Concentração química

Concentração química é o que determina a proporção de um soluto e um solvente em uma solução química

O que é concentração química?

O Concentração química É uma propriedade das soluções que representa a quantidade de soluto para cada unidade de solução. Em outras palavras, é um número que indica a proporção em que o soluto e o solvente estão localizados.

Lembre -se de que uma solução é uma mistura homogênea formada por um solvente (geralmente líquido) e uma ou mais substâncias dissolvidas no solvente que chamamos de solutos. As soluções são caracterizadas pelo solvente, o soluto e a concentração.

A concentração é uma propriedade muito útil, pois nos permite descrevê -los. Por exemplo, se soubermos que a concentração de sal na água do mar é de 35 gramas para cada litro, sabemos que, em nossa casa dissolvemos 35 gramas de sal em um litro de solução, obteremos uma solução igual de salgada que a água do mar.

Características da concentração química

É uma propriedade intensiva

Esta é a principal característica da concentração. Intensivo significa que não depende da quantidade de solução que temos. Como exemplo, isso significa que a concentração é a mesma em uma gota de água do mar do que em 100 litros do mesmo.

Pode variar com a temperatura

Em geral, os líquidos expandem ou aumentam seu volume ao aquecer. Isso também é verdade para soluções. Por esse motivo, as concentrações expressas, dependendo do volume, podem mudar um pouco ao aquecer ou resfriar a solução.

Pode cobrir faixas de alcance muito amplo

Independentemente das unidades em que uma concentração química é expressa, pode ter de valores relativamente grandes, a valores extremamente pequenos.

Por exemplo, a concentração de uma solução expressa em porcentagem pode ter valores de 0% a 100%, cobrindo muitas ordens de magnitude. Poderíamos preparar uma solução de 90%, pois também poderíamos preparar um por 10^-12%, que é quase 14 ordens de magnitude menor.

Para que é a concentração química para?

Saber a concentração de uma solução nos permite descrevê -la. Existem muitas propriedades de soluções que dependem de sua concentração. Por exemplo, o ponto de fusão e ebulição depende da concentração, portanto, saber que ela nos permite calcular essas duas propriedades.

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Por outro lado, a concentração nos permite comparar facilmente uma solução com outra. Se tivermos duas soluções de água com açúcar, saber que suas concentrações nos permitirão saber qual dos dois é mais doce.

Além disso, todas as reações químicas que tornam a vida possível dependem fortemente da concentração de solutos intermináveis ​​nas células e nos arredores dos seres vivos.

Por exemplo, a concentração de oxigênio no ar determina se uma pessoa sufocará ou não; O pH de uma solução (que é uma maneira de medir a concentração de íons h⁺) Determinar se uma bactéria viverá e se reproduzirá ou se, pelo contrário, morrerá; e a concentração de um veneno determinará se será letal ou não.

Tipos de unidades de concentração

A concentração de uma solução é uma, por isso não é correto falar sobre tipos de concentração. No entanto, a mesma concentração pode ser expressa em diferentes tipos de unidades de concentração. Estes são:

• Unidades de concentração física
• Unidades de concentração química

Unidades de concentração física

Estes são caracterizados por expressar as quantidades do soluto e o solvente em unidades de massa ou volume. Eles são chamados de unidades físicas, pois estão associadas a massas e volumes em vez de toupeiras e equivalentes.

Quando comparamos duas soluções que têm a mesma concentração física, não podemos garantir que elas tenham quantidades iguais de átomos e moléculas. É isso que os distingue das unidades de concentração química.

As unidades físicas mais comuns de concentração são:

• Título simples (TS)
• %de peso/peso (%p/p) ou massa/massa (%m/m)
• %de peso/volume (%p/v) ou massa/volume (%m/v)
• % de volume/volume (% v/v)
• Peças por milhão de peso/peso (ppm_p/p) ou massa/massa (ppm_milímetros)
• Peças por milhão de peso/volume (ppm_p/v) ou massa/volume (ppm_m/v)
• Peças por milhão de volume/volume (ppm_V/v)

Unidades de concentração química

No caso de unidades químicas, a quantidade de soluto e, em alguns casos, a do solvente ou da solução, é expressa em termos do número de partículas ou moles ou equivalentes presentes na solução.

Eles são chamados de unidades químicas, uma vez que duas soluções que têm a mesma concentração química têm quantidades equivalentes de átomos, moléculas ou íons solutos por unidade de solução, como o caso pode ser.

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As unidades químicas mais comuns são:

• Molaridade (M)
• Molalidade (M)
• Fração molar (x)
• Normalidade (n)

Fórmula de unidades de concentração física

Título simples (TS)

Onde m_soluto representa a massa do soluto em gramas e v_solução É o volume da solução em litros.

%de peso/peso (%p/p) ou massa/massa (%m/m)

Onde m_soluto e m_solução respectivamente representam a massa do soluto e a solução. Qualquer unidade de massa pode ser usada (g, mg, kg, etc.), desde que ambas as massas sejam expressas na mesma unidade.

%de peso/volume (%p/v) ou massa/volume (%m/v)

Onde m_soluto É a massa da solução em gramas e v_solução É o volume da solução, neste caso em mililitros.

% de volume/volume (% v/v)

Onde V_soluto e V_solução respectivamente representam o volume do soluto e a solução. Nesse caso, qualquer unidade pode ser usada para expressar esses volumes, desde que seja o mesmo para ambos.

Peças por milhão de peso/peso (ppm_p/p) ou massa/massa (ppm_milímetros)

Onde m_soluto e m_solução Eles representam a massa do soluto e a solução em miligramas e quilogramas, respectivamente.

Peças por milhão de peso/volume (ppm_p/v) ou massa/volume (ppm_m/v)

Onde m_soluto É a massa da solução em miligramas e v_solução É o volume da solução, neste caso em litros.

Peças por milhão de volume/volume (ppm_V/v)

Onde V_soluto e V_solução Eles são o volume do soluto e a solução em microlitros e litros, respectivamente.

Fórmulas das unidades de concentração química

No caso de unidades de concentração química, a quantidade de componentes da solução, em particular do soluto, é expressa em número de moles ou em número de equivalentes. Essas quantidades têm o número real de partículas (átomos, moléculas ou íons, conforme o caso).

Essas quantidades não podem ser conhecidas simplesmente pesando ou medindo o volume de substâncias, mas é necessário conhecer a composição ou fórmula química dos compostos para determinar a concentração. Esta é a principal razão pela qual eles são chamados de concentrações químicas.

Em seguida, as diferentes fórmulas são apresentadas para calcular as quatro concentrações químicas mais usadas:

Molaridade (M)

Onde_soluto Eles são as toupeiras de soluto, M_soluto representa a massa do soluto em gramas, mm_soluto é sua massa molar e v_solução É o volume da solução em litros.

Molalidade (M)

Onde_soluto Eles são as toupeiras de soluto, M_soluto representa a massa do soluto em gramas, mm_soluto É sua massa molar e m_solvente É a massa do solvente em quilogramas.

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Fração molar (x)

A fração molar pode ser calculada para o soluto e o solvente. A fração molar do soluto é:

O solvente é:

A relação entre as duas frações molares é:

Em todos os casos n_soluto, n_solução e n_solvente são as moles de soluto, solução e solvente, respectivamente.

Normalidade (n)

Aqui n_{Eq. soluto} representa o número de equivalente ao soluto, m_soluto representa a massa do soluto, PE_soluto É o peso equivalente do soluto e V_solução É o volume da solução em litros.

Exemplos de concentração química

• A concentração de sal na água marinha é de 35 g/L, o que corresponde a uma molaridade de 0,60 mol/L.
• A concentração média de açúcar no sangue está entre 82 mg/dL e 110 mg/dl. Essas concentrações são equivalentes a um título simples a 0,82 g/L e 1,10 g/L, e em molaridade em 4,4.10^-3 mol/l e 6.1.10^-3 mol/l, respectivamente.
• O ar pode ser considerado uma solução gasosa formada principalmente por nitrogênio e oxigênio, sendo o solvente nitrogênio, pois está em maior proporção. Esta solução de gás contém uma fração de 0,22 oxigênio e nitrogênio de aproximadamente 0,78.
• O aço é uma liga entre ferro e carbono. Embora não sejam soluções estritamente, essas são misturas sólidas homogêneas que geralmente contêm uma concentração de carbono na ordem de 0,03% e 1.075% em massa.
• Apesar de seus efeitos devastadores para o meio ambiente e para a saúde dos seres humanos, as concentrações de muitos poluentes geralmente são consideravelmente baixas. Um exemplo é a concentração máxima de metal venenoso de arsênico na água. A Organização Mundial da Saúde (OMS) estabeleceu que a água potável não deve conter uma concentração de arsênico superior a 10ppb m/v (peças por bilhão ou nanogramas por litro). Esta concentração é equivalente a 0.010 ppm m/v.

Referências

1. BBC (s. F.). Concentração de soluções - cálculos em química - AQA - GCSE Chemistry (Single Science) Revisão - AQA. BBC tomado.co.Reino Unido.
2. Aqui está o que a concentração significa em química (2020). Break do pensamento.com.
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