Química · 9.ª–12.ª classe

Como preparar uma solução de concentração conhecida?

  • 9 min de leitura
  • 4 exemplos resolvidos
  • 5 exercícios com solução
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Resposta curta

Para preparar uma solução de concentração conhecida: calcule a massa de soluto (m = c × V × M), pese-a, dissolva-a numa pequena porção de solvente, passe a solução para um balão volumétrico do volume pretendido, lave e junte o solvente até ao traço de aferição, tape e agite. O volume final é o da solução, não o da água adicionada.

Quando se aplica

Prepara-se uma solução de concentração conhecida sempre que um laboratório precisa de uma solução-padrão para titulações, reações ou ensaios: por exemplo, 250 mL de NaCl 0,1 mol/L. O princípio é fixo: a quantidade de soluto (n) vem da pesagem, e o volume (V) vem do balão, o que fixa a concentração c = n ÷ V.

Pré-requisitos

  • Calcular massa molar (M) e quantidade de matéria (n = m ÷ M).
  • Concentração molar: c = n ÷ V, com V em litros.
  • Conhecer o material: balança, vidro de relógio ou gobelé, vareta, funil, balão volumétrico, pissete com água destilada, conta-gotas.

Material e o seu papel

  • Balança: mede a massa do soluto (balança analítica se o enunciado exigir muita precisão).
  • Gobelé e vareta: para a primeira dissolução.
  • Balão volumétrico: tem um traço de aferição que marca com exatidão o volume (por exemplo 250,0 mL) a uma temperatura indicada.
  • Pissete: para lavar o gobelé e acertar o menisco com a água destilada.

Método passo a passo

  1. Calcule n necessário: n = c × V (V em litros).
  2. Calcule a massa: m = n × M.
  3. Pese o soluto num vidro de relógio ou gobelé. Se usar um sal hidratado, calcule M com a água de cristalização.
  4. Dissolva em gobelé com cerca de metade do volume final de água destilada, agitando com a vareta.
  5. Transfira a solução para o balão volumétrico com o funil. Lave o gobelé, a vareta e o funil com um pouco de água e passe as águas de lavagem para o balão.
  6. Complete com água até perto do traço e acabe gota a gota, até a base do menisco ficar tangente ao traço, com o olho ao nível do traço.
  7. Tape e homogeneíze, invertendo o balão várias vezes. Passe a solução para um frasco e rotule (substância, concentração, data).

Atenção

Segurança: o hidróxido de sódio liberta calor ao dissolver-se e é corrosivo; use luvas e óculos. Com ácidos concentrados, junte sempre o ácido à água e nunca o contrário.

Exemplos resolvidos

Exemplo 1 — Sal comum

Enunciado: Pretende-se preparar 250 mL de solução de cloreto de sódio 0,1 mol/L. Que massa de NaCl deve pesar? (Na = 23; Cl = 35,5)

Resolução:

  1. V = 250 mL = 0,25 L; n = 0,1 × 0,25 = 0,025 mol.
  2. M(NaCl) = 58,5 g/mol.
  3. m = 0,025 × 58,5 = 1,4625 g.

Resposta: deve pesar cerca de 1,46 g de NaCl. Verificação: 1,4625 ÷ 58,5 = 0,025 mol e 0,025 ÷ 0,25 = 0,1 mol/L.

Exemplo 2 — Hidróxido de sódio

Enunciado: Que massa de NaOH é precisa para preparar 500 mL de solução 0,2 mol/L? (Na = 23; O = 16; H = 1)

Resolução:

  1. n = 0,2 × 0,5 = 0,1 mol.
  2. M(NaOH) = 40 g/mol.
  3. m = 0,1 × 40 = 4.

Resposta: 4 g de NaOH, dissolvidos primeiro em água e depois completados a 500 mL no balão. Verificação: 4 ÷ 40 = 0,1 mol; 0,1 ÷ 0,5 = 0,2 mol/L.

Exemplo 3 — Sal hidratado

Enunciado: Que massa de sulfato de cobre(II) penta-hidratado, CuSO4·5H2O, é necessária para preparar 100 mL de solução 0,1 mol/L em CuSO4? (Cu = 63,5; S = 32; O = 16; H = 1)

Resolução:

  1. n = 0,1 × 0,1 = 0,01 mol de CuSO4; o sal hidratado tem 1 mol de CuSO4 por mol de sal, logo n(sal) = 0,01 mol.
  2. M(CuSO4·5H2O) = 159,5 + 90 = 249,5 g/mol.
  3. m = 0,01 × 249,5 = 2,495 g.

Resposta: cerca de 2,50 g do sal hidratado. Verificação: 2,495 ÷ 249,5 = 0,01 mol; 0,01 ÷ 0,1 = 0,1 mol/L.

Exemplo 4 — Nível de exame: o que acontece se o volume for errado

Enunciado: Um estudante pesou 5,3 g de carbonato de sódio, Na2CO3, e preparou 250 mL de solução. (a) Qual é a concentração obtida? (b) Se, por engano, tivesse passado do traço e obtido 255 mL de solução, a concentração seria maior ou menor? (Na = 23; C = 12; O = 16)

Resolução:

  1. M(Na2CO3) = 46 + 12 + 48 = 106 g/mol; n = 5,3 ÷ 106 = 0,05 mol.
  2. (a) c = 0,05 ÷ 0,25 = 0,2 mol/L.
  3. (b) Com 255 mL, c = 0,05 ÷ 0,255 ≈ 0,196 mol/L, ou seja, menor.

Resposta: (a) 0,2 mol/L; (b) menor (cerca de 0,196 mol/L), porque o volume final aumentou. Verificação: mais volume com o mesmo n dá menos mol por litro, e por isso se completa sempre até ao traço do balão.

Erros frequentes

  • Juntar o solvente «a olho» em vez de usar o balão volumétrico: o volume é incerto e a concentração fica errada.
  • Dissolver o soluto diretamente no balão com pouca agitação ou passar do traço. Dissolva antes num gobelé.
  • Esquecer de lavar o gobelé: fica soluto no vidro e a concentração fica mais baixa.
  • Não converter mL em L no cálculo de n.
  • Ler o menisco de lado, acima ou abaixo do traço. Olhe ao nível do traço e use a base do menisco.
  • Ignorar a água de cristalização quando o sal é hidratado.
  • Juntar água ao ácido concentrado em vez de ácido à água.

Exercícios propostos

Tente resolver primeiro no caderno; depois confira.

1Exercício 1

Que massa de NaOH é precisa para preparar 100 mL de solução 0,5 mol/L? (Na = 23; O = 16; H = 1)

Ver solução

n = 0,5 × 0,1 = 0,05 mol; m = 0,05 × 40 = 2 g.

2Exercício 2

Que massa de cloreto de potássio, KCl, é precisa para preparar 250 mL de solução 0,2 mol/L? (K = 39; Cl = 35,5)

Ver solução

n = 0,2 × 0,25 = 0,05 mol; M(KCl) = 74,5 g/mol; m = 0,05 × 74,5 = 3,725 g, isto é, cerca de 3,73 g.

3Exercício 3

Pretende-se 2 L de solução de glicose 0,05 mol/L. Que massa de C6H12O6 deve pesar? (C = 12; H = 1; O = 16)

Ver solução

n = 0,05 × 2 = 0,1 mol; M = 180 g/mol; m = 0,1 × 180 = 18 g.

4Exercício 4

Que massa de CuSO4·5H2O é necessária para preparar 500 mL de solução 0,1 mol/L em CuSO4? (M do sal hidratado = 249,5 g/mol)

Ver dica

O sal hidratado tem 1 mol de CuSO4 por mol de sal.

Ver solução

n = 0,1 × 0,5 = 0,05 mol; m = 0,05 × 249,5 = 12,475 g, isto é, cerca de 12,5 g.

5Exercício 5

Dissolveram-se 4 g de NaOH em água. Que volume final de solução devia ter o balão para obter a concentração 0,25 mol/L? (Na = 23; O = 16; H = 1)

Ver dica

Calcule n e use V = n ÷ c.

Ver solução

n = 4 ÷ 40 = 0,1 mol; V = 0,1 ÷ 0,25 = 0,4 L = 400 mL. Verificação: 0,1 ÷ 0,4 = 0,25 mol/L.

Perguntas frequentes

Quando se usa este método?

Quando se precisa de uma solução com concentração exata a partir de um soluto sólido: soluções-padrão, reagentes de laboratório e ensaios quantitativos. Para soluções aproximadas pode usar-se um gobelé graduado, mas a exatidão é menor.

Existe um método mais rápido?

Se já tem uma solução mais concentrada, pode obter a desejada por diluição, que é mais rápida e dispensa pesagens. Mas a solução-padrão de partida tem de ser preparada pelo método da pesagem.

Porque se usa um balão volumétrico?

Porque o seu traço de aferição fixa o volume com grande exatidão, algo que gobelés e provetas não garantem. Como c = n ÷ V, um erro no volume é um erro direto na concentração.

Que erros são mais comuns?

Não lavar o gobelé, passar do traço do balão e esquecer a água de cristalização. Veja «Erros frequentes».

Resumo

  • Calcule n = c × V e depois m = n × M.
  • Dissolva no gobelé, transfira para o balão volumétrico, lave e complete até ao traço.
  • O volume final é o da solução, não o da água adicionada.
  • Nos sais hidratados, a massa molar inclui a água de cristalização.
  • Rotule a solução com o nome, a concentração e a data.

Onde aprofundar

  • O manual de Química da sua classe e o programa oficial (INIDE / Ministério da Educação de Angola) — confirme a edição em vigor.
  • O manual aberto OpenStax Chemistry (em inglês), secção sobre preparação de soluções.
  • O protocolo de segurança do seu laboratório escolar, antes de manipular NaOH ou ácidos.

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