Chemistry · Livro 1 · Grades 1–12

Química dos ensinos fundamental e médio

Química dos ensinos fundamental e médio · Grades 1–12

26Concentração e diluição

Uma bolsa de soro está pendurada acima da cama de um paciente. O rótulo diz “cloreto de sódio 0.9 %”: sal na água, e mais nada. Mas o número 0.9 não é um detalhe. Com sal de menos, as células do sangue do paciente incham de água; com sal demais, elas murcham. Uma solução não é descrita só pelos seus ingredientes, mas por quanto soluto cada volume dela contém: a sua concentração. Este capítulo mede concentrações, prepara soluções de concentração exata e as dilui.

O que você já sabe

Uma solução é formada por um solvente e por um ou mais solutos dissolvidos; a solubilidade é a maior massa de soluto que uma dada quantidade de solvente consegue dissolver (Capítulo 9). A quantidade de matéria de uma espécie é n=m/Mn = m/M, em mols (Capítulo 25).

Uma bolsa de soro fisiológico: a concentração tem de estar certa.
Uma bolsa de soro fisiológico: a concentração tem de estar certa.

26.1 A concentração em massa

Definição 26.1 (Concentração em massa)

A concentração em massa CmC_m de um soluto numa solução é a massa de soluto dissolvido por volume de solução:

Cm=msolutoVsoluc¸a˜o,C_m = \frac{m_{\text{soluto}}}{V_{\text{solução}}},

em gramas por litro (g/L\mathrm{g}/\mathrm{L}).

Exemplo 26.2 (Água com açúcar)

Dissolvem-se 20 g20\,\mathrm{g} de açúcar em água, e a solução é completada até 0.50 L0.50\,\mathrm{L}. A sua concentração em massa de açúcar é Cm=20 g/0.50 L=40 g/LC_m = 20\,\mathrm{g} / 0.50\,\mathrm{L} = 40\,\mathrm{g}/\mathrm{L}. Qualquer parte dela tem a mesma concentração: um copo de 0.20 L0.20\,\mathrm{L} dela contém 40 g/L×0.20 L=8.0 g40\,\mathrm{g}/\mathrm{L} \times 0.20\,\mathrm{L} = 8.0\,\mathrm{g} de açúcar.

Observação 26.3 (O volume é o da solução)

O volume em CmC_m é o volume da solução inteira, e não o da água despejada: dissolver um soluto muda um pouco o volume. É por isso que uma solução é sempre completada até um volume final conhecido, num frasco marcado para isso.

Observação 26.4 (Concentração não é solubilidade)

A solubilidade de um soluto é a maior concentração que ele pode alcançar; uma solução pode ter qualquer concentração entre zero e esse valor. O cloreto de sódio se dissolve até cerca de 360 g360\,\mathrm{g} por quilograma de água a 25 ∘C25\,{}^{\circ}\mathrm{C}; a bolsa de soro só contém 9 g9\,\mathrm{g} por litro, muito longe da saturação.

Observação 26.5 (As porcentagens dos rótulos)

Nos rótulos de remédios e de alimentos, “0.9 %” para um sólido dissolvido em água em geral quer dizer 0.9 g0.9\,\mathrm{g} de soluto por 100 mL100\,\mathrm{mL} de solução. Em gramas por litro, isso é dez vezes mais: a bolsa de soro contém 9.0 g/L9.0\,\mathrm{g}/\mathrm{L} de cloreto de sódio.

26.2 A concentração molar

Definição 26.6 (Concentração molar)

A concentração molar cc de um soluto numa solução, também chamada concentração em quantidade de matéria, é a quantidade de soluto dissolvido por volume de solução:

c=nsolutoVsoluc¸a˜o,c = \frac{n_{\text{soluto}}}{V_{\text{solução}}},

em mols por litro (mol/L\mathrm{mol}/\mathrm{L}).

Demonstração. Cm=m/V=(n×M)/V=(n/V)×M=c×MC_m = m / V = (n \times M) / V = (n / V) \times M = c \times M. ∎

Exemplo 26.8 (A bolsa de soro em mols)

A bolsa de soro contém 9.0 g/L9.0\,\mathrm{g}/\mathrm{L} de cloreto de sódio, de massa molar 58.5 g/mol58.5\,\mathrm{g}/\mathrm{mol}. A sua concentração molar é

c=CmM=9.0 g/L58.5 g/mol=0.154 mol/L.c = \frac{C_m}{M} = \frac{9.0\,\mathrm{g}/\mathrm{L}}{58.5\,\mathrm{g}/\mathrm{mol}} = 0.154\,\mathrm{mol}/\mathrm{L}.

O rótulo do fabricante dá o mesmo número pelo outro lado: 154 milésimos de mol de íons sódio por litro.

Observação 26.9 (Os íons em solução)

O cloreto de sódio se dissolve na forma de íons separados NaX+\ce{Na+} e ClX−\ce{Cl-} (Capítulo 17): uma solução de cloreto de sódio a 0.154 mol/L0.154\,\mathrm{mol}/\mathrm{L} contém 0.154 mol/L0.154\,\mathrm{mol}/\mathrm{L} de íons sódio e 0.154 mol/L0.154\,\mathrm{mol}/\mathrm{L} de íons cloreto. Como um sólido iônico se desfaz na água é o assunto de um capítulo mais adiante.

Um suco concentrado de garrafa é diluído com água numa jarra: a bebida contém a mesma quantidade de xarope de fruta, num volume maior.
Um suco concentrado de garrafa é diluído com água numa jarra: a bebida contém a mesma quantidade de xarope de fruta, num volume maior.

26.3 Preparar uma solução por dissolução

Método 26.10 (Preparar uma solução dissolvendo um sólido)

Para preparar um volume VV de solução de concentração molar cc:

  1. Calcule a quantidade necessária, n=c×Vn = c \times V, e a massa a pesar, m=n×Mm = n \times M.
  2. Pese essa massa de sólido num pequeno recipiente numa balança.
  3. Despeje o sólido, por um funil, num balão volumétrico de volume VV; enxágue o recipiente e o funil com água destilada para dentro do balão, para que nenhum sólido se perca.
  4. Acrescente água destilada até cerca da metade do balão e agite em movimentos circulares até que todo o sólido se dissolva.
  5. Acrescente água destilada até a marca, as últimas gotas com um conta-gotas; tampe o balão e vire-o várias vezes para misturar.
Preparar uma solução dissolvendo um sólido: pesar, transferir, dissolver e completar até a marca do balão volumétrico.
Preparar uma solução dissolvendo um sólido: pesar, transferir, dissolver e completar até a marca do balão volumétrico.

No laboratório — Completar até a marca

A marca de um balão volumétrico é um anel em volta do gargalo. A água num tubo de vidro estreito não termina plana: a sua superfície se curva para baixo no meio, formando um menisco. O balão está cheio quando a parte de baixo do menisco toca a marca, vista com o olho na altura da marca, de modo que a frente e o fundo do anel pareçam uma única linha. Visto de cima ou de baixo, o nível pode parecer certo quando não está.

O gargalo de um balão volumétrico, ampliado e visto com o olho na altura do menisco. A linha azul é a marca. Só o balão da esquerda está corretamente cheio.
O gargalo de um balão volumétrico, ampliado e visto com o olho na altura do menisco. A linha azul é a marca. Só o balão da esquerda está corretamente cheio.

26.4 Diluir

Definição 26.11 (Diluição, solução-estoque, fator de diluição)

Uma diluição diminui a concentração de uma solução por acréscimo de solvente. A solução concentrada tomada no início é a solução-estoque. O fator de diluição FF é a razão entre a concentração da solução-estoque e a da solução diluída:

F=cestoquecdiluıˊda.F = \frac{c_{\text{estoque}}}{c_{\text{diluída}}} .

Proposição 26.12 (A quantidade de soluto se conserva)

Durante uma diluição, a quantidade de soluto não muda: se um volume V0V_0 de solução-estoque de concentração c0c_0 for completado até um volume V1V_1, a solução diluída tem a concentração c1c_1 dada por

c0×V0=c1×V1,logoF=c0c1=V1V0.c_0 \times V_0 = c_1 \times V_1, \qquad\text{logo}\qquad F = \frac{c_0}{c_1} = \frac{V_1}{V_0} .

O mesmo vale para as concentrações em massa.

Demonstração. Só se acrescenta solvente: o soluto tomado com o volume V0V_0, uma quantidade c0V0c_0 V_0, está todo no volume final V1V_1, onde ele forma a quantidade c1V1c_1 V_1. ∎

Método 26.13 (Preparar uma solução por diluição)

Para preparar um volume V1V_1 de solução de concentração c1c_1 a partir de uma solução-estoque de concentração c0c_0:

  1. Calcule o volume de solução-estoque a tomar, V0=c1V1/c0V_0 = c_1 V_1 / c_0 (isto é, V1/FV_1 / F).
  2. Despeje um pouco de solução-estoque num béquer limpo (nunca pipete direto do frasco) e tome exatamente V0V_0 com uma pipeta volumétrica, cheia até a sua marca.
  3. Deixe a pipeta escoar num balão volumétrico de volume V1V_1.
  4. Acrescente água destilada até a marca, tampe e misture.

Exemplo 26.14 (Uma diluição de dez vezes)

Uma solução-estoque de sulfato de cobre tem c0=0.10 mol/Lc_0 = 0.10\,\mathrm{mol}/\mathrm{L}; são necessários 100.0 mL100.0\,\mathrm{mL} a c1=0.010 mol/Lc_1 = 0.010\,\mathrm{mol}/\mathrm{L}. O fator de diluição é F=0.10/0.010=10F = 0.10 / 0.010 = 10, logo V0=100.0 mL/10=10.0 mLV_0 = 100.0\,\mathrm{mL} / 10 = 10.0\,\mathrm{mL}: uma pipeta de 10.0 mL10.0\,\mathrm{mL} e um balão de 100.0 mL100.0\,\mathrm{mL}.

Diluir: um volume V_0 de solução-estoque, medido com uma pipeta, é completado até V_1 num balão volumétrico. A cor fica mais fraca na proporção do fator de diluição V_1 / V_0.
Diluir: um volume V0V_0 de solução-estoque, medido com uma pipeta, é completado até V1V_1 num balão volumétrico. A cor fica mais fraca na proporção do fator de diluição V1/V0V_1 / V_0.

26.5 Uma escala de padrões

Definição 26.15 (Solução-padrão, escala de padrões)

Uma solução-padrão é uma solução cuja concentração é conhecida com exatidão. Uma escala de padrões é uma série de soluções-padrão do mesmo soluto, em concentrações crescentes, em geral preparadas diluindo uma mesma solução-estoque; comparar uma solução desconhecida com ela dá uma estimativa da concentração da desconhecida.

Exemplo 26.16 (Uma escala azul)

A partir de uma solução-estoque de sulfato de cobre a 0.20 mol/L0.20\,\mathrm{mol}/\mathrm{L}, preparam-se seis padrões a 0.02, 0.04, 0.06, 0.08, 0.10 e 0.12 mol/L0.12\,\mathrm{mol}/\mathrm{L}, cada um em tubos idênticos cheios até a mesma altura. Uma solução de concentração desconhecida, no mesmo tipo de tubo, parece mais escura que o tubo de 0.06 mol/L0.06\,\mathrm{mol}/\mathrm{L} e mais clara que o de 0.08 mol/L0.08\,\mathrm{mol}/\mathrm{L}: a sua concentração fica entre as duas, cerca de 0.07 mol/L0.07\,\mathrm{mol}/\mathrm{L}.

Uma escala de padrões de soluções de sulfato de cobre e uma solução desconhecida. A desconhecida fica entre o terceiro e o quarto tubos.
Uma escala de padrões de soluções de sulfato de cobre e uma solução desconhecida. A desconhecida fica entre o terceiro e o quarto tubos.

Segurança

Soluções de sulfato de cobre: nocivas se ingeridas, irritantes para a pele, lesivas para os olhos, muito tóxicas para os organismos aquáticos. Óculos de proteção e luvas; as soluções usadas são recolhidas para tratamento, nunca jogadas na pia.

Observação 26.17 (Os limites do olho)

O olho só consegue dizer “entre estes dois tubos”. Para medir uma concentração com mais precisão a partir da cor de uma solução, os químicos medem quanta luz ela absorve; um capítulo mais adiante faz exatamente isso.

26.6 Exercícios

Exercício 26.1 ★

Dissolvem-se 5.0 g5.0\,\mathrm{g} de açúcar para fazer 250 mL250\,\mathrm{mL} de solução. Calcule a concentração em massa de açúcar, em gramas por litro.

Solução

Solução de Exercício 26.1.

Cm=5.0 g/0.250 L=20 g/LC_m = 5.0\,\mathrm{g} / 0.250\,\mathrm{L} = 20\,\mathrm{g}/\mathrm{L}.

Exercício 26.2 ★

Uma solução de 200 mL200\,\mathrm{mL} contém 0.050 mol0.050\,\mathrm{mol} de glicose. Calcule a sua concentração molar.

Solução

Solução de Exercício 26.2.

c=0.050 mol/0.200 L=0.25 mol/Lc = 0.050\,\mathrm{mol} / 0.200\,\mathrm{L} = 0.25\,\mathrm{mol}/\mathrm{L}.

Exercício 26.3 ★

Que massa de sulfato de cobre anidro CuSOX4\ce{CuSO4} deve ser pesada para preparar 100.0 mL100.0\,\mathrm{mL} de solução a 0.10 mol/L0.10\,\mathrm{mol}/\mathrm{L}?

Solução

Solução de Exercício 26.3.

M(CuSOX4)=63.5+32.1+4×16.0=159.6 g/molM(\ce{CuSO4}) = 63.5 + 32.1 + 4 \times 16.0 = 159.6\,\mathrm{g}/\mathrm{mol}; n=0.10×0.1000=0.0100 moln = 0.10 \times 0.1000 = 0.0100\,\mathrm{mol}; m=0.0100×159.6=1.60 gm = 0.0100 \times 159.6 = 1.60\,\mathrm{g}.

Exercício 26.4 ★

Uma solução-estoque a 1.0 mol/L1.0\,\mathrm{mol}/\mathrm{L} é diluída até 0.050 mol/L0.050\,\mathrm{mol}/\mathrm{L}. Qual é o fator de diluição? Que volume de solução-estoque é necessário para fazer 100.0 mL100.0\,\mathrm{mL} de solução diluída?

Solução

Solução de Exercício 26.4.

F=1.0/0.050=20F = 1.0 / 0.050 = 20; V0=100.0 mL/20=5.0 mLV_0 = 100.0\,\mathrm{mL} / 20 = 5.0\,\mathrm{mL}.

Exercício 26.5 ★

Uma solução de cloreto de sódio tem concentração molar de 0.10 mol/L0.10\,\mathrm{mol}/\mathrm{L}. Qual é a sua concentração em massa?

Solução

Solução de Exercício 26.5.

Cm=c×M=0.10×58.5=5.85 g/LC_m = c \times M = 0.10 \times 58.5 = 5.85\,\mathrm{g}/\mathrm{L}, cerca de 5.9 g/L5.9\,\mathrm{g}/\mathrm{L}.

Exercício 26.6 ★★

Que volume de uma solução-estoque a 0.50 mol/L0.50\,\mathrm{mol}/\mathrm{L} deve ser tomado para preparar 250.0 mL250.0\,\mathrm{mL} de solução a 0.020 mol/L0.020\,\mathrm{mol}/\mathrm{L}? Dê o nome das duas vidrarias usadas.

Solução

Solução de Exercício 26.6.

V0=c1V1/c0=0.020×250.0/0.50=10.0 mLV_0 = c_1 V_1 / c_0 = 0.020 \times 250.0 / 0.50 = 10.0\,\mathrm{mL} (fator de diluição 25). Uma pipeta volumétrica de 10.0 mL10.0\,\mathrm{mL} e um balão volumétrico de 250.0 mL250.0\,\mathrm{mL}.

Exercício 26.7 ★★

Por que uma solução de concentração exata é preparada num balão volumétrico, e não num béquer graduado? Por que um volume de solução-estoque é medido com uma pipeta volumétrica, e não com uma proveta?

Solução

Solução de Exercício 26.7.

O balão volumétrico tem uma única marca, feita para um volume e exata a uma pequena fração de por cento; as graduações de um béquer são só uma indicação grosseira. Do mesmo modo, uma pipeta volumétrica fornece um volume com muita exatidão, enquanto uma proveta é mais larga e lida com menos precisão.

Exercício 26.8 ★★

Olhe a escala de padrões de sulfato de cobre. Uma segunda solução desconhecida é mais clara que o tubo de 0.04 mol/L0.04\,\mathrm{mol}/\mathrm{L}, mas mais escura que o de 0.02 mol/L0.02\,\mathrm{mol}/\mathrm{L}. Estime a sua concentração. Como a escala poderia ser mudada para estimá-la com mais precisão?

Solução

Solução de Exercício 26.8.

Entre 0.02 mol/L0.02\,\mathrm{mol}/\mathrm{L} e 0.04 mol/L0.04\,\mathrm{mol}/\mathrm{L}: cerca de 0.03 mol/L0.03\,\mathrm{mol}/\mathrm{L}. Para mais precisão, acrescentar padrões entre esses dois, por exemplo a 0.025, 0.030 e 0.035 mol/L0.035\,\mathrm{mol}/\mathrm{L}: uma escala mais fina onde ela é necessária.

Exercício 26.9 ★★

Uma solução de glicose para infusão contém 50 g/L50\,\mathrm{g}/\mathrm{L} de glicose CX6HX12OX6\ce{C6H12O6}. Calcule a sua concentração molar.

Solução

Solução de Exercício 26.9.

M(CX6HX12OX6)=180.0 g/molM(\ce{C6H12O6}) = 180.0\,\mathrm{g}/\mathrm{mol}; c=50/180.0=0.28 mol/Lc = 50 / 180.0 = 0.28\,\mathrm{mol}/\mathrm{L}.

Exercício 26.10 ★★

Um xarope é feito dissolvendo 342 g342\,\mathrm{g} de sacarose CX12HX22OX11\ce{C12H22O11} para obter 1.00 L1.00\,\mathrm{L} de solução. Calcule a sua concentração molar. Ele é depois diluído dez vezes. Que massa de sacarose contém uma colherada de 20 mL20\,\mathrm{mL} do xarope diluído?

Solução

Solução de Exercício 26.10.

M=342.0 g/molM = 342.0\,\mathrm{g}/\mathrm{mol}, logo n=1.00 moln = 1.00\,\mathrm{mol} e c=1.00 mol/Lc = 1.00\,\mathrm{mol}/\mathrm{L}. Diluída dez vezes: c=0.100 mol/Lc = 0.100\,\mathrm{mol}/\mathrm{L}, isto é, Cm=0.100×342.0=34.2 g/LC_m = 0.100 \times 342.0 = 34.2\,\mathrm{g}/\mathrm{L}. Uma colherada de 0.020 L0.020\,\mathrm{L} contém 34.2×0.020=0.68 g34.2 \times 0.020 = 0.68\,\mathrm{g} de sacarose.

Exercício 26.11 ★★

Uma solução tem concentração em massa de 12 g/L12\,\mathrm{g}/\mathrm{L}. Qual é a sua concentração (a) depois que se acrescenta água para dobrar o seu volume; (b) depois que metade da sua água evaporou, com todo o soluto continuando dissolvido?

Solução

Solução de Exercício 26.11.

(a) A mesma massa de soluto no dobro do volume: 6.0 g/L6.0\,\mathrm{g}/\mathrm{L}. (b) O volume fica mais ou menos pela metade, a massa de soluto não muda: cerca de 24 g/L24\,\mathrm{g}/\mathrm{L}.

Exercício 26.12 ★★★

Uma solução a 0.10 mol/L0.10\,\mathrm{mol}/\mathrm{L} é diluída dez vezes, o resultado é diluído dez vezes de novo, e mais uma vez.

  1. Qual é a concentração final?
  2. Por que isso é feito em três etapas, e não numa única diluição de 1000 vezes (pense nos volumes das vidrarias necessárias)?
Solução

Solução de Exercício 26.12.

  1. Três diluições de 10 vezes fazem uma diluição de 10310^3: 0.10 mol/L/1000=1.0×10−4 mol/L0.10\,\mathrm{mol}/\mathrm{L} / 1000 = 1.0 \times 10^{-4}\,\mathrm{mol}/\mathrm{L}.
  2. Uma única diluição de 1000 vezes exigiria ou um volume minúsculo de solução-estoque (0.1 mL0.1\,\mathrm{mL} em 100 mL100\,\mathrm{mL}), impossível de medir com exatidão com uma pipeta, ou um balão muito grande (1 mL1\,\mathrm{mL} em 1 L1\,\mathrm{L}). Três diluições de dez vezes usam pipetas e balões comuns.

Exercício 26.13 ★★★

Dissolvem-se 11.1 g11.1\,\mathrm{g} de cloreto de cálcio CaClX2\ce{CaCl2} para fazer 500.0 mL500.0\,\mathrm{mL} de solução. Na água, o sólido se separa em íons cálcio CaX2+\ce{Ca^2+} e íons cloreto ClX−\ce{Cl-}.

  1. Calcule a concentração molar de cloreto de cálcio dissolvido.
  2. Deduza as concentrações molares dos íons cálcio e dos íons cloreto na solução.
Solução

Solução de Exercício 26.13.

  1. M(CaClX2)=40.1+2×35.5=111.1 g/molM(\ce{CaCl2}) = 40.1 + 2 \times 35.5 = 111.1\,\mathrm{g}/\mathrm{mol}; n=11.1/111.1=0.100 moln = 11.1 / 111.1 = 0.100\,\mathrm{mol}; c=0.100/0.5000=0.200 mol/Lc = 0.100 / 0.5000 = 0.200\,\mathrm{mol}/\mathrm{L}.
  2. Cada CaClX2\ce{CaCl2} dá um CaX2+\ce{Ca^2+} e dois ClX−\ce{Cl-}: [CaX2+]=0.200 mol/L[\ce{Ca^2+}] = 0.200\,\mathrm{mol}/\mathrm{L} e [ClX−]=0.400 mol/L[\ce{Cl-}] = 0.400\,\mathrm{mol}/\mathrm{L}.

Exercício 26.14 ★★★

Um balão volumétrico de 100.0 mL100.0\,\mathrm{mL} tem um gargalo de diâmetro interno 1.2 cm1.2\,\mathrm{cm}. Um aluno o enche com a parte de baixo do menisco 2 mm2\,\mathrm{mm} acima da marca.

  1. Que volume de água a mais foi acrescentado (volume de um cilindro: πr2h\pi r^2 h)?
  2. Em que porcentagem a concentração da solução fica baixa demais?
Solução

Solução de Exercício 26.14.

  1. r=0.60 cmr = 0.60\,\mathrm{cm}, h=0.20 cmh = 0.20\,\mathrm{cm}: V=π×0.602×0.20=0.23 cm3V = \pi \times 0.60^2 \times 0.20 = 0.23\,\mathrm{cm}^{3}, isto é, 0.23 mL0.23\,\mathrm{mL} de água a mais.
  2. O mesmo soluto está em 100.23 mL100.23\,\mathrm{mL} em vez de 100.00 mL100.00\,\mathrm{mL}: a concentração fica baixa demais em 0.23/100.23≈0.23 %0.23 / 100.23 \approx 0.23\,\%.

Exercício 26.15 ★★★

Misturam-se 100 mL100\,\mathrm{mL} de solução de cloreto de sódio a 0.20 mol/L0.20\,\mathrm{mol}/\mathrm{L} com 300 mL300\,\mathrm{mL} de solução de cloreto de sódio a 0.10 mol/L0.10\,\mathrm{mol}/\mathrm{L}. Supondo que os volumes se somam, calcule a concentração da mistura. Ela é a média das duas concentrações? Explique.

Solução

Solução de Exercício 26.15.

n=0.20×0.100+0.10×0.300=0.020+0.030=0.050 moln = 0.20 \times 0.100 + 0.10 \times 0.300 = 0.020 + 0.030 = 0.050\,\mathrm{mol} em 0.400 L0.400\,\mathrm{L}: c=0.125 mol/Lc = 0.125\,\mathrm{mol}/\mathrm{L}. Ela não é a média simples, 0.15 mol/L0.15\,\mathrm{mol}/\mathrm{L}: há três vezes mais da solução diluída, por isso a mistura fica mais perto de 0.10 mol/L0.10\,\mathrm{mol}/\mathrm{L}. É a média ponderada pelos volumes.

26.7 Problema: a bolsa de soro

Problema 26.1

Problema de fim de semana — quanto de uma solução salina concentrada vai para uma bolsa de soro “0.9 %”?

O laboratório da farmácia de um hospital guarda uma solução estéril concentrada de cloreto de sódio com 200 g/L200\,\mathrm{g}/\mathrm{L} (no rótulo: “20 %”). Ele precisa preparar bolsas de 500 mL500\,\mathrm{mL} da solução “0.9 %” usada nas infusões, diluindo a solução concentrada com água estéril.

Parte I — O que quer dizer 0.9 %.

  1. O rótulo “0.9 %” quer dizer 0.9 g0.9\,\mathrm{g} de sal por 100 mL100\,\mathrm{mL} de solução. Dê a concentração em massa em g/L\mathrm{g}/\mathrm{L}.
  2. Expresse-a também em miligramas por mililitro.
  3. Que massa de cloreto de sódio contém uma bolsa de 500 mL500\,\mathrm{mL}?
  4. O cloreto de sódio se dissolve até cerca de 360 g360\,\mathrm{g} por quilograma de água. A solução da bolsa está longe da saturação?
  5. Um paciente recebe 1.0 L1.0\,\mathrm{L} dessa solução num dia. Que massa de sal é essa?

Parte II — Em mols.

  1. Calcule a massa molar do cloreto de sódio.
  2. Calcule a concentração molar da solução da bolsa.
  3. Que quantidade de cloreto de sódio uma bolsa contém?
  4. Quais são as concentrações molares dos íons sódio e dos íons cloreto na bolsa?
  5. Quantos íons sódio uma bolsa contém?

Parte III — A partir da solução concentrada.

  1. Calcule o fator de diluição entre a solução concentrada e a solução da bolsa.
  2. Que massa de cloreto de sódio deve vir da solução concentrada para uma bolsa? Deduza o volume de solução concentrada a tomar.
  3. Confira esse volume com o fator de diluição.
  4. Calcule a concentração molar da solução concentrada, e verifique que c0V0=c1V1c_0 V_0 = c_1 V_1.
  5. Mais ou menos que volume de água estéril é acrescentado então (suponha que os volumes se somam)?

Parte IV — Vidraria e exatidão.

  1. Não existe pipeta volumétrica desse volume. Que vidraria, graduada em décimos de mililitro, poderia fornecê-lo?
  2. Em que recipiente o volume final deve ser completado, para ser exato?
  3. Se fossem tomados 23.0 mL23.0\,\mathrm{mL} em vez do volume certo, que concentração em massa a bolsa teria? Em que porcentagem ela estaria errada?
  4. Dê a resposta final: que volume da solução concentrada vai para uma bolsa de 500 mL500\,\mathrm{mL}?
Solução

Solução de Problema 26.1.

1. 0.9 g0.9\,\mathrm{g} por 0.100 L0.100\,\mathrm{L}: Cm=9.0 g/LC_m = 9.0\,\mathrm{g}/\mathrm{L}.

2. 9.0 g9.0\,\mathrm{g} por 1000 mL1000\,\mathrm{mL}, isto é, 9.0 mg9.0\,\mathrm{mg} por mililitro.

3. m=9.0×0.500=4.5 gm = 9.0 \times 0.500 = 4.5\,\mathrm{g}.

4. Sim: cerca de 9 g9\,\mathrm{g} por litro, contra uns 360 g360\,\mathrm{g} por quilograma de água na saturação, umas quarenta vezes menos.

5. 9.0×1.0=9.0 g9.0 \times 1.0 = 9.0\,\mathrm{g} de sal.

6. M(NaCl)=23.0+35.5=58.5 g/molM(\ce{NaCl}) = 23.0 + 35.5 = 58.5\,\mathrm{g}/\mathrm{mol}.

7. c=9.0/58.5=0.154 mol/Lc = 9.0 / 58.5 = 0.154\,\mathrm{mol}/\mathrm{L}.

8. n=0.154×0.500=0.0769 moln = 0.154 \times 0.500 = 0.0769\,\mathrm{mol} (ou 4.5/58.54.5 / 58.5).

9. Cada NaCl\ce{NaCl} dá um NaX+\ce{Na+} e um ClX−\ce{Cl-}: os dois a 0.154 mol/L0.154\,\mathrm{mol}/\mathrm{L}.

10. 0.0769×6.02×1023=4.63×10220.0769 \times 6.02 \times 10^{23} = 4.63 \times 10^{22} íons sódio.

11. F=200/9.0=22.2F = 200 / 9.0 = 22.2.

12. Os 4.5 g4.5\,\mathrm{g} da bolsa vêm todos da solução concentrada: V0=4.5 g/200 g/L=0.0225 L=22.5 mLV_0 = 4.5\,\mathrm{g} / 200\,\mathrm{g}/\mathrm{L} = 0.0225\,\mathrm{L} = 22.5\,\mathrm{mL}.

13. V0=V1/F=500/22.2=22.5 mLV_0 = V_1 / F = 500 / 22.2 = 22.5\,\mathrm{mL}.

14. c0=200/58.5=3.42 mol/Lc_0 = 200 / 58.5 = 3.42\,\mathrm{mol}/\mathrm{L}; c0V0=3.42×0.0225=0.0769 molc_0 V_0 = 3.42 \times 0.0225 = 0.0769\,\mathrm{mol} e c1V1=0.154×0.500=0.0769 molc_1 V_1 = 0.154 \times 0.500 = 0.0769\,\mathrm{mol}: iguais.

15. Cerca de 500−22.5=478 mL500 - 22.5 = 478\,\mathrm{mL} de água estéril.

16. Uma pipeta graduada de 25 mL25\,\mathrm{mL} (ou uma bureta), lida a 0.1 mL0.1\,\mathrm{mL}.

17. Num balão volumétrico de 500.0 mL500.0\,\mathrm{mL}, completado até a marca.

18. Cm=200×23.0/500=9.20 g/LC_m = 200 \times 23.0 / 500 = 9.20\,\mathrm{g}/\mathrm{L}, concentrada demais em 0.20/9.0≈2.2 %0.20 / 9.0 \approx 2.2\,\%.

19. 22.5 mL22.5\,\mathrm{mL} da solução concentrada (“20 %”) para uma bolsa de 500 mL500\,\mathrm{mL}.

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