20-01-2018

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2.2.3 Composição

quantitativa de

soluções

Adaptado pelo Prof. Luís Perna

2.2.3 Composição quantitativa de soluções

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As soluções

A composição quantitativa de soluções

exprime a proporção em que o(s) soluto(s) e

o solvente se misturam para originar a

referida solução e expressa-se, vulgarmente,

em:

– concentração em massa (cm)

– concentração (c)

– percentagem em massa (%(m/m)

– percentagem em volume (%(V/V))

– fração molar (x) (pág. 26 do manual)

– partes por milhão (ppm)

– partes por milhão em volume (ppmV)

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2.2.3 Composição quantitativa de soluções

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Concentração em massa

A concentração em massa (cm) refere-se à massa de soluto por

unidade de volume de solução.

𝒄𝐦=msolutoVsolução

(g/dm3)

A composição quantitativa emáguas engarrafadas vem em mg/L.

2.2.3 Composição quantitativa de soluções

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A seguinte tabela apresenta informação sobre a qualidade do ar. O

teor de poluentes na atmosfera é apresentado pela concentração

em massa, que está expressa em microgramas por metro cúbico

(μg/m3).

Concentração em massa

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2.2.3 Composição quantitativa de soluções

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Concentração e percentagem em massa

A concentração, c, diz respeito à composição quantitativa expressa

em quantidade de matéria (mol) de soluto por unidade de

volume de solução (dm3):

c =𝑛

𝑉(mol/dm3)

A percentagem em massa expressa-se da seguinte forma:

%(m/m)=msolutomsolução

×100

2.2.3 Composição quantitativa de soluções

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Percentagem em massa

O soro fisiológico é uma solução de

cloreto de sódio, NaCℓ, a 0,9 % (m/m).

Isto significa que, em 100 gramas de

soro fisiológico existem 0,9 gramas

de NaCℓ.

Soro fisiológico

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2.2.3 Composição quantitativa de soluções

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Percentagem em volume

O terceiro gás mais abundante na atmosfera é o árgon, com 1 % (V/V).

Isto significa que, numa amostra de 100 litros de ar, 1 litro é de árgon.

Também podemos dizer que em 100 mL de ar existe 1 mL de árgon.

%(V/V)=VsolutoVsolução

×100

2.2.3 Composição quantitativa de soluções

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Unidade: adimensional

Fração molar (x)

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2.2.3 Composição quantitativa de soluções

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Partes por milhão

Um dos gases que tem sido alvo de maior atenção é o dióxido de

carbono, pois a sua concentração na atmosfera tem vindo a

aumentar nas últimas décadas.

Teor de dióxido de carbono na atmosfera, em ppmV.

2.2.3 Composição quantitativa de soluções

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Partes por milhão

A concentração de CO2 na

atmosfera é 400 ppmV

400 partes de CO2 em 1 000 000 de partes de ar da atmosfera

400 cm3 de CO2

em 1 000 000 cm3 de ar

400 cm3 de CO2

em cada m3 de ar atmosférico

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2.2.3 Composição quantitativa de soluções

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Partes por milhão

A composição em partes por milhão em volume pode ser calculada

por:

ppmV =VsolutoVsolução

×106

A composição de uma mistura também pode ser expressa em partes

por milhão (ppm) em massa.

A composição quantitativa em partes por milhão em massa pode

ser calculada usando a expressão:

ppm =msolutomsolução

×106

2.2.3 Composição quantitativa de soluções

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Conversões

A composição quantitativa pode ser expressa em diferentes

unidades, sendo possível realizar conversões entre elas.

Vamos utilizar como exemplo o teor de CO2 na atmosfera: 400 ppmV

400 ppmV=400 dm3 CO2

1 000 000 dm3 ar=0,0400 dm3 CO2100 dm3 ar

=0,0400 % (V/V)

Conversão ppmV em %(V/V)

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2.2.3 Composição quantitativa de soluções

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Conversões

0,0400 % (V/V)=0,0400 dm3 CO

2

100 dm3 ar⟹

0,0400 dm3

22,4 dm3mol−1

100 dm3 ar=

=1,79×10−3mol CO2

100 dm3 ar= 1,79×10−5mol/dm3

Conversão % (V/V) em mol/dm3

É preciso conhecer o volume molar do soluto.

Se for um gás a PTN: Vm = 22,4 dm3 mol−1.

2.2.3 Composição quantitativa de soluções

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Conversão mol/dm3 em g/dm3

Conversões

É preciso conhecer a massa molar do soluto: M(CO2) = 44,01 g/mol:

1,79×10−5mol/dm3=1,79×10−5mol CO2

1 dm3 ar⟹

7,88×10−4 g CO2

1 dm3 ar

= 7,88×10−4 g/dm3

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2.2.3 Composição quantitativa de soluções

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Conversão g/dm3 em %(m/m)

Conversões

É preciso conhecer a massa volúmica da mistura. No caso do ar a

PTN, ρ = 1,29 g/dm3:

7,88 × 10−4 g/dm3=7,88 × 10−4 g CO2

1 dm3 ar⟹

7,88 × 10−4 g CO21,29 g ar

=

=0,0611 g CO2100 g ar

= 0,0611% (m/m)

Conversão %(m/m) em ppm

0,0611% (m/m)=0,0611 g CO

2

100 g ar=

611 g CO2

1 000 000 g ar= 611 ppm

2.2.3 Composição quantitativa de soluções

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Conversões

Conversão % (V/V) em fração molar

Para conhecer a fração molar, x, numa mistura gasosa, o mais fácil é

partir da percentagem em volume % (V/V) e recordar que o volume

molar, a PTN, de qualquer gás é 22,4 dm3/mol.

0,0400 % (V/V) =0,0400 dm3 CO2100 dm3 ar

=

0,0400 dm3

22,4 dm3mol−1

100 dm3 ar22,4 dm3mol−1

=

=0,0400 mol CO2100 mol ar

= 4,00×10−4

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2.2.3 Composição quantitativa de soluções

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A seguinte tabela resume as várias formas de exprimir a composição

quantitativa de soluções.

Designação Definição Unidade mais comum

Concentração

Concentração em massa

Percentagem em massa

Percentagem em volume

Fração molar

Partes por milhão

mol dm-3

Não tem unidades

ppm

c =nsolutoVsolução

Partes por milhão em volume

g dm-3 e mg dm-3

%(m/m)

%(V/V)

ppmV

cm =msoluto

Vsolução

%(m/m) =msoluto

msolução

× 100

%(V/V) =VsolutoVsolução

× 100

xA =nA

nA+ nB+ ...

ppm =msoluto

msolução

× 10−6

ppmV =VsolutoVsolução

× 10−6

2.2.3 Composição quantitativa de soluções

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TPC

• Fazer os exercícios da página 147 e 148 que ficaram por fazer:

Estrutura de moléculas orgânicas e biológicas