Concentração de soluções

1ª SÉRIE

Aula 6 – 3º Bimestre

Química

Etapa Ensino Médio

• Soluções químicas;
• Concentrações;
• Unidades de medida de concentração de soluções.

• Realizar experimento sobre soluções e concentrações;
• Elaborar hipóteses, previsões e estimativas;
• Trabalhar os conceitos de solução, soluto, solvente, solubilidade e concentração.

Conteúdo

Objetivos

1. O que é concentração de uma solução e por que é uma propriedade fundamental?
2. Quais são as principais unidades de medida utilizadas para expressar concentração de soluções?
3. Quais são os diferentes tipos de concentração, como molaridade, percentual em massa e partes por milhão?

Para começar

• A concentração de uma solução é uma medida da quantidade de soluto presente em determinada quantidade de solvente ou solução.

Concentração de soluções

• É uma informação importante para entender a quantidade de substância dissolvida em relação ao volume total da solução.

Foco no conteúdo

É expressa por meio da fórmula:

C = m / V  Em que: C = concentração comum (g/L)

                            m₁ = massa do soluto (g)

                            V = volume da solução (L)

Não confunda a concentração comum com a densidade, que relaciona a massa e o volume da solução. A densidade é calculada da seguinte forma:

d = m / V   Em que: d = densidade (g/L)

m = massa da solução (soluto + solvente), em g

V = volume da solução (L)

Concentração comum

Foco no conteúdo

Experimento

Dados: 1 colher de café equivale a aproximadamente 2 g; 1 gota tem aproximadamente 0,05 mL.

Na prática

1. Podemos afirmar que a água contida no béquer 2 está poluída? E contaminada? Por quê? Caso a substância dissolvida no béquer A fosse algum composto desconhecido, quais seriam as possíveis consequências?

Na prática

Correção

A água poluída nem sempre provoca doenças nos seres humanos, pois pode não conter organismos patogênicos e substâncias tóxicas. Entretanto, quando ela apresenta esses elementos, dizemos que está contaminada.

A substância contida no béquer 1 é conhecida, então é possível concluir que a água no béquer 2 não está nem poluída nem contaminada. Se a substância inserida no béquer 1 fosse outra, esse cenário poderia ser diferente, pois a água contida no béquer 2 poderia estar contaminada e causar riscos à saúde.

Na prática

2. Soluto e solvente são as partes que compõem uma solução: a substância que se dissolve é o soluto, enquanto o solvente é a substância na qual o soluto se dissolve. Na solução contida no béquer 1, qual substância será o soluto e qual substância será o solvente? Cite exemplos de soluções que fazem parte do nosso cotidiano, identificando soluto e solvente.

Na prática

Correção

A água dissolve o suco em pó, portanto será o solvente, e o suco em pó será o soluto. Alguns solutos podem estar na forma gasosa, sendo o caso dos gases dissolvidos em água. 

Outros exemplos podem ser o soro caseiro, no qual a água será o solvente e o sal e o açúcar serão os solutos; leite com achocolatado, no qual o leite será o solvente e o achocolatado o soluto; água com açúcar, em que o açúcar será o soluto e a água o solvente; refrigerante, no qual teremos água como solvente e açúcar, corante, gás carbônico etc. como solutos.

Na prática

3. Muitas substâncias, quando dissolvidas em água, não são visíveis a olho nu. Isso acontece com os sais minerais presentes na água potável e com substâncias patogênicas presentes na água contaminada. Esse fato ocorre pelo fato de a concentração dessas substâncias na água ser pequena, sendo insuficiente para ser vista, mas suficiente para colocar em risco a saúde dos seres vivos. O que você entende por concentração?

Na prática

Correção

A concentração é a quantidade de soluto contida em um dado volume ou massa de solução ou de solvente.

Na prática

4. Qual é a massa de suco em pó passível de ser dissolvida no béquer 1? A temperatura do solvente tem influência sobre esse valor?

Na prática

Correção

Para responder a essa atividade, é necessário fazer a estimativa da relação entre o número de colheres de suco em pó dissolvidas e sua massa, ressaltando que cada colher tem aproximadamente 2 g de suco em pó.

​

A temperatura do solvente influencia a solubilidade do soluto. No caso do leite com achocolatado, o leite quente dissolve melhor o pó do que o leite frio.

​

Na prática

5. Qual é a concentração da solução formada no béquer 1? Calcule a concentração da solução contida no béquer 2. Qual é a diferença observada nas soluções contidas nos béqueres 1 e 2?

Na prática

Correção

Na prática

Correção

Para calcular a concentração da solução contida no béquer 2, será necessário calcular sua massa e volume. Foram adicionadas 2 gotas; com cada gota com cerca de 0,05 mL, teremos um total de 0,1 mL. Por meio do volume encontrado, é possível calcular a massa contida nessa solução. 

Ex.: 30 g — 1.000 mL    X = 0,003 g

            X — 0,1 mL

A solução contida no béquer 2 é formada por 0,003 g de suco e 100 mL (ressaltamos que 0,1 mL do solvente adicionado não interferirá significativamente nos cálculos), logo:

                          0,003 g — 100 mL       X = 0,03 g/L

                                    X — 1.000 mL

Na prática

É a relação existente entre a massa de soluto em número de mols e o volume de uma solução em L.

É expressa por meio das seguintes fórmulas:

M = n₁ / V ou M = m₁ / M₁ · V

Em que:

M = concentração em mol (mol/L)

n₁ = número de mols do soluto (mol)

m₁ = massa de soluto (g)

Concentração em mol/L

M₁ = massa molar (g/mol)

V = volume da solução (L)

Foco no conteúdo

A água própria para consumo humano não pode conter microrganismos patogênicos nem substâncias que representem risco à saúde em níveis superiores aos máximos permitidos, além de não poder apresentar características que causem rejeição por parte da população (como gosto, odor ou cor que deixem a água com um aspecto desagradável). A concentração máxima permitida de sódio e alumínio, na água potável, pelo Ministério da Saúde, são, respectivamente, 200 mg/L e 0,2 mg/L.

Calcule a concentração molar (mol/L) máxima permitida de sódio e alumínio na água potável.

Massa atômica: Na: 23 u e Al: 27 u.

Na prática

Correção

Na prática

O título ou porcentagem em massa da solução consiste na relação entre a massa do soluto e a massa da solução.

T = m₁ / m ou T = m₁ / m₁ + m₂

Em que:

T = título, m = massa da solução (g), m₁ = massa de soluto (g), m₂ = massa de solvente (g).

Para a porcentagem, deve-se multiplicar por 100 o resultado alcançado: % = 100 · T.

Título

Foco no conteúdo

Em alguns casos, a massa de soluto presente na solução é extremamente pequena, sendo inviável calcular a porcentagem.

Uma possibilidade é calcular a quantidade de soluto, em gramas, presente em 1.000.000 (10⁶) gramas de solução.

A fórmula para esse cálculo é a seguinte:

1 ppm = 1 parte de soluto / 10⁶ de solução

Partes por milhão

Foco no conteúdo

Em águas naturais não poluídas, as concentrações de fósforo situam-se na faixa de 0,01 mg/L a 0,05 mg/L. Em certa amostra coletada em rio, verificou-se que em 100 mL de água havia 0,004 mg de fósforo. Usando como único critério a concentração de fósforo, podemos concluir que esse rio está poluído? Por quê?

Desafio

Todo mundo escreve!

Aplicando

• Realizamos experimento sobre soluções e concentrações; 
• Elaboramos hipóteses, previsões e estimativas;
• Trabalhamos os conceitos de solução, soluto, solvente, solubilidade e concentração.

O que aprendemos hoje?

SÃO PAULO (ESTADO). Currículo em Ação: Caderno do Professor – Ciências da Natureza – Ensino Médio – 1ª série –  2º semestre. São Paulo: Seduc-SP, 2023. Disponível em: https://efape.educacao.sp.gov.br/curriculopaulista/wp-content/uploads/2022/10/1serie-2sem-Prof-CNT.pdf. Acesso em: 26 maio 2023. 

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LEMOV, D. Aula nota 10 3.0: 63 técnicas para melhorar a gestão da sala de aula. 3. ed. Porto Alegre: Penso, 2023.

Referências

Lista de imagens e vídeos

Slide 3 – https://www.pngwing.com/pt/free-png-ppifn 

Slide 4 – https://www.pngwing.com/pt/free-png-zcxfv 

Slide 5 – https://www.pngwing.com/pt/free-png-cbqgt 

Slide 7 – https://www.pngwing.com/pt/free-png-dkyve 

Slide 12 – https://www.pngwing.com/pt/free-png-mulou

Slide 23 – https://www.pngwing.com/pt/free-png-bzmha 

Referências