Numa certa quantidade de solução (expressa em massa ou volume), pode existir maior ou menor quantidade de soluto. Isto é, pode-se ter soluções mais ou menos concentradas. Existem várias formas de determinar esta medida numa solução.
Concentração mássica
A concentração mássica indica a massa de soluto que existe por unidade de volume de solução. Esta relação pode ser expressa da seguinte forma:
Cm=Vsoluc¸a˜omsoluto
Cm
Concentração mássica (g/dm3)
msoluto
Massa de soluto (g)
Vsoluc¸a˜o
Volume de solução (dm3)
Exemplo
Já reparaste que nas embalagens de leite são indicadas as quantidades de cada tipo de composto que faz parte da leite? Por exemplo, se uma embalagem indicar que, em média, há 1,2mg/dm3 de cálcio, isto quer dizer que por cada litro de leite há 1,2mg de cálcio.
Concentração molar
A concentração molar (ou simplesmente concentração) corresponde à quantidade de soluto por unidade de volume de solução. Pode ser expressa como:
C=Vsoluc¸a˜onsoluto
C
Concentração (mol/dm3)
nsoluto
Quantidade de soluto (mol)
Vsoluc¸a˜o
Volume de solução (dm3)
Exemplo
Calcula a concentração de 1,0g sódio num volume de 100dm3, sabendo que a sua massa molar é 22,99g/mol.
Começa por calcular a quantidade de sódio que existe na solução:
22,99g
1mol
1,00g
nNa
nNa=22,991,00×1=0,044mol
A seguir, calcula a sua concentração molar:
C=10000,044=4,4×10−5mol/dm3
Percentagem em massa
A percentagem em massa de soluto corresponde à massa de soluto que existe por cada 100g de solução, e pode ser expressa como:
%(m/m)=msoluc¸a˜omsoluto×100
%(m/m)
Percentagem em massa de soluto
msoluto
Massa de soluto
msoluc¸a˜o
Massa de solução
Exemplo
Uma moeda de 5 cêntimos tem no seu total uma massa de 3,92g. Se tem 1,2% de cobre, qual é a massa de cobre que tem a moeda?
Como conheces a quantidade de massa de cobre em 100g de moeda:
100g
1,2g
3,92g
mcobre
%(m/m)=1001,2×3,92=0,47gde cobre.
Percentagem em volume
A percentagem em volume de soluto corresponde ao volume de soluto que há em cada 100cm3 de solução. Expressa-se como:
%(V/V)=Vsoluc¸a˜oVsoluto×100
%(m/V)
Percentagem em volume de soluto
Vsoluto
Volume de soluto
Vsoluc¸a˜o
Volume de solução
Exemplo
Calcula o volume de álcool etílico que existe numa garrafa de álcool antiséptico de 250cm3, cuja percentagem em volume é 96%.
Como conheces a quantidade de álcool etílico em 100cm3 de uma garrafa de álcool antiséptico:
100cm3
96cm3
250cm3
Vsoluto
Vsoluto=10096×250=240cm3 de álcool etílico.
Percentagem em massa por volume
A percentagem em massa por volume de soluto corresponde à concentração mássica de soluto, expressa sob a forma de percentagem:
%(m/V)=Vsoluc¸a˜omsoluto×100
%(V/V)
Percentagem em volume de soluto
msoluto
Massa de soluto
Vsoluc¸a˜o
Volume de solução
Nota: Nesta medida de concentração, o volume deve ser expresso em cm3.
Exemplo
Expressa a concentração mássica de cálcio no leite, 1,2mg/dm3, em percentagem em massa por volume.
%(m/V)=10001,2×10−3×100=1,2×10−4%
Partes por milhão
As partes por milhão são utilizadas em soluções cuja concentração de um determinado soluto é muitíssimo baixa. Calcula-se da mesma forma que as percentagens em massa, em volume e em massa por volume, no entanto, multiplica-se o quociente por 106 e não por 100.
Partes por milhão em massa
ppm(m/m)=msoluc¸a˜omsoluto×106ppm
ppm(m/m)
Partes por milhão em massa
msoluto
Massa de soluto
msoluc¸a˜o
Massa de solução
Exemplo
Para que a água possa ser distribuída, deve ser analisada previamente para garantir que não existem quantidades elevadas de substâncias tóxicas. No caso do mercúrio, não deve exceder os 5,0×10−4mg por grama de água. Qual é a concentração máxima de mercúrio no controlo da água em ppm?
Aplica a expressão mostrada anteriormente:
ppm(m/m)=1×1035,0×10−4×106=0,5ppm de mercúrio
Partes por milhão em volume
ppm(V/V)=Vsoluc¸a˜oVsoluto×106ppm
ppm(V/V)
Partes por milhão em massa
Vsoluto
Volume de soluto
Vsoluc¸a˜o
Volume de solução
Exemplo
A concentração de metano numa amostra de ar seco é 0,0003ppm. Qual é o volume em dm3 de metano numa amostra de 2,0dm3 de ar seco?
106dm3 ar
0,0003dm3 metano
2,0dm3 ar
Vmetano
Vsoluto=1060,0003×2,0=6×10−6dm3de metano.
PARTES POR MILHÃO EM massa por volume
ppm(m/V)=Vsoluc¸a˜omsoluto×106ppm
ppm(m/V)
Partes por milhão em massa
msoluto
Massa de soluto
Vsoluc¸a˜o
Volume de solução
Exemplo
Um comprimido de 0,5mg foi dissolvido na corrente sanguínea. Sabendo que um adulto tem cerca de 5L de sangue qual a concentração do comprimido, em partes por milhão?
ppm(m/V)=50,5×10−3×106=100ppm
Fração molar
A fração molar é o quociente entre a quantidade de soluto e a quantidade de matéria total de todas as substâncias dentro de uma solução. É calculada pela relação:
xA=ntotalnA
xA
Fração molar da substância A
nA
Quantidade de matéria da substância A (mol)
ntotal
Soma da quantidade de todas as substâncias em solução (mol)
Exemplo
Tem-se uma amostra de ar composta por 0,5mol de nitrogénio e uma dada quantidade de oxigénio. Sabendo que o ntotal=0,7mol, calcula a fração molar do nitrogénio e do oxigénio.
Começa por aplicar a expressão mostrada anteriormente para calcular a fração molar de nitrogénio:
xN2=0,70,5=0,71
Como a mistura só tem nitrogénio e oxigénio, pode-se dizer que: