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13.6: Concentração da Solução: Molaridade - Matemática


objetivos de aprendizado

  • Use a molaridade para determinar as quantidades em reações químicas.
  • Use a molaridade como fator de conversão nos cálculos.

Outra forma de expressar a concentração é fornecer o número de moles de soluto por unidade de volume de solução. De todas as medidas quantitativas de concentração, a molaridade é a mais usada pelos químicos. Molaridade é definido como o número de moles de soluto por litro de solução.

[ mathrm {molaridade = dfrac {número : de : moles : de : soluto} {número : de : litros : de : solução}} rótulo {defMolaridade} ]

O símbolo para molaridade é ( text {M} ) ou moles / litro. Os químicos também usam colchetes para indicar uma referência à molaridade de uma substância. Por exemplo, a expressão ( left [ ce {Ag ^ +} right] ) refere-se à molaridade do íon de prata em solução. As concentrações da solução expressas em molaridade são as mais fáceis de fazer cálculos, mas as mais difíceis de fazer no laboratório. Essas unidades de concentração são úteis para discutir reações químicas nas quais um soluto é um produto ou um reagente. A massa molar pode então ser usada como um fator de conversão para converter quantidades em moles em gramas.

É importante lembrar que “mol” nesta expressão se refere a moles de soluto e que “L” se refere a litros de solução. Por exemplo, se você tiver 1,5 mol de NaCl dissolvido em 0,500 L de solução, sua molaridade é

[ mathrm { dfrac {1,5 : mol : NaCl} {0,500 : L : solução} = 3,0 : M : NaCl} ]

Às vezes, (aq) é adicionado quando o solvente é água, como em "NaCl 3,0 M (aq)." Isso é lido como "um 3,00 molar solução de cloreto de sódio ", o que significa que existem 3,00 moles de NaOH dissolvidos por litro de solução.

Certifique-se de observar que a molaridade é calculada como o volume total do inteiro solução, não apenas volume de solvente! O soluto contribui para o volume total.

Se a quantidade do soluto for dada em unidades de massa, você deve converter as unidades de massa em unidades molares antes de usar a definição de molaridade para calcular a concentração. Por exemplo, qual é a concentração molar de uma solução de 22,4 g de HCl dissolvido em 1,56 L?

Primeiro, converta a massa do soluto em moles usando a massa molar de HCl (36,5 g / mol):

[22,4 cancel {gHCl} times dfrac {1 : mol : HCl} {36,5 cancel {gHCl}} = 0,614 , mol ; HCl ]

Agora podemos usar a definição de molaridade para determinar uma concentração:

[M : = : dfrac {0,614 : mol : HCl} {1,56L : solução} = 0,394 , M HCl ]

Antes que uma concentração molar pode ser calculada, a quantidade de soluto deve ser expressa em moles, e o volume da solução deve ser expresso em litros, conforme demonstrado no exemplo a seguir.

Exemplo ( PageIndex {1} )

Uma solução é preparada dissolvendo (42,23 : text {g} ) de ( ce {NH_4Cl} ) em água suficiente para fazer (500,0 : text {mL} ) de solução. Calcule sua molaridade.

Solução

Etapas para a solução de problemas

Identifique as informações "fornecidas" e o que o problema está pedindo que você "encontre".

Dado:

Massa (= 42,23 : text {g} : ce {NH_4Cl} )

Solução de volume (= 500,0 : text {mL} = 0,5000 : text {L} )

Encontre: Molaridade =? M

Liste outras quantidades conhecidas.

Massa molar ( ce {NH_4Cl} = 53,50 : text {g / mol} )

Planeje o problema.

1. A massa do cloreto de amônio é primeiro convertida em moles.

2. Em seguida, a molaridade é calculada dividindo por litros. Observe que o volume fornecido foi convertido em litros.

( mathrm {M = frac {mol : NH_4Cl} {L : solução}} )

Cancele unidades e calcule.

Agora substitua as quantidades conhecidas na equação e resolva.

( begin {align} 42,23 cancel { text {g} : ce {NH_4Cl}} times dfrac {1 : text {mol} : cancel { ce {NH_4Cl}}} {53.50 : text {g} : ce {NH_4Cl}} & = 0.7893 : text {mol} : ce {NH_4Cl} dfrac {0.7893 : text {mol} : ce {NH_4Cl}} {0,5000 : text {L solução}} & = 1,579 : text {M} end {alinhar} )

Pense no seu resultado.A molaridade é (1.579 : text {M} ), o que significa que um litro da solução conteria (1.579 : text {mol} : ce {NH_4Cl} ). Quatro algarismos significativos são apropriados.

Exercício ( PageIndex {1} )

Qual é a molaridade de uma solução feita quando 66,2 g de C6H12O6 são dissolvidos para fazer 235 mL de solução?

Responder

1,57 M C6H12O6

Exercício ( PageIndex {2} )

Qual é a concentração, em ( text {mol / L} ), onde (137 : text {g} ) de ( ce {NaCl} ) foi dissolvido em água suficiente para fazer (500 : text {mL} ) de solução?

Responder

4.69 M NaCl

Usando a molaridade em cálculos

A concentração pode ser um fator de conversão entre a quantidade de soluto e a quantidade de solução ou solvente (dependendo da definição da unidade de concentração). Como tal, as concentrações podem ser úteis em uma variedade de problemas de estequiometria. Em muitos casos, é melhor usar a definição original da unidade de concentração; é essa definição que fornece o fator de conversão.

Um exemplo simples de usar uma unidade de concentração como um fator de conversão é aquele em que usamos a definição da unidade de concentração e reorganizamos; podemos fazer o cálculo novamente como uma conversão de unidade, em vez de uma definição.

Determinando Moles de Soluto, Dados a Concentração e Volume de uma Solução

Por exemplo, suponha que perguntamos quantos moles de soluto estão presentes em 0,108 L de uma solução de NaCl 0,887 M. Como 0,887 M significa 0,887 mol / L, podemos usar esta segunda expressão para a concentração como um fator de conversão:

Solução

[0,108 cancel {L , NaCl} times dfrac {0,887 , mol , NaCl} { cancel {1L , solução}} = 0,0958 , mol , NaCl ]

Se usarmos a abordagem de definição, obteremos a mesma resposta, mas agora estamos usando habilidades de fator de conversão. Como qualquer outro fator de conversão que relaciona dois tipos diferentes de unidades, o inverso da concentração também pode ser usado como um fator de conversão.

Determinando o Volume de uma Solução, Dados a Concentração e Moles de Soluto

Usando a concentração como fator de conversão, quantos litros de 2,35 M CuSO4 são necessários para obter 4,88 mol de CuSO4?

Solução

Esta é uma conversão de uma etapa, mas a concentração deve ser escrita como o recíproco para que as unidades funcionem:

[4,88 cancel {mol , CuSO_ {4}} times dfrac {1 , L , solução} {2,35 cancel {mol , CuSO_ {4}}} = 2,08 , L , of , solução ]

Em uma situação de laboratório, um químico deve freqüentemente preparar um determinado volume de soluções de uma molaridade conhecida. A tarefa é calcular a massa do soluto necessária. A equação molaridade pode ser reorganizada para resolver os moles, que podem então ser convertidos em gramas. O exemplo a seguir ilustra isso.

Exemplo ( PageIndex {2} )

Um químico precisa preparar (3.00 : text {L} ) de uma solução (0.250 : text {M} ) de permanganato de potássio ( left ( ce {KMnO_4} right) ) . De que massa de ( ce {KMnO_4} ) ela precisa para fazer a solução?

Solução

Etapas para a solução de problemas

Identifique as informações "fornecidas" e o que o problema está pedindo que você "encontre".

Dado:

Molaridade (= 0,250 : text {M} )

Volume (= 3,00 : text {L} )

Encontrar: Massa ( ce {KMnO_4} =? : Text {g} )

Liste outras quantidades conhecidas.

Massa molar ( ce {KMnO_4} = 158,04 : text {g / mol} )

0,250 mol KMnO4 a 1 L de KMnO4 solução

Planeje o problema.

Cancele unidades e calcule.

Agora substitua as quantidades conhecidas na equação e resolva.

( begin {align} text {mol} : ce {KMnO_4} = 0,250 : text {M} : ce {KMnO_4} times 3,00 : text {L} & = 0,750 : text {mol} : ce {KMnO_4} cancel {3,00 : L : solução} times frac {0,250 : cancel { text {mol} : ce {KMnO_4}}} {1 cancel {L : solução}} times dfrac {158.04 : text {g} : ce {KMnO_4}} {1 : cancel { text {mol} : ce {KMnO_4 }}} & = 119 : text {g} : ce {KMnO_4} end {align} )

Pense no seu resultado.Quando (119 : text {g} ) de permanganato de potássio é dissolvido em água para fazer (3.00 : text {L} ) de solução, a molaridade é (0.250 : text {M} ).

Exercício ( PageIndex {3} )

Usando a concentração como fator de conversão, quantos litros de 0,0444 M CH2O são necessários para obter 0,0773 mol de CH2O?

Responder

1,74 L

Exercício ( PageIndex {4} )

Responda aos problemas abaixo usando a concentração como fator de conversão.

  1. Que massa de soluto está presente em 1,08 L de 0,0578 M H2TÃO4?
  2. Qual volume de solução de HCl 1,50 M contém 10,0 g de cloreto de hidrogênio?
Responder a

6,12 g

Resposta b

183 mL ou 0,183L

Como indicar concentração

  • Colchetes são frequentemente usados ​​para representar a concentração, por exemplo, [NaOH] = 0,50 M.
  • Use a letra M maiúscula para molaridade, não m minúscula (esta é uma unidade de concentração diferente chamada molalidade).

Veja como a equipe técnica científica da Flinn demonstra "Como preparar soluções".

É importante observar que existem muitas maneiras diferentes de configurar e resolver suas equações de química. Alguns alunos preferem responder a cálculos de várias etapas em uma etapa longa, enquanto outros preferem trabalhar cada etapa individualmente. Nenhum método é necessariamente melhor ou pior do que o outro método - o que fizer mais sentido para vocês é o que você deve usar. Neste texto, normalmente usaremos a análise de unidade (também chamada de análise dimensional ou análise fatorial).


Assista o vídeo: Revisão ENEM - Química: Unidades de Concentração - Aulão #12hNerds (Novembro 2021).