Vimos que é possível ter soluções com diferentes quantidades de soluto dissolvidas, o que nos leva à necessidade de medir essa quantidade. Quando falamos na concentração de uma solução, estamos nos referindo à relação entre a quantidade de soluto e solvente (ou solução). Essas relações podem ser dadas em massa (nas unidades mg, g, kg) ou volume (m³, mL, L) e valem para qualquer quantidade de solução.
Comum (C)
A concentração comum é a quantidade de soluto, em gramas, existente em 1 L de solução. Matematicamente, calculamos assim:
A unidade de medida principal é g/L.
Como a concentração é uma relação entre massa e volume, ela vale para qualquer quantidade de solução, olha só porque:
A concentração será a mesma nos três casos, pois a razão massa/volume está mantida constante.
Concentração é diferente de densidade!!!
É importante não confundir concentração com densidade. Apesar de as duas serem uma relação de massa/volume, quando falamos em densidade estamos relacionando a massa de solução com o volume de solução, diferente da concentração em que se relaciona a massa de soluto com o volume de solução.
Fração Mássica (TM) e Porcentagem Mássica (%TM)
A fração mássica, ou título em massa de uma solução, é a relação entre a massa de soluto e a de solução (massa de soluto + massa de solvente). Se nós pegarmos como exemplo uma solução de NaCl em que foram solubilizados 20 g do sal em 60 g de água, podemos dizer que a fração de soluto em relação ao solvente é:
Uma fração mássica igual a 0,25, é o mesmo que 25 g de sal (soluto) em 75 g de água (solvente). A cada 100 g de solução, temos 25 g de soluto, portanto, podemos dizer que o título dessa solução é 25%. Apesar de ser adimensional, é comum ter indicado que a fração é em massa, pois também pode ser em volume, como vamos ver no próximo tópico.
*Em todas as formas de expressão da concentração, são válidas as relações que vimos sobre os diferentes volumes de solução, sempre mantendo constante a razão soluto/solução (ou solvente).
Fração Volumétrica (TV) e Porcentagem Volumétrica (%TV)
Semelhante ao item anterior, a fração volumétrica é a relação entre o volume de soluto e o volume de solução.
Também podemos ter essa relação expressa em porcentagem volumétrica, que segue o mesmo raciocínio da porcentagem mássica, ou seja, o volume de soluto que tem em 100 volumes de solução.
Molaridade (M)
A concentração molar, ou molaridade, expressa a quantidade de soluto, em mols, por volume de solução, em litros.
Vale lembrar que encontramos a quantidade de mol de uma substância obtendo a razão da massa de amostra pela sua massa molar.
Fração Molar (XI)
A fração molar é a relação entre o número de mols de componente i e o número de mols total de solução (mols de soluto+solvente).
Analogamente, podemos ter a fração molar do solvente. O importante é que a soma das frações molares de soluto e do solvente seja igual a 1.
Partes Por Milhão (PPM) e Partes Por Bilhão (PPB)
Quando temos soluções muito diluídas, ou seja, a quantidade de soluto é muito pequena em relação à quantidade de solução, expressamos as concentrações em partes por milhão ou partes por bilhão.
Por exemplo, o ar atmosférico se torna impróprio para os seres vivos quando se tem uma quantidade maior que 0,000015 g de CO por grama de ar, o que é o mesmo que termos 15 g de CO a cada 1.000.000 g de ar. Como é desconfortável usarmos tantos zeros ao expressar um número, dizemos que se tem 15 partes de CO a cada 1 milhão de partes de ar, que é o mesmo que 15 ppm.
Do mesmo modo, temos o ppb, que vai expressar quantas partes de soluto se tem em um bilhão de partes de solvente.
As unidades de medida utilizadas são:
E relembrando:
10-3 (0,001) kg = 1 g = 103 (1.000) mg = 106 (1.000.000) μg
1 L = 103 (1.000) mL
Diluição de Soluções
No dia a dia, fazemos diversas diluições, até mesmo sem perceber. Por exemplo, quando colocamos água num suco, estamos fazendo uma diluição: estamos adicionando mais solvente à solução que temos pronta.
É importante ressaltarmos a diferença entre diluição e dissolução. Na dissolução, nós temos um solvente puro e vamos adicionar soluto a ele. Já na diluição, temos uma solução e vamos adicionar mais solvente.
Diluir é adicionar mais solvente puro à uma solução.
Nas diluições, a quantidade de soluto permanece constante, mas a massa e o volume da solução aumentam, pois estamos adicionando mais solvente. Assim, a concentração da solução diminui.
Lembra que a concentração é a relação da massa de soluto (ms) pelo volume de solução? Vamos ver isso matematicamente:
para a solução inicial temos:
para a solução final temos:
Como ms se mantém constante, podemos relacionar volume e concentração iniciais e finais:
Agora fica lógico pensarmos que, quando diluímos, estamos aumentando o volume, certo? Então a concentração diminui, pois o produto CxV é constante.
Usando essa última relação que fizemos, podemos descobrir a nova concentração da solução após a diluição e, além disso, podemos saber qual tem que ser o volume final para chegarmos em uma concentração desejada. Enfim, qualquer termo pode ser nossa incógnita, certo?