Molaridade: concentração, unidades, cálculo, exercícios - Ciência - 2023

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o molaridade é a concentração de uma solução expressa em moles de soluto por litro de solução. É abreviado como M e expressa uma relação entre a massa do soluto e o volume da solução (m / v); embora de uma forma tradicional esta relação seja expressa como peso e volume.

Uma mole é o número de átomos ou moléculas contidos no peso atômico ou molecular; É expresso em gramas / mol. Um mol é igual a 6,02 · 10²³ átomos ou moléculas, conhecidos como número de Avogadro.

Existem outras maneiras de expressar a relação entre a massa de um soluto e o volume, incluindo: a relação percentual entre a massa do soluto e o volume da solução e a normalidade. O último é expresso como o número de equivalentes de um soluto por litro de solução.

Enquanto isso, a molalidade, que é definida como o número de moles por quilograma de solvente, geralmente água, expressa uma relação entre a massa do soluto e a massa do solvente (m / m).

A forma de expressão da concentração de uma solução em partes por milhão (ppm), expressa uma relação entre uma parte do soluto e um milhão de partes da solução, sendo geralmente utilizada para expressar uma relação massa-massa (m / m). Mas você pode expressar uma relação massa-volume (m / v).

A concentração molar, além de ser expressa em moles por litro, pode ser expressa em milimoles / litro (solução milimolar); micromoles / litro (solução micromolar); etc.

Os problemas de molaridade podem ser resolvidos usando um método analítico e usando a "regra de três". A escolha de um método dependerá da habilidade que você possui no uso de um dos métodos.

Concentração molar

É usado para expressar a concentração de um soluto em um determinado volume de solução.

M = n / V (1)

Onde M é igual à molaridade, n é o número de moles e V é o volume da solução. Assim, a molaridade de uma solução é o número de moles de soluto por volume de solução expresso em litros.

Por outro lado, o número de moles é

n = m / PM (2)

Onde m é a massa do soluto dissolvido e PM sua massa molar.

Substituindo (2) em (1):

M = (m / PM) / V

Unidades

A unidade no Sistema Internacional para concentração molar é mol / m³. Isso corresponde a uma solução milimolar, porque am³ é igual a 1.000 litros. Nos ramos da química e da biologia, a concentração molar é geralmente expressa como moles / L. Esta unidade é expressa com o M (letra maiúscula).

Uma solução de um mole / L é equivalente a uma solução M; uma solução de 10^-3 moles / L, é igual a 1 mM (milimolar); e uma solução de 10^-6 moles / L, é igual a 1 µM (micromolar).

Como calcular a molaridade?

É conveniente utilizar as expressões indicadas acima, pois isso garante que o resultado da aplicação da fórmula será em moles / litro, que é a definição da concentração molar.

Então, para calcular a molaridade de uma solução, é necessário expressar a concentração do soluto em g / L. Em seguida, encontre o peso molecular do soluto (g / mol) e encontre a razão entre a concentração e o peso molecular. O resultado obtido é a molaridade expressa em moles / litro.

Vá de molaridade para molalidade

Uma informação necessária para ir da molaridade à molalidade é saber a densidade da solução. Isso permite que a massa da solução seja conhecida, um requisito essencial para o cálculo da molalidade.

Primeiro passo

Primeiro você tem que ir da concentração molar para gramas / litros. Para isso, basta multiplicar a molaridade da solução pelo peso molecular do soluto.

Gramas / litro de soluto = molaridade (moles / litro) · peso molecular do soluto (gramas / mol).

Isso torna possível obter a massa do soluto em 1 L de solução.

Segundo passo

Em seguida, é necessário calcular a massa da solução. Para isso, utiliza-se a densidade do mesmo. A densidade é geralmente expressa em gramas / centímetro cúbico ou mililitro.

Massa da solução (g) = volume da solução (mL) densidade (g / mL)

Terceiro passo

Obtenção da massa do solvente. Uma vez que a massa da solução é igual à massa do soluto mais a massa do solvente, para obter a massa deste último, é suficiente subtrair a massa do soluto (etapa 1) da massa da solução (etapa 2).

Quarto passo

Finalmente, a massa do soluto (g) da solução deve ser transferida para a massa do soluto que corresponde a 1.000 g ou 1 kg de solvente. Para isso, bastaria realizar uma regra de três simples ou outra operação matemática equivalente.

Quinto passo

Divida g de soluto / 1000 g de solvente pelo peso molecular do soluto (g / mol) para obter a molalidade da solução.

Exemplo numérico

Uma solução de glicose 3 M (peso molecular 180 g / mol) tem uma densidade de 1,15 g / mL. Calcule a molalidade desta solução.

Primeiro calculamos os gramas de glicose dissolvidos em um litro de solução:

g / L = 3 moles / L 180 g / mol

= 540 g / L

Em seguida, calculamos a massa da solução a partir de sua densidade:

g de solução (massa) = 1.000 mL 1,15 g / mL

= 1.150 g

A massa do solvente é dada pela diferença:

Massa do solvente = massa da solução - massa do soluto

= 1.150 g - 540 g

= 610 g

Mas 610 g não é 1000 g de solvente conforme estipulado pela definição de molalidade. Portanto, deve-se calcular quantos gramas de glicose são dissolvidos em 1000 g de solvente:

Massa do soluto = 540 g de soluto (1.000 g de solvente / 610 g de solvente)

= 885,25 g

E, finalmente, a molalidade é calculada retornando os gramas aos moles:

Molalidade = (885,25 g de soluto / 180 g / mol)

= 4,92 mol de soluto / kg de solvente

= 4,92 m

Problemas resolvidos

Problema 1

Quanto sulfato cúprico é necessário para preparar 500 mL de uma solução 0,4 M? Expresse o resultado em gramas. Peso molecular do sulfato cúprico (CuSO₄): 160 g / mol.

Primeiro determinamos os moles que devem ser dissolvidos em tal solução:

M = n / V

n = M V

n = (0,4 mol / L) 0,5 L

= 0,2 moles

Sabendo então o número de moles de sulfato cúprico, sua massa pode ser obtida

n = m / PM

m = peso molecular nm

m = 0,2 mol 160 g / mol

= 32 g CuSO₄

Ou seja, 32 gramas desse sal devem ser dissolvidos em 500 mL de solvente.

Problema 2

Qual volume de solução é necessário para que, quando 0,4 mol de soluto se dissolva, ela tenha uma concentração de 0,25 M?

O volume da solução é obtido a partir do conceito de molaridade

M = n / V

V = n / M

V = 0,4 moles / (0,25 moles / L)

= 1,6 L

Isso significa que a solução deve ter um volume de 1,6 litros para se obter a concentração de 0,25 M.

Problema 3

Uma massa de 8 g de hidróxido de sódio (NaOH) é dissolvida em 60 g de uma solução que possui uma densidade de 1,6 g / mL. Qual será a molaridade da solução? Peso molecular do hidróxido de sódio: 40 g / mol.

Os moles de NaOH devem primeiro ser calculados:

n = m / PM

= 8 g de hidróxido de sódio / (40 g / mol)

= 0,2 moles

Agora procedemos ao cálculo do volume da solução:

m = V d

v = 60 g / (1,6 g / mL)

v = 37,5 mL

Para obter a molaridade, o volume da solução em litros deve ser colocado:

V = 37,5 ml10^-3 L / mL

= 0,0375 L

M = 0,2 moles / 0,0375 L

5,33 moles / L

5,33 mi

Problema 4

Calcule a molaridade de uma solução de ácido clorídrico (HCl) com densidade de 1,25 g / mL e concentração de 35%, massa / massa expressa. Peso molecular do ácido clorídrico: 36,5 g / mol.

Determine a massa de ácido clorídrico a 35%

m = V d

m = 1.000 mL 1,25 g / mL

= 1.250 g

Mas nem tudo é HCl, também há água:

massa HCl = 1.250 g (35/100)

= 437,5 g

O que é o mesmo que dizer que em um litro de solução de HCl a 35% existem 437,5 gramas de HCl.

Em seguida, os moles de HCl são calculados, para determinar imediatamente a molaridade:

n = m / PM

n = (437,5 g / L) / (36,5 g / mol)

= 11,98 moles / L

Molaridade = 11,98 M

Problema 5

Calcule a molaridade de uma solução contendo 5 g de NaCl em 2 L de solução. Peso molecular do cloreto de sódio: 58,5 g / mol.

Você pode obter os moles / L de NaCl em uma única etapa:

molaridade = (5 g NaCl / solução 2 L) x (1 mol NaCl / 58,5 g NaCl)

= 0,043 mol / L

Molaridade = 0,043 M

Outro procedimento pode ser:

g / L NaCl = 5 g / 2 L

= 2,5 g / L

moles / L = (2,5 g / L) / (58,5 g / mol)

= 0,043 mol / L

= 0,043 M

Referências

Rodríguez, M. (2007). Química. Fundação Editorial Salesiana
Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Química. (8ª ed.). CENGAGE Learning.
Wikipedia. (2019). Molaridade Recuperado de: es.wikipedia.org
Atarés Huerta. (s.f.). Molaridade e molalidade. [PDF]. Recuperado de: riunet.upv.es
Softchools. (2019). Fórmula de molaridade. Recuperado de: softschools.com