Unidades de concentração (ENEM Química): Notas de revisão

Unidades de concentração

Introdução

Uma solução é formada pela combinação de um ou mais solutos com um solvente, sendo que o solvente geralmente está presente em maior quantidade. Para expressar as quantidades de soluto e solvente presentes na solução, utilizamos diferentes unidades de concentração. Cada unidade representa uma forma específica de expressar a quantidade de soluto presente em uma solução.

Concentração comum (C)

A concentração comum estabelece a relação entre a massa do soluto e o volume da solução:

Fórmula:

$C = \frac{m_{soluto}}{V}$

Onde:

• $C$ = concentração comum
• $m_{soluto}$ = massa do soluto
• $V$ = volume da solução

A unidade da concentração comum no Sistema Internacional é expressa em g/L.

Concentração molar ou molaridade (M)

A concentração molar relaciona o número de mols do soluto com o volume da solução em litros:

Fórmula principal:

$M = \frac{n_{soluto}}{V_L}$

Onde:

• $M$ = molaridade
• $n$ = número de mols do soluto
• $V_L$ = volume da solução em litros

A unidade da concentração molar é expressa em mol/L.

Fórmula alternativa: Quando não conhecemos diretamente o número de mols, podemos usar:

$M = \frac{m}{MM \cdot V}$

Onde:

• $m$ = massa do soluto
• $MM$ = massa molar do soluto
• $V$ = volume da solução

Concentrações percentuais

Porcentagem em massa (%m/m)

Expressa a massa do soluto presente em 100 g de solução:

Fórmula:

$\%(m/m) = \frac{m_{soluto}}{m_{solução}} \times 100$

Esta relação também pode ser expressa através do título mássico:

$T = \frac{\text{massa do soluto}}{\text{massa do soluto + massa do solvente}}$

Exemplo: Uma solução 10% m/m contém 10 g de soluto em 100 g de solução.

Porcentagem em volume (%V/V)

Expressa o volume de soluto presente em 100 mL de solução:

Fórmula:

$\%V/V = \frac{V_{soluto}}{V} \times 100$

Exemplo: Uma solução 20% v/v contém 20 mL de soluto em 100 mL de solução.

Porcentagem massa/volume (%m/V)

Expressa a massa de soluto presente em 100 mL de solução:

Fórmula:

$\%m/V = \frac{m_{soluto}}{V} \times 100$

Partes por milhão (ppm) e partes por bilhão (ppb)

Essas unidades são utilizadas para expressar concentrações extremamente diluídas, sendo comuns em análises ambientais:

• ppm: quantidade de soluto presente em $10^6$ gramas de solução
• ppb: quantidade de soluto presente em $10^9$ gramas de solução

Exemplo: A água de um rio apresenta concentração de 10 ppm em massa de cobre, significando que cada 1 g da água contém 10 μg de cobre.

Relações entre unidades de concentração

Relação entre concentração comum e molar

Partindo das fórmulas:

• $C = \frac{m}{V}$
• $M = \frac{m}{MM \times V}$

Podemos estabelecer: $C = MM \times M$

Relação entre concentração comum, título e densidade

Outras relações possíveis incluem:

• $C = T \times d$ (onde $d$ = g/mL e $C$ = g/L)
• $MM \times M = T \times d$

Fração molar (X)

A fração molar representa a divisão do número de mols de soluto ou solvente pelo número total de mols da solução:

Fórmulas:

$X_{soluto} = \frac{n_{soluto}}{n_{soluto} + n_{solvente}}$

$X_{solvente} = \frac{n_{solvente}}{n_{soluto} + n_{solvente}}$

Onde $X$ representa a fração molar e $n$ o número de mols.

Molalidade (W)

A molalidade representa o número de mols de soluto dissolvido por quilograma de solvente:

Fórmula:

$W = \frac{n_A}{m_{solvente}}$

Onde:

• $n$ é o número de mols
• $m$ é a massa em quilogramas