Concentração molar

Definição e significado físico

A concentração molar (representada como $c$) é numericamente igual à quantidade de soluto contida exatamente em um litro de solução pronta. A unidade básica de medida é o mol/l. Na prática médica e laboratorial, para expressar pequenas quantidades de substância, utilizam-se frequentemente milimoles por litro (mmol/l). A conversão entre essas unidades é direta: um mol por litro equivale a mil milimoles por litro.

Essa grandeza permite calcular de forma extremamente simples a quantidade de substância ($n$) em qualquer volume dado: basta multiplicar a concentração pelo volume ($n = c \cdot V$). Se além disso conhecemos a massa molar da substância ($M$), podemos calcular imediatamente a massa do componente seco necessária para o trabalho: $m = n \cdot M$. É por isso que, no jargão profissional, esse parâmetro é frequentemente chamado apenas de "concentração" — a dimensionalidade é óbvia pelo contexto.

Relação com a fração mássica

Frequentemente, no laboratório, dispõe-se de uma solução inicial cuja composição é dada pela fração mássica (em porcentagem) e pela densidade (em g/ml). Para converter a fração mássica em concentração molar, aplica-se a fórmula universal:

$c = \frac{10 \cdot \omega\% \cdot \rho}{M}$

Essa fórmula pode ser deduzida usando o algoritmo lógico "a partir do resultado". Para simplificar os cálculos, assume-se um volume convencional de solução igual a um litro ($1000$ ml). Sabendo a densidade, calcula-se a massa total da solução ($m_{sol} = V \cdot \rho$). Em seguida, através da fração mássica dada, encontra-se a massa da substância pura seca. Na etapa final, a massa encontrada é dividida pela massa molar, obtendo-se a quantidade de substância em mols. Como o cálculo foi inicialmente realizado para um litro, a quantidade de substância obtida é a concentração molar procurada.

Técnica de preparo de soluções

O preparo laboratorial de soluções é estritamente regulamentado e depende do estado físico do reagente inicial.

Se a solução for preparada a partir de um pó sólido:

1. Mede-se em balança analítica a massa calculada da substância (a amostra).
2. A substância sólida é transferida cuidadosamente para um balão volumétrico do volume adequado.
3. Adiciona-se uma parte do solvente (por exemplo, água destilada) e agita-se minuciosamente até a completa dissolução dos cristais.
4. Completa-se com solvente estritamente até a marca no gargalo estreito do balão.

Se for necessário preparar uma solução diluída a partir de um líquido concentrado:

1. Avalia-se a concentração da solução inicial (recalculando a partir da fração mássica, se necessário).
2. Calcula-se a massa ou quantidade de substância pura necessária para a solução-alvo.
3. Calcula-se o volume necessário da solução concentrada inicial e mede-se com uma proveta graduada.
4. Transfere-se o líquido para um balão volumétrico e dilui-se com água até a marca.

Fundamentos da análise volumétrica (titulação)

A concentração molar está na base da análise química quantitativa, em particular da titulação. A tarefa da análise volumétrica consiste em determinar a concentração desconhecida de uma substância medindo volumes exatos de soluções reagentes.

À amostra da substância em análise adiciona-se gota a gota um titulante — uma solução de reagente cuja concentração é conhecida com a máxima precisão. O momento de conclusão completa da reação química é registado visualmente, mais frequentemente pela mudança de cor de um indicador especial (por exemplo, a viragem de azul para violeta). Conhecendo os volumes de ambas as soluções e a concentração do titulante, pode-se calcular com alta precisão a concentração molar inicial da amostra investigada.

Resumo: perguntas e respostas sobre o tema

Questões de aulas e exames

O que mais estudar sobre o tema

• Cálculos estequiométricos considerando excesso e reagente limitante na mistura de reagentes.
• Particularidades da retitulação para a análise de amostras sólidas contaminadas.
• Cálculo da concentração molar de gases em condições padrão e normais.
• Alteração da concentração de substâncias durante a diluição e adição de solvente.
• Cálculo da massa de substância em um volume dado com base nos resultados da análise volumétrica.

Outros tópicos da seção "Capítulo 4. Soluções"

Material preparado por professores da WhiteCoat Pro de acordo com o currículo de medicina. Possui caráter educacional.