Question

O ácido sulfúrico, H2SO4, pode ser comprado como uma solução concentrada de título 96% (m/m) e densidade 1,84g/mL. Calcule o volume desta solução em estoque necessário para preparar 8L de solução com concentração molar 0,8 mol/L

Answer 1

O volume da solução estoque de H2SO4 96% e densidade 1,84 g/ml para preparar 8 L de solução de concentração 0,8 mol/L é de 355 mL ou 0,355 L

FUNDAMENTOS TEÓRICOS

Mol

É a quantidade de matéria em química e corresponde a 6,02x10^23 unidades de uma determinada espécie química, moléculas, átomos ou íons. Este número comumente usado como 6x10^23 é conhecido como número de Avogadro

Massa Molar

É a massa em grama referente a 1 mol de moléculas, átomos ou íons. Ela é determinada a partir das massas atômicas dos elementos.

Exemplificando

Considerando a massa atômica do Na = 23 u; do H = 1 u; S = 32 u e O = 16 u

A massa molar de 1 mol de átomos de Na é de 23 g

A massa molar de 1 mol de cátions Na+ é de 23 g

A massa molar de 1 mol de H2SO4 = 2 x 1 + 1 x 32 + 4 x 16 = 98 g

Sua unidade de medida, portanto é g/mol

Existem várias  maneiras de expressarmos a quantidade de um soluto em uma solução e entre elas temos:

Concentração comum ou em g/L

Expressa a massa de soluto em grama dividida pelo volume da solução em litro. Matematicamente podemos escrever:

C(g/L) = m1 / V onde

C(g/L) é a concentração comum

m1 = massa de soluto em grama

V = volume da solução em litro

Título (m/m)

Expressa a massa de soluto dividida pela massa da solução. É um número adimensional já que estamos dividindo duas massas. Matematicamente podemos escrever:

T (m/m) = m1/m onde

T (m/m) = título da solução

m1 = massa do soluto

m = massa da solução = massa do soluto + massa do solvente

Porcentagem em massa

É o título x 100 ou seja:

P(%) = T(m/m) x 100 ou (m1/m) x 100

Concentração em quantidade de matéria (mol/L)

Expressa a quantidade de matéria existente em um determinado volume de solução. Sua expressão é:

C(mol/L) = n / V onde

C(mol/L) = a concentração em mol/L

n = número de mol do soluto

V = volume da solução em litro

Densidade de uma solução

A densidade de uma solução é a massa da solução dividida pelo volume por ela ocupado.

d = m/v onde

d = densidade da solução

m = massa da solução

v = volume da solução

Relação entre as concentrações

Concentração comum x Título x densidade

C(g/L) = T(m/m) x d x 1000 onde

C(g/L) = concentração em g/L

T(m/m) = título

d = densidade da solução em g/ml

Concentração comum x Concentração em quantidade de matéria

C(g/L) = C(mol/L) x M onde

C(g/L) = concentração em g/L

C(mol/L) = a concentração em mol/L

M = massa molar do soluto (g/mol)

Concentração em quantidade de matéria x Título x densidade (Expressão I)

C(mol/L) x M = T(m/m) x d x 1000 onde

C(mol/L) = a concentração em mol/L

M = massa molar do soluto (g/mol)

T(m/m) = título

d = densidade da solução em g/ml

Diluição de soluções

Diluir uma solução nada mais é que acrescentar água à solução. Como a quantidade de matéria (número de mol do soluto) é fácil demonstrar que os problemas envolvendo diluição de soluções podemos usar a seguinte fórmula:

C1V1 = C2V2 (Expressão II)

onde

C1 = concentração da solução inicial

V1 = volume da solução inicial

C2 = concentração da solução final

V2 = volume da solução final

É óbvio que V2 > V1 e que o volume de água adiconado é VH2O = V2 – V1

RESOLUÇÃO DO EXERCÍCIO

Passo 1 – Cálculo da massa molar do H2SO4

Considerando H = 1 u; S = 32 u e O =16 u temos:

H2SO4 = 2 x 1 + 1 x 32 + 4 x 16 = 98 g/mol

Passo 2 – Cálculo da concentração do H2SO4 concentrado

Vamos usar a expressão I dos fundamentos teóricos

C(mol/L) x M = T(m/m) x d x 1000 onde

C(mol/L) = a concentração em mol/L

M = massa molar do soluto (g/mol)

T(m/m) = título

d = densidade da solução em g/ml

Temos:

C(mol/L) = a calcular

M = massa molar do ácido = 98 g/mol

T = título = 96 /100 = 0,96

d = densidade = 1,84 g/ml

Substituindo na expressão teremos:

C(mol/L) x 98 = 0,96 x 1,84 x 1000

C(mol/L) = 0,96 x 1,84 x 1000 / 98 = 18,02 mol/L

Passo 3 – Cálculo do volume da solução estoque (concentrada a usar)

Vamos usar a expressão II dos fundamentos teóricos

C1V1 = C2V2

C1 = concentração da solução inicial = 18,02 mol/L

V1 = volume da solução inicial (solução estoque) = a determinar

C2 = concentração da solução final = 0,8 mol/L

V2 = volume da solução final = 8 L

Substituindo os valores teremos:

18,02 x V1 = 0,8 x 8

18,02 x V1 = 0,64

V1 = 0,64 /18,02 = 0,355 L ou 355 ml

AUMENTANDO O CONHECIMENTO

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