Concentração em quantidade de matéria é uma forma de quantificar o soluto e os seus íons em uma solução. Essa forma de concentração relaciona o número de mol de soluto e o volume de toda a solução:
M = n1
V
-
M = concentração em quantidade de matéria
-
n1 = número de mol do soluto
-
V = volume da solução
Todavia, a quantidade de matéria do soluto pode ser calculada de forma específica por meio da divisão da massa do soluto (m1) pela sua massa molar (M1). Essa relação pode ser vista na fórmula abaixo:
n1 = m1
M1
Dessa forma, conhecendo a fórmula da concentração em quantidade de matéria e a fórmula da quantidade de matéria, podemos relacionar as duas por meio da substituição do n1 pela relação m1/M1 da seguinte forma:
M = m1
M1.V
Essa fórmula será utilizada sempre que o exercício fornecer a massa do soluto (m1), e não a quantidade de matéria presente na solução.
Com relação à unidade de medida, devemos utilizar para a concentração em quantidade de matéria o mo/L, haja vista que a unidade utilizada para o número de mol do soluto é o mol e a unidade utilizada para o volume da solução é o litro (L). É possível também utilizar as unidades molar ou M no lugar de mol/L.
Acompanhe dois exemplos das fórmulas sobre a concentração em quantidade de matéria:
Exemplo 1: Calcule a concentração em quantidade matéria de uma solução que apresenta 0,6 mol de Na2SO4 em 400 mL de solução.
Dados do exercício:
M = ?
n1 = 0,6 mol
V = 400 mL. O volume, no entanto, deve ser trabalhado em Litro. Para isso, basta dividir o valor fornecido por 100. Assim, V = 0,4 L.
Agora utilizamos os valores fornecidos na expressão da concentração em quantidade de matéria:
M = n1
V
M = 0,6
0,4
M = 1,5 mol/L
Exemplo 2: Qual é a massa de sulfato de sódio (Na2SO4) que deve ser dissolvida em água até completar o volume de solução de 500 mL, de modo que se obtenha uma solução de 0,03 mol/L?
Dados do exercício:
m1 = ?
V = 500 mL. Dividindo por 1000, teremos 0,5 L;
M = 0,03 mol/L
Para determinar a massa molar do soluto no exercício, basta multiplicar o valor da massa de cada elemento pela quantidade de átomos dele na fórmula do soluto, Na2SO4, e somar os resultados:
-
Para o Na, temos:
2.23 = 46 g/mol
-
Para o S, temos:
1.32 = 32 g/mol
-
Para o O, temos:
4.16 = 64 g/mol
Agora somamos os resultados encontrados para cada elemento:
M1 = 46 + 32 + 64
M1 = 142 g/mol
Com esses dados, podemos determinar o valor da massa do soluto (m1) por intermédio da fórmula da concentração em quantidade de matéria:
M = m1
M1.V
0,03 = m1
142.0,5
0,03 = m1
71
m1 = 0,03.71
m1 = 2,13 g
Para determinar a concentração em quantidade de matéria dos íons referentes ao soluto da solução, basta conhecer a concentração em quantidade de matéria do soluto na solução. Veja alguns exemplos:
Exemplo 1: Determine a concentração em quantidade de matéria dos íons Magnésio (Mg+2) e Cloro (Cl-) presentes em uma solução que foi preparada dissolvendo-se 50 gramas de MgCl2 em água, o que resultou em 800 mL de solução. Dados: (massas molares: Mg = 24g/mol, Cl = 35 g/mol)
Dados do exercício:
m1 = 50 gramas
V = 800 mL. Dividindo por 1000, teremos 0,8 L.
Para determinar a massa molar do soluto no exercício, basta multiplicar o valor da massa de cada elemento pela quantidade de átomos dele na fórmula do soluto, MgCl2, e somar os resultados:
-
Para o Mg, temos:
Mg = 1.24 = 24g/mol
-
Para o Cl, temos:
Cl2 = 2.35,5 = 71g/mol
Somando os resultados encontrados para cada elemento, temos:
M1 = 24 +71
M1 = 95 g/mol
Antes de determinar a concentração em quantidade de matéria de cada íon, devemos encontrar primeiramente a concentração em quantidade de matéria da solução.
M = m1
M1.V
M = 50
95.0,8
M = 50
76
M = 0,65 mol/L
Agora, conhecendo a concentração de toda a solução, basta multiplicá-la pela quantidade do íon na fórmula para encontrar sua concentração:
-
Para o cátion Magnésio (Mg+2):
[Mg+2] = 1. 0,65
[Mg+2] = 0,65 mol/L
-
Para o Cloreto (Cl-)
[Cl-1] = 2. 0,65
[Cl-1] = 1,30 mol/L
Por Me. Diogo Lopes Dias