titulante), chamadade soluo padro.

Titulaes podem ser efetuadas usando reaescido-base, precipitao ou oxirreduo.

Titulao cido-Base Suponha que tenhamos uma soluo de HCl

de concentrao desconhecida e uma soluode NaOH cuja concentrao 0,100 mol/L.

Para determinar a concentrao dessasoluo de HCl, medimos 20,0 mL da soluoque so transferidos para um erlenmayer.

A soluo do titulante acondicionada emuma bureta, e dela gotejada sobre a soluodo cido at o ponto de equivalncia ouponto de viragem da titulao.

Titulao cido-Base Para que a titulao possa ser feita, necessrio

que se encontre algum modo de se perceber queo ponto de equivalncia foi atingido.

Para identificar o final da reao entre o titulantee o titulado so utilizadas as substnciasindicadoras, que apresentam cores distintas antese aps o trmino da reao qumica

Nessa titulao pode ser usado o indicadorfenolftalena que tem colorao rseo purpreoem meio bsico.

Mudana na aparncia de uma soluo contendo o indicador

fenolftalena quando a base adicionada: (a) antes do ponto

final a soluo incolor; (b) medida que o ponto final se

aproxima, uma colorao rosa-claro se forma onde a base

goteja; (c) No ponto final a soluo fica inteiramente rosa aps

agitao.

Titulao de HCl com NaOH

A reao do HCl com o NaOH tem relao de coeficientes estequiomtricos de 1:1

HCl(aq) + NaOH(aq) NaCl(aq) + H2O(l)

Assim, ao final da titulao:

Quantidade de matria do titulante = Quantidade de matria do titulado

Equao 1

Titulao de HCl com NaOH Lembrando que concentrao molar da soluo

(M) igual quantidade de matria (n), em mol,dividida pelo volume (V), em litros, tem-se que:

Assim, a concentrao molar (M) da soluo queest sendo titulada pode ser calculada substituindo-se a Equao 2 na Equao 1:

Mtitulante . Vtitulante = Mtitulado . Vtitulado

Eguao 2

Titulao de HCl com NaOH

Na titulao em questo supondo que leu-sena bureta um volume de 21,5 mL ao final datitulao, a concentrao da soluo de HClpode ser calculada do seguinte modo:

Referncias

Brown, T. L.; LeMay,Jr., H. E.; Bursten, B. E.Qumica Cincia Central, 9 Edio,Traduo Robson Mendes Matos, PearsonPrentice Hall, So Paulo, 2005.

Qumica Geral Experimental Roteiro deExperimentos 2/2013- Organizada por GesleyAlex M. Veloso e colaboradores.