O que é concentração em quantidade de matéria?

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

• Concentração em quantidade de matéria de íons

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