Expressando a concentração de soluções (percentual de massa, percentual de volume, molaridade, molalidade, normalidade, fração molar)

Na química, a concentração de uma solução refere-se à quantidade de soluto dissolvida em um solvente. Entender como expressar essa concentração é essencial para uma variedade de aplicações na ciência e na indústria. Nesta explicação detalhada, discutiremos seis maneiras comuns de expressar a concentração em soluções: percentual de massa, percentual de volume, molaridade, molalidade, normalidade e fração molar.

Percentual de massa (percentual de massa %)

O percentual de massa é uma maneira simples de expressar a concentração. É a massa do soluto dividida pela massa total da solução, multiplicada por 100 para obter a porcentagem.

Massa % = (massa do soluto / massa da solução) x 100

Exemplo: Se você dissolver 5 gramas de sal em 95 gramas de água, o percentual de massa de sal na solução será:

Massa % = (5 g / (5 g + 95 g)) x 100 = 5%

Percentual de volume (percentual de volume %)

O percentual de volume é semelhante ao percentual de massa, mas é usado em soluções líquidas. É o volume do soluto dividido pelo volume total da solução e multiplicado por 100.

Volume % = (volume do soluto / volume da solução) x 100

Exemplo: Se você misturar 30 ml de etanol com 70 ml de água, o percentual de volume de etanol será:

Volume % = (30 mL / (30 mL + 70 mL)) x 100 = 30%

Molaridade (M)

A molaridade é uma das unidades de concentração mais comumente usadas na química. É definida como o número de moles de soluto por litro de solução.

M = moles de soluto / litros de solução

Exemplo: Se você dissolver 1 mol de glicose em água suficiente para fazer 1 litro de solução, a molaridade da solução de glicose é:

M = 1 mol / 1 L = 1 M

Molalidade (m)

A molalidade é outra medida de concentração e é definida como o número de moles de soluto por quilograma de solvente. Ao contrário da molaridade, a molalidade não muda com a temperatura, pois é baseada na massa do solvente, não no volume da solução.

m = moles de soluto / kg de solvente

Exemplo: Se você dissolver 2 moles de NaCl em 1 kg de água, a molalidade da solução será:

m = 2 moles / 1 kg = 2 m

Normalidade (n)

A normalidade é uma medida de concentração que é igual à molaridade multiplicada pelo fator de equivalência do soluto. Ela depende da reação química em questão e envolve o número de equivalentes por litro de solução.

N = equivalentes de soluto / litros de solução

Exemplo: Para uma reação ácido-base, se você tem uma solução 1 M de H₂SO₄, ela pode doar 2 íons de hidrogênio, então sua normalidade é 2 N.

N = 1 M x 2 = 2 N

₂SO₄, 2 equivalentes por mol

Fração molar

A fração molar é a razão do número de moles de um componente para o número total de moles na solução. É expressa como um número decimal em vez de uma porcentagem.

Fração Molar (x) = moles de componente / moles totais de todos os componentes

Exemplo: A fração molar de etanol em uma solução que contém 1 mol de etanol e 3 mols de água é:

xetanol = 1 / (1 + 3) = 0.25

Conclusão

Compreender essas diferentes expressões de concentração é importante para medições precisas e aplicações na química. Cada uma tem seu próprio caso de uso e é escolhida com base no contexto químico e na precisão exigida. Saber como converter entre essas unidades pode ser importante para converter soluções e realizar cálculos em experiências de laboratório e processos industriais.

Cada método de expressão da concentração fornece informações sobre as propriedades da solução, como ela é preparada e como se comporta em reações químicas. Ao dominar esses conceitos, estudantes e profissionais podem entender e controlar melhor os sistemas químicos.

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