No café da manhã, você costuma tomar café com leite? Quando misturamos o café passado com o leite, estamos misturando soluções. Na química é muito comum a mistura de soluções, podendo ter soluto e solvente de mesma natureza, com diferentes concentrações, ou não. Na mistura de soluções com solutos diferentes, podemos ter reação química. Vamos ver com detalhes cada um desses casos?
Soluções de Mesmos Soluto e Solvente
Quando misturamos, por exemplo, duas soluções de NaCl, temos que levar em conta a concentração e o volume de cada solução.
Na solução final, teremos a soma da quantidade de soluto e é isso que vai nos ajudar nos cálculos para determinarmos a nova concentração.
Se, por exemplo, misturarmos duas soluções, 1 e 2, a massa de soluto final é a soma das massas iniciais:
Já vimos que:
Então, podemos relacionar as concentrações e volumes:
Dessa forma, podemos calcular a concentração final após uma mistura de diversas soluções.
Soluções de Diferentes Solutos e Mesmo Solvente sem Reação Química
Quando misturamos diferentes solutos que não reagem entre si, para cada um estaremos fazendo uma diluição, já que a quantidade de cada soluto não muda, mas, na solução final, ambos estão em maior volume de solvente. Vamos calcular a concentração de cada soluto separadamente.
Vale lembrarmos que o volume final é o mesmo para os dois solutos.
Soluções de Diferentes Sais com Íon Comum
Outro caso comum na mistura de soluções é quando temos diferentes sais que possuem um íon comum, como por exemplo CaCl2 e NaCl. Como vimos, os sais se dissociam em água, então para os íons Na+ e Ca+ acontecerá apenas uma diluição, enquanto os íons Cl– terão contribuição das duas soluções.
Nesse caso, nós vamos ter que calcular a concentração de cada íon separadamente, levando também em conta a estequiometria deles, pois cada mol de CaCl2 se dissocia formando 2 mols de Cl–.
O fator 2 na última equação está relacionando a estequiometria para o íon cloreto na dissociação do CaCl2, como falamos antes.
Soluções de Diferentes Solutos e Mesmo Solvente com Reação Química
Quando estudamos funções inorgânicas, sempre falamos que sal é o resultado da reação de uma base com um ácido. É justamente isso que vamos estudar agora, a mistura de soluções com solutos que reagem, usando como exemplo as reações ácido-base.
Primeiro, nós temos soluções de HCl e NaOH em proporção estequiométrica, que reagem conforme a equação:
HCl + NaOH -> NaCl + H2O
A concentração de NaCl seria a mesma das soluções iniciais se o volume não tivesse aumentado com mistura das soluções, mas como nesse caso o volume dobrou, a concentração vai reduzir pela metade.
E se as proporções não forem estequiométricas? Aí, nós vamos ter que calcular qual reagente está limitando a reação, ou seja, qual está em menor quantidade, considerando a proporção estequiométrica da reação que ocorre. Quando reagimos, por exemplo, NaOH com H2SO4, também há a formação de sal e água, conforme a equação:
H2SO4 + 2NaOH → Na2SO4 + 2H2O
Se misturarmos 500 mL de uma solução de H2SO4 5 mol/L com 500 mL de uma solução de NaOH 5 mol/L, na solução final ainda temos H2SO4 sem reagir, pois todo o NaOH já foi consumido. Agora, além da concentração de Na2SO4
na solução final, nós vamos ter também uma concentração de H2SO4.
Vamos aos cálculos:
Cada mol de NaOH consome ½ mol de H2SO4, ou seja, como temos o mesmo volume e concentração das duas substâncias, apenas metade do ácido vai reagir. Como sobrou a metade da concentração e ainda dobrou o volume, o Cf será ¼ Ci.
Nesses casos, é mais fácil pensarmos em mol.
Se temos V=500 mL e C=5 mol/L, vamos ter n=2,5 mols de cada substância.
A proporção de reação ácido:base é 1:2, ou seja, 2,5 mols de base reagem com 1,25 mol de ácido.
Com isso, ainda temos 1,25 mol de ácido que não reagiu, e agora o volume é 1 L, então, a concentração do ácido vai ser 1,25 mol/L, que é igual à ¼ da concentração inicial.
A base foi toda consumida, formando 2,5 mols de sal, no volume de 1 L, ou seja, a concentração do sal será igual à 2,5 mol/L.
Com a prática de exercícios, esses cálculos vão ficar bem mais simples!