Soluções – Composição qualitativa
As soluções são misturas de diferentes substâncias. Uma solução tem dois tipos de
componentes: o solvente – a substância onde se dissolve o soluto – e os solutos – as
substâncias que se dissolvem.
Assim, uma solução apresenta apenas um solvente mas pode ter um ou mais solutos.
Soluções cujo solvente é a água designam-se soluções aquosas. Já as soluções cujo solvente é o
álcool são soluções alcoólicas.
Água com sal (cloreto de sódio)
Solução aquosa
Solvente: água
Soluto: Cloreto de sódio (NaCl)
Braunoderm®
Solução alcoólica de iodopovidona
Solvente: álcool (2-propanol)
Soluto: iodopovidona
No entanto, o Braunoderm ® tem
outros solutos:
iodeto de potássio; fosfato disódico
di-hidratado; água purificada
Soluções – Composição quantitativa
As soluções são misturas homogéneas, logo, são constituídas por uma única fase – não se
distinguindo o soluto (disperso) do solvente (dispersante).
As soluções podem existir em qualquer dos três estados físicos: sólido, líquido ou gasoso.
Para distinguir as soluções entre si é necessário expressar as suas composições qualitativa e
quantitativa.
A composição quantitativa de soluções exprime a proporção em que o soluto(s) e solvente se
misturam para originar a referida solução e expressa-se, vulgarmente, em:
• Concentração mássica, Cm;
• Concentração molar ou, apenas, concentração, C;
• Percentagem em volume, %(V/V);
• Percentagem em massa, %(m/m);
• Fração molar, x;
• Partes por milhão, ppm.
Soluções – Composição quantitativa
O Sistema Internacional de Unidades (SI) tem sete grandezas fundamentais e,
consequentemente, sete unidades fundamentais. Além destas, existem todas as outras
grandezas que se definem a partir das fundamentais, através de expressões matemáticas e que
se designam por grandezas derivadas, de acordo com o diagrama.
Sistema Internacional de
Unidades (SI)
determina
Fundamentais
como por exemplo
Comprimento
(m)
Temperatura
Massa
(K)
(kg)
Quantidade de
substância
(mol)
Grandezas e
Unidades
Derivadas
figuram nos
como por exemplo
Resultados
das
medições
Volume
(m3)
Densidade
(kg/m3)
Soluções – Composição quantitativa
Quantidade de substância
Define-se quantidade de substância ou quantidade química (símbolo n) – cuja unidade é a mole
(símbolo mol) – como a quantidade de substância ou de matéria que contém tantas unidades
elementares (átomos, moléculas, iões ou outras partículas elementares) como as que existem
em 0,012 kg de carbono-12.
Deste modo, uma mole de qualquer substância contém sempre o mesmo número de partículas
de substância – 6,022 x 1023.
A este valor dá-se o nome de constante de Avogadro e representa-se por NA.
Tem associada
uma massa
1 mol
Tem associado
um volume
Numericamente igual à massa atómica relativa, Ar,
se a matéria for uma substância atómica, sendo
expressa em grama.
Numericamente igual à massa molecular relativa,
Mr, se a matéria for uma substância molecular,
sendo expressa em grama.
Apenas no caso dos gases e que vale 22,4 dm3, nas
condições PTN (pressão e temperatura
normais – 1 atm e 25 ⁰C)
Soluções – Composição quantitativa
À massa de 1 mol de determinada substância chama-se massa molar, representa-se pelo
símbolo M e exprime-se usualmente em gramas por mole (g/mol).
O número que exprime o valor da massa molar (expresso em gramas por mole) é idêntico ao da
massa atómica relativa (Ar), para átomos, ou da massa molecular relativa (Mr) para moléculas.
Exemplos:
Se Ar (H) = 1,01
então
M (H) = 1,01 g/mol
Se Ar (Cu) = 63,55
então
M (Cu) = 63,55 g/mol
Se Mr (H2) = 2x1,01  Mr (H2) = 2,02
então
M (H2) = 2,02 g/mol
Se Mr (H2O) = 2x1,01+16,00  Mr (H2O) = 18,02 então
M (H2O) = 18,02 g/mol
Podemos relacionar a massa (m) de uma dada amostra de substância com a sua massa molar
(M) e a sua quantidade química (n) através da expressão:
m
m

m

n

M

n

M
M
n
Unidades:
[n] = mol
[m] = g
[M] = g/mol
Soluções – Composição quantitativa
Questão:
1. Qual a massa de 0,500 mol de moléculas de H2SO4?
nH 2SO 4   0,500 mol
mH 2SO 4   ?
m
 m  nM
n
M r H 2SO 4   2  Ar H   Ar S  4  Ar O   M r H 2SO 4   2  1,01  32,07  4  16,00 
M
 M r H 2SO 4   98,09
M H 2SO 4   98,09 g/mol
mH 2SO 4   0,500 mol  98,09 g/mol  mH 2SO 4   49,0 g
Composição quantitativa de soluções
Concentração mássica, Cm
Em que:
mB – massa do soluto B;
V – volume da solução.
mB
B 
V
Unidade SI:
[Cm] = kg/m3
Nota: usa-se normalmente
o submúltiplo g/dm3
Exemplo:
Num recipiente de 1,00 L dissolveram-se 5,84 g de cloreto de sódio.
Determine a concentração mássica da solução resultante.
mNaCl   5,84 g
Vsolução  1,00 L  1,00 dm 3
Cm NaCl  
mNaCl 
5,84 g
 Cm NaCl  
 Cm NaCl   5,84 g / dm 3
3
Vsolução
1,00 dm
Composição quantitativa de soluções
Concentração ou Concentração molar, C
nB
CB 
V
Em que:
nB – quantidade do soluto B;
V – volume da solução.
Unidade SI:
[C] = mol/m3
Nota: usa-se normalmente
o submúltiplo mol/dm3
Exemplo:
Num recipiente de 1,00 L dissolveram-se 5,84 g de cloreto de sódio.
Determine a concentração da solução resultante.
mNaCl   5,84 g
Vsolução  1,00 L  1,00 dm 3
nNaCl 
0,100 mol
C NaCl  
 C NaCl  

3
Vsolução
1,00 dm
 C NaCl   0,100 mol / dm 3
m
m
n
n
M
M r NaCl   Ar Na   Ar Cl  
M
 M r NaCl   22,99  35,45 
 M r NaCl   58,44
M NaCl   58,44 g / mol
5,84 g
nNaCl  

58,44 g/mol
 nNaCl   0,100 mol
Composição quantitativa de soluções
Percentagem em massa, %(m/m)
Adimensional
mB
%(m / m) 
100
mA  mB  mC  ...
Em que:
mB – massa do soluto B;
mi – massa de cada substância presente na solução.
Exemplo:
Considere uma solução que contenha 230 g de etanol, C2H6O, 360 g de água, H2O, e 54,4 g de
cloreto de sódio, NaCl.
Determine a percentagem em massa de cada uma das substâncias.
Composição quantitativa de soluções
%m / m B 
mB
100
mtotal
%m / m etanol 
230 g
100  %m / m etanol  35,7 %
230  360  54,4 g
360 g
%m / m água 
100  %m / m água  55,9 %
230  360  54,4 g
54,4 g
%m / m cloreto de sódio 
100  %m / m cloreto de sódio  8,44 %
230  360  54,4 g
Composição quantitativa de soluções
Percentagem em volume, %(V/V)
%(V / V ) 
VB
Vsolução
100
Adimensional
Em que:
VB – volume do soluto B;
Vsolução– volume total da solução.
Exemplo:
Em 250 dm3 de ar existem 52 dm3 de dioxigénio, O2, e 175 dm3 diazoto, N2.
Determine a percentagem em volume de cada uma das substâncias.
%m / m B 
mB
100
mtotal
%V / V N 2
175 dm 3

100  %V / V N 2  70,0 %
3
250 dm
%V / V O 2
52 dm 3

100  %V / V O 2  20,8 %
3
250 dm
Composição quantitativa de soluções
Adimensional
Fração molar, x
nB
xB 
n A  nB  nC  ...
Em que:
nB – quantidade do soluto B;
ni – quantidade de cada substância presente na solução.
Nota: a soma das frações molares de todas as substâncias presentes na solução é 1.
Exemplo:
Considere uma solução que contenha 230 g de etanol, C2H6O, 360 g de água, H2O, e 54,4 g de
cloreto de sódio, NaCl.
Determine a fração molar de cada uma das substâncias.
Verifique que a soma das frações molares de todas as substâncias é 1.
Composição quantitativa de soluções
mC 2 H 6O   230 g  nC 2 H 6O   ?
mH 2 O   360 g  nH 2 O   ?
mNaCl   54,4 g  nNaCl  ?
m
m
n
n
M
M r C 2 H 6 O   2 12,01  6 1,01  16,00  M r C 2 H 6 O   46,08
M
M r H 2 O   2 1,01  16,00  M r H 2 O   18,02
M r NaCl   22,99  35,45  M r NaCl   58,44
nC 2 H 6 O  
230 g
 nC 2 H 6 O   4,99 mol
46,08 g mol
360 g
nH 2 O  
 nH 2 O   20,0 mol
1
18,02 g mol
54,4 g
nH 2 O  
 nH 2 O   0,931 mol
1
58,44 g mol
M C 2 H 6 O   46,08 g mol 1
M H 2 O   18,02 g mol 1
M NaCl   18,02 g mol 1
Composição quantitativa de soluções
nB
xB 
n A  nB  nC
4,99
 xC 2 H 6O  0,193
20,0  4,99  0,931
20,0
xH 2 O 
 xH 2O  0,772
20,0  4,99  0,931
0,931
xNaCl 
 xNaCl  0,036
20,0  4,99  0,931
xC 2 H 6O 
xC 2 H 6O  xH 2O  xNaCl  0,193  0,772  0,036  1,001  1
(o valor 1,001 deve - se às aproximaçõ es efetuadas durante os cálculos intermédio s)
Composição quantitativa de soluções
Adimensional
Partes por milhão, ppm
mB
ppm 
106
msolução
ppmV 
VB
Vsolução
106
Em que:
mB – massa do soluto B;
msolução – massa total da solução.
VB – volume do soluto B;
Vsolução – volume total da solução.
1 g / 106 g de solução
1 mg/103 g de solução
1 mg/kg de solução
Nota: muito comum quando se trabalha com soluções muito diluídas.
Composição quantitativa de soluções
O valor 12,5% vol. no rótulo
do vinho indica que em 10
cm3 deste vinho há
12,5 cm3 de álcool.
O valor 5⁰ significa que em
100 cm3 deste vinagre há
5 cm3 de ácido acético (o
soluto).
O valor 37% no rótulo
indica que em 100 g de
solução haverá 37 g de
soluto
(cloreto
de
hidrogénio).
O valor 96% vol. Significa
que, em 100 cm3 de solução
há 96 cm3 de álcool etílico.
Exercício
Considere uma garrafa de água de 75,0 cl
e o respetivo rótulo.
Responda às questões que são colocadas,
selecionando a opção correta.
1. Qual a concentração mássica de sílica (SiO) nesta garrafa de água?
2. Qual a massa de ião cloreto (Cl-) existente em 75,0 cL desta água?
3. Para ingerir 2,600 mg de magnésio, que volume de água será necessário beber?
Proposta de resolução do exercício
1.
De acordo com o rótulo, em 75 cL de água existem 12,5 mg de sílica.
Considerando que 1 litro de água tem 1 kg:
1L
1 kg
0,75 1

m
 m  0,75 kg  750 g
0,75 L
m
1
V  75 cL  0,75L
Cm 
12,5 mg
 Cm  16,7 mg/L
0,75 L
2.
De acordo com o rótulo, a concentração mássica do ião cloreto é 9,0 mg/L
1L
9,0 mg
0,75 L  9,0 mg

 mCl  
 mCl   6,75 mg
0,75 L
mCl 
1L
Proposta de resolução do exercício
2.
De acordo com o rótulo, a concentração mássica do ião magnésio é 1,6 mg/L
Pretende-se ingerir 2,600 mg de magnésio. Qual o volume de solução necessário?
1,6 mg
1 L  2,600 mg

 Vsolução 
 Vsolução  1,625 L
Vsolução 2,600 mg
1,6 mg
1L