Fator de diluição: em que consiste, como obtê-lo, exemplos - Ciência - 2023

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o fator de diluição (DF) é um número que indica quantas vezes uma solução deve ser diluída para obter uma concentração menor. A solução pode ter um soluto sólido, líquido ou gasoso dissolvido. Portanto, sua concentração depende do número de partículas do soluto e do volume total V.

No campo da química, muitas expressões de concentração são utilizadas: porcentagem, molar (M), normal (N), entre outras. Cada um deles depende de uma quantidade finita de soluto; de gramas, quilogramas ou moles, a equivalentes. Porém, ao reduzir tais concentrações, o DF se aplica a todas essas expressões.

Um exemplo de diluição sucessiva de grenadine é mostrado na imagem acima. Observe que da esquerda para a direita a cor vermelha está ficando mais clara; que é igual a uma concentração mais baixa de grenadine.

O fator de diluição permite determinar o quão diluído o último copo é comparado ao primeiro. Assim, em vez das propriedades organolépticas simples, com DF o experimento pode ser repetido a partir do mesmo frasco de grenadine (solução estoque); de forma que desta forma é assegurado que as concentrações dos novos vasos são iguais.

A concentração de grenadine pode ser expressa em qualquer unidade; no entanto, o volume dos vasos é constante e, para facilitar os cálculos, recorremos simplesmente aos volumes de granadina dissolvida na água. A soma deles será igual a V: o volume total de líquido no copo.

Assim como a granadina do exemplo, acontece no laboratório com qualquer outro reagente. Soluções estoque concentradas são preparadas, das quais alíquotas são retiradas e diluídas para obter soluções mais diluídas. Dessa forma, busca reduzir riscos em laboratório e perdas de reagentes.

Qual é o fator de diluição?

Diluição

A diluição é um procedimento que permite reduzir a concentração de uma solução ou sua densidade. A ação de reduzir a intensidade da cor em uma solução de um corante também pode ser considerada como uma diluição.

Para diluir com sucesso uma solução até uma determinada concentração, a primeira coisa a fazer é saber quantas vezes a concentração da solução estoque é maior do que a concentração da solução diluída.

Assim, sabe-se quantas vezes a solução inicial deve ser diluída para se obter uma solução com a concentração desejada. O número de vezes é conhecido como fator de diluição. E nisso consiste, em uma fração adimensional, o que indica uma diluição.

Fatores

É comum encontrar uma diluição expressa, por exemplo, da seguinte forma: 1/5, 1/10, 1/100, etc. O que significa isto? Simplesmente indica que para se obter uma solução com a concentração desejada, a solução estoque deve ser diluída tantas vezes quanto o denominador da fração indicada indicar.

Se, por exemplo, for utilizada a diluição 1/5, a solução inicial deve ser diluída 5 vezes para se obter uma solução com esta concentração. Portanto, o número 5 é o fator de diluição. Isso se traduz da seguinte maneira: a solução 1/5 é cinco vezes mais diluída que a mãe.

Como preparar essa solução? Se for tomado 1mL da solução estoque, este volume deve ser quintuplicado, de forma que a concentração do soluto seja diluída por um fator de 1/5. Portanto, se for diluído com água (como no exemplo da granadina), a 1mL desta solução, deve-se adicionar 4 mL de água (1 + 4 = 5mL do volume final V_F).

A seguir, discutiremos como deduzir e calcular o DF.

Como você consegue o fator de diluição?

Dedução

Para preparar uma diluição, um volume de uma solução inicial ou estoque é levado a um balão volumétrico, onde é adicionada água até que a capacidade de medição do balão volumétrico seja completada.

Nesse caso, quando a água é adicionada ao balão volumétrico, nenhuma massa de soluto está sendo adicionada. Assim, a massa do soluto ou solução permanece constante:

m_Eu= m_F(1)

m_Eu = massa do soluto inicial (na solução concentrada).

E m_F = massa do soluto final (em solução diluída).

Mas, m = V x C. Substituindo na equação (1), temos:

V_Eu x C_Eu = V_F x C_F(2)

V_Eu= volume do estoque ou solução inicial que foi utilizado para fazer a diluição.

C_Eu = concentração do estoque ou solução inicial.

V_F= volume da solução diluída que foi preparada.

C_F= concentração da solução diluída.

A Equação 2 pode ser escrita da seguinte forma:

C_Eu / C_F = V_F / V_Eu(3)

Duas expressões válidas para FD

Mas, C_Eu/ C_F por definição é o Fator de diluição, pois indica os tempos em que a concentração do estoque ou solução inicial é maior em relação à concentração da solução diluída. Portanto, indica a diluição a ser realizada para preparar a solução diluída da solução estoque.

Da mesma forma, a partir da observação da equação 3 pode-se concluir que a relação V_F / V_Eué outra maneira de obter o Fator de diluição. Ou seja, qualquer uma das duas expressões (C_Eu/ C_F, V_F/ V_Eu) são válidos para o cálculo do FD. A utilização de um ou de outro dependerá dos dados disponíveis.

Exemplos

Exemplo 1

Uma solução de NaCl 0,3 M foi usada para preparar uma solução diluída de NaCl 0,015 M. Calcular o valor do fator de diluição.

O fator de diluição é 20. Isso indica que para preparar a solução de NaCl 0,015 M diluída, a solução NaCl 0,3 M teve que ser diluída 20 vezes:

FD = C_Eu/ C_F

0,3M / 0,015M

Exemplo 2

Sabendo que o fator de diluição é 15: que volume de água deve ser adicionado a 5 ml de uma solução concentrada de glicose para fazer a diluição desejada?

Como uma primeira etapa, o volume da solução diluída (V_F) Uma vez calculado, o volume de água adicionado para fazer a diluição é calculado a partir dele.

FD = V_F / V_Eu.

V_F = FD x V_Eu

15 x 5 ml

75 ml

Volume de água adicionado = 75 ml - 5 ml

70 ml

Em seguida, para preparar a solução diluída com fator de diluição de 15, 70 ml de água foram adicionados a 5 ml da solução concentrada para perfazer o volume final de 75 ml.

Exemplo 3

A concentração de uma solução estoque de frutose é de 10 g / L. Deseja-se preparar a partir dele uma solução de frutose com concentração de 0,5 mg / mL. Tomando 20 mL da solução estoque para fazer a diluição: qual deve ser o volume da solução diluída?

O primeiro passo para resolver o problema é calcular o fator de diluição (DF). Uma vez obtido, o volume da solução diluída (V_F).

Mas antes de fazer o cálculo proposto, é necessário fazer a seguinte observação: devemos colocar as quantidades das concentrações de frutose nas mesmas unidades. Neste caso particular, 10 g / L é equivalente a 10 mg / mL, situação esta sendo ilustrada pela seguinte transformação:

(mg / mL) = (g / L) x (1.000 mg / g) x (L / 1.000 mL)

Portanto:

10 g / L = 10 mg / mL

Continuando com os cálculos:

FD = C_Eu / C_F

DF = (10 mg / mL) / (0,2 mg / mL)

Mas desde V_F = FD x V_Eu

V_F = 50 x 20 mL

1.000 mL

Em seguida, 20 mL da solução de frutose 10g / L foram diluídos para 1L de solução 0,2g / L.

Exemplo 4

Um método de fazer diluições em série será ilustrado. Existe uma solução de glicose com concentração de 32 mg / 100mL, e a partir dela, deseja-se preparar por diluição um conjunto de soluções de glicose com as concentrações: 16 mg / 100mL, 8 mg / 100mL, 4 mg / 100mL, 2 mg / 100mL e 1 mg / 100mL.

Processo

5 tubos de ensaio são rotulados para cada uma das concentrações indicadas na declaração. Em cada uma delas, por exemplo, são colocados 2 mL de água.

Em seguida, ao tubo 1 com água, 2 mL da solução estoque são adicionados. O conteúdo do tubo 1 é agitado e 2 mL de seu conteúdo são transferidos para o tubo 2. Por sua vez, o tubo 2 é agitado e 2 mL de seu conteúdo são transferidos para o tubo 3; procedendo da mesma forma com os tubos 4 e 5.

Explicação

2mL de água e 2 mL da solução estoque com uma concentração de glicose de 32 mg / 100 mL são adicionados ao tubo 1. Portanto, a concentração final de glicose neste tubo é 16 mg / 100mL.

Ao tubo 2, 2 mL de água e 2 mL do conteúdo do tubo 1 são adicionados com uma concentração de glicose de 16 mg / 100 mL. Em seguida, no tubo 2 a concentração do tubo 1 é diluída 2 vezes (DF). Portanto, a concentração final de glicose neste tubo é de 8 mg / 100mL.

2 mL de água e 2 mL do conteúdo do tubo 2 são adicionados ao tubo 3, com uma concentração de glicose de 8 mg / 100mL. E como os outros dois tubos, a concentração é dividida em dois: 4 mg / 100 mL de glicose no tubo 3.

Pelo motivo explicado acima, a concentração final de glicose nos tubos 4 e 5 é, respectivamente, 2mg / 100mL e 1mg / 100mL.

O DF dos tubos 1, 2, 3, 4 e 5, em relação à solução estoque, são: 2, 4, 8, 16 e 32, respectivamente.

Referências

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Whitten, Davis, Peck & Stanley. Química. (8ª ed.). CENGAGE Learning.
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