Qui. Allan Rodrigues Xandão (Victor Pontes)

Unidades de concentração 30 mai Concentração comum, concentração quantidade de matéria, percentuais (m/m, m/v, ppm), densidade, relação entre as unidades 01. Resumo 02. Exercício de Aula 03. Exercício de Casa 04. Questão Contexto

RESUMO Concentração comum (C) A definição mais simples é: Concentração é a quantidade, em gramas, de soluto existente em 1 litro de solução. Onde o número de mol (n) pode ser encontrado pela expressão: n = Massa do soluto (g) Massa molar do soluto (g/mol) C = Massa do soluto (gramas) m1 Volume do solvente V É normal confundir coma expressão da densidade que é muito parecida, porém, atente-se as diferenças conceituais: C = Massa de soluto m1 Volume da solução V n = ou m M.M Título ou percentuais (m/m, m/v e ppm) Título em massa (T m/m) d = Massa da solução m Volume da solução A densidade da solução relaciona, portanto, a massa com o volume da própria solução. Ela indica a massa da solução correspondente a uma unidade de volume (por exemplo: 1 mililitro). Concentração em mols por litro ou molaridade (M) Até aqui vimos a concentração comum. Nelas aparecem massas (em mg, g, kg, etc.) ou volumes (em ml, L, m³, etc.). Essas concentrações são muito usadas na prática, no comércio, na indústria, etc. Vamos agora estudar outras formas de concentração, nas quais a quantidade do soluto é expressa em mols. V Imagine uma solução formada por 20 g de cloreto de sódio e 80 g de água. A massa total será: 20 g +80 g = 100 g de solução. Assim, podemos dizer que: 20/100 = 0,2 % é a fração da massa total que corresponde ao NaCl 80/100 = 0,8% é a fração da massa total que corresponde ao H2O. A fração em massa do soluto costuma ser chamada de título em massa da solução (T). Assim, definimos: Título em massa de uma solução (T) é o quociente entre a massa do soluto e a massa total da solução (soluto + solvente). Título em volume (T v/v) 112 Concentração em mols por litro ou molaridade (M) da solução é a quantidade, em mols, do soluto existente em 1 litro de solução. Matematicamente, a concentração é mol é expressa por: M = Quantidade de soluto (mol) volume da solução (L) ou M = n v Às vezes aparece nos exercícios o título em volume ou a correspondente porcentagem volumétrica de uma solução. As definições são idênticas às anteriores, apenas trocando-se as palavras massa por volume. Isso acontece, por exemplo, em soluções líquido-líquido (dizemos, por exemplo, álcool a 96% quando nos referimos a uma mistura com 96% de álcool e 4% de água em volume) Exemplo: A análise de um vinho revelou que ele contém 18 ml de álcool em cada copo de 120 ml. Qual é o título em volume desse vinho?

Tv/v = Volume do soluto Volume da solução Tv/v = 18120 Tv/v = 0,15 Ou seja, corresponde a 15% de álcool, em volume. Partes por milhão (ppm) Além da concentração comum, do título e da molaridade, existem muitas outras maneiras de expressar a concentração de uma solução. Uma delas é o da concentração expressa em partes por milhão (ppm). É usada para soluções extremamente diluídas, ou seja, que apresentam uma quantidade de soluto muito pequena dissolvida em uma quantidade muito grande de solvente (ou de solução). Por exemplo, sabemos que a qualidade do ar atmosférico se torna inadequada quando há mais de 0,000015 g de monóxido de carbono (CO) por grama de ar. Como o uso desse valor pequeno dificulta na hora de fazer certos cálculo, expressamos a seguinte relação: x 10 EXERCÍCIOS PARA AULA Assim chegamos a conclusão que 15 partes de CO em 1 milhão de partes do ar ou 15 ppm de CO no ar. Como a comparação foi feita entre massa (gramas de CO) e massa (gramas de ar), costuma-se especificar ppm (m /m). Essa notação evita a confusão entre comparações semelhantes, mas feitas entre massa e volume (m /v), volume e volume (v/v), etc. Análogo ao conceito de ppm é o de partes por bilhão (ppb), no qual a comparação é feita entre 1 parte e 1 bilhão (10 9 ) de partes. Relação entre unidades (molaridade, densidade, título e massa molar) C = M.mol = 10.%.d Aonde: C= Concentração comum M = Molaridade mol = massa molar % = título em massa d = densidade 113 1. Em análises quantitativas, por meio do conhecimento da concentração de uma das espécies, pode-se determinar a concentração e, por conseguinte, a massa de outra espécie. Um exemplo é o uso do nitrato de prata (AgNO3) nos ensaios de determinação do teor de íons cloreto, em análises de água mineral. Nesse processo ocorre uma reação entre os íons prata e os íons cloreto, com consequente precipitação de cloreto de prata (AgCl) e de outras espécies que podem ser quantificadas. Analogamente, sais que contêm íons cloreto, como o cloreto de sódio (NaCl) podem ser usados na determinação quantitativa de íons prata em soluções de AgNO3 conforme descreve a equação: Para reagir estequiometricamente, precipitando na forma de AgCl todos os íons prata presentes em 20 ml de solução 0,1 mol L -1 de AgNO3 (completamente dissociado), a massa necessária de cloreto de sódio será de: Dados: Massas atômicas: Na = 23u; Cl = 35,5u; Ag = 108u; N = 14u; O = 16u; a) 0,062g b) 0,117g c) 0,258g d) 0,567g e) 0,644g

2. É muito comum o uso de expressões no diminutivo para tentar diminuir a quantidade de algo prejudicial à saúde. Se uma pessoa diz que ingeriu 10 latinhas de cerveja (330ml cada) e se compara a outra que ingeriu 6 doses de cachacinha 50mL cada), pode-se afirmar corretamente que, apesar de em ambas as situações haver danos à saúde, a pessoa que apresenta maior quantidade de álcool no organismo foi a que ingeriu: Dados: teor alcoólico na cerveja = 5% v/v teor alcoólico na cachaça = 45% v/v a) as latinhas de cerveja, porque o volume ingerido é maior neste caso. b) as cachacinhas, porque a relação entre o teor alcoólico e o volume ingerido é maior neste caso. c) as latinhas de cerveja, porque o produto entre o teor alcoólico e o volume ingerido é maior neste caso. d) as cachacinhas, porque o teor alcoólico é maior neste caso. 3. Na análise de uma amostra da água de um reservatório, verificou-se a presença de dois contaminantes, nas seguintes concentrações: 114 Em análises químicas, o carbono orgânico total é uma grandeza que expressa a concentração de carbono de origem orgânica em uma amostra. Assim, com base nos dados da tabela, a concentração de carbono orgânico total na amostra de água examinada, em mg/l é igual a: a) 0,52 b) 0,36 c) 0,16 d) 0,72 4. Para diferenciar os hidrocarbonetos etano e eteno em uma mistura gasosa, utiliza-se uma reação com bromo molecular: o etano não reage com esse composto, enquanto o eteno reage de acordo com a seguinte equação química:

Considere um cilindro de capacidade igual a 10L contendo apenas esses hidrocarbonetos em uma mistura com massa igual a 200g. Ao se adicionar bromo em excesso à mistura, todo o eteno reagiu, formando 940g de 1,2 - dibromoetano A concentração inicial de etano, em mol. L -1 no interior do cilindro, corresponde a: a) 0,1 b) 0,2 c) 0,3 d) 0,4 5. O glifosfato (C3H8NO5P) é bastante utilizado no cultivo da soja, um dos pilares do agronegócio mundial. Em 2015, a Organização Mundial de Saúde (OMS) classificou o produto como provavelmente cancerígeno para seres humanos, o que causou eventual efervescência no mercado e interferiu na legislação dos países. No Brasil, o limite de glifosfato aceito é de 10ppm. As concentrações de glifostato, informadas nos rótulos de três produtos comercializados para a cultura da soja, estão indicadas no quadro a seguir: 115 Considerando que todos os produtos recomendam diluição de 1 para 100L antes da aplicação na lavoura da soja, está(ao) de acordo com a legislação atual apenas Dados: C = 12g/mol/ H = 1g/mol; N=14g/mol/ O = g/mol; P=31g/mol a) I. b) II e III. c) III. d) I e II. e) II EXERCÍCIOS PARA CASA 1. Com o avanço dos recursos tecnológicos, vem crescendo a importância das simulações computacionais como metodologia auxiliar à química experimental. Nas simulações, podem-se descrever os detalhes microscópicos de um sistema, como, por exemplo, o número exato de moléculas de cada espécie. Se, em uma simulação de solução aquosa de ureia, há 1 molécula de ureia para cada 111 moléculas de água, a concentração correspondente da ureia em mol.l -1 nessa solução, é

Dado: a) 0,0009 b) 0,09 c) 0,11 d) 0,5 e) 1,11 2. Devido à toxicidade do íon lítio, a concentração máxima desse íon no sangue deve ser de 1,0mmol L -1. Considerando que um adulto tenha 5 litros de sangue, a massa total (em mg) de íons lítio no sangue desse adulto deve ser de aproximadamente Dado: Massa molar 3. a) 6,9 b) 13,9 c) 20,8 d) 27,8 e) 34,7 O soro fisiológico é uma solução aquosa de cloreto de sódio (NaCl) comumente utilizada para higienização ocular, nasal, de ferimentos e de lentes de contato. Sua concentração é 0,90% em massa e densidade igual a 1,00 g/ml 116 Qual massa de NaCl em grama, deverá ser adicionada à água para preparar 500mL desse soro? a) 0,45 b) 0,90 c) 4,50 d) 9,00 e) 45,00 4. O magnésio subministrado na forma de cloreto de magnésio tem papel importante para o fortalecimento dos músculos e nervos, função imunológica, reforça a estrutura óssea, regula os níveis de pressão arterial e o açúcar do sangue, etc. A título experimental, um estudante de bioquímica preparou uma solução de cloreto de magnésio utilizando 200g, de água e 20g de cloreto de magnésio que passou a ter densidade de 1,10 g/ml Para essa solução, a concentração em quantidade de matéria é, aproximadamente, a) 1,05 mol/l b) 1,20 mol/l c) 1,30 mol/l d) 1,50 mol/l

5. A tabela apresenta a composição química de uma água mineral. É INCORRETO afirmar que um litro dessa água possui: Dados: H=1; C=22; Ba=137; Ca=40; O=16; F=19; Mg=24; K=39; Na=23; a) 0,1 mol de bicarbonato e 0,05mol de cálcio. b) 0,025mol de dióxido de carbono e 0,001 mol de fluoreto. c) 0,01 mol de potássio e 0,02mol de sódio. d) 0,03 mol de bário e 0,003mol de magnésio. 117 6. Considere 5L de uma solução aquosa contendo 146g de cloreto de sódio que será utilizada como solução de partida para outras de mais baixa concentração. Uma quantidade de 2mL dessa solução contém uma massa de soluto, em miligramas, de aproximadamente a) 3 b)29 c)58 d)73 e)292 7. Mediu-se a massa de 0,05g de um ácido orgânico de massa molar 100g.mol -1 colocou-se em um balão volumétrico de capacidade 500mL e completou-se com água. Qual a concentração em mol.l -1 dessa solução? a) 0,0001 mol L -1 b)0,025 mol L -1 c) 0,001 mol L -1 d) 0,01 mol L -1 e) 0,5 mol L -1

8. Hoje, tão importante quanto cuidar de uma casa é o cuidado com tanques e outros componentes que retenham água. Uma empresa foi chamada para fazer a limpeza e o controle de um pequeno tanque artesanal. A água do tanque foi tratada colocando-se o cloreto de sódio, dentre outros componentes. Para isso, mediu-se a concentração da salinidade da água em função do cloreto de sódio, encontrando-se o valor de 2,92 g/l em 0,03m3 de água do tanque. Adicionou-se 6dm³ de uma solução 0,7M ao volume contido no tanque. Qual a concentração final utilizada em quantidade de matéria e em g/l, respectivamente, de cloreto de sódio neste tanque? Dados: Na= 23; Cl= 35,5. a) 0,9 e 9,6 b)0,15 e 8,8 c) 1,1 e 10 d)1,2 e 11 e) 1,4 e 12 QUESTÃO CONTEXTO Onda de rejeitos que atingiu o rio Doce contém chumbo, arsênio e cromo, entre outros 118 Uma semana depois do rompimento de duas barragens na cidade de Mariana, na região central de Minas, foi divulgada a primeira análise que comprova alta concentração de metais pesados no rio Doce. http://noticias.r7.com/ minas-gerais/laudocomprova-alta-concentracaode-metais-pesados-em-lamade-barragens-13112015 Exames solicitados pelo SAAE (Serviço Autônomo de Água e Esgoto) de Baixo Guandu (ES) atestam a presença de arsênio, chumbo, cromo, zinco, bário e manganês, entre outros, em níveis muito acima do recomendável. O risco de contaminação da população, no entanto, não seria iminente, segundo especialistas, já que a captação de água no rio foi suspensa por tempo indeterminado. Laudo preliminar da Prefeitura de Governador Valadares já tinha mostrado alta concentração de manganês e alumínio. A contaminação de águas e solos por metais pesados tem recebido grande atenção dos ambientalistas, devido à toxicidade desses metais ao meio aquático, às plantas, aos animais e à vida humana. Dentre os metais pesados há o chumbo, que é um elemento relativamente abundante na crosta terrestre, tendo uma concentração ao redor de 20 ppm (partes por milhão). Uma amostra de 100 g da crosta terrestre contém um valor médio, em mg de chumbo, igual a: a) 20 b) 10 c) 5 d) 2 e) 1

GABARITO 01. Exercícios para aula 1. b 2. c 3. a 4. b 5. e 02. Exercícios para casa 1. d 2. e 3. c 4. a 5. d 6. c 7. d 8. b 03. Questão contexto d 20 ppm quer dizer que há 20 g de chumbo em 10⁶ g de crosta terrestre. 20 g ----------- 10⁶g de crosta terrestre x -------------- 100 g de crosta terrestre. x = 20.102 10⁶ x = 20. 10-4 g de chumbo 20.10-4 g = 20.10-1 mg = 2 mg 119