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Concentração dos íons em mol/L

Química

Para determinar a concentração dos íons em uma solução é preciso observar a proporção de cátions e ânions na fórmula da substância e o seu grau de dissociação ou ionização.
Íons dissolvidos em solução química
Íons dissolvidos em solução química
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No texto “Concentração em mol/L ou Molaridade” você viu que a concentração em mol/L relaciona a quantidade de matéria do soluto (n1, medido em mols) com o volume da solução em litros (V). No entanto, existem alguns solutos que ao serem colocados na água originam íons.

Um exemplo é quando colocamos o sal (NaCl) na água, ocorrendo uma atração entre o polo positivo da água com o Cl e o polo negativo com o Na, dando origem aos íons Na+ e Cl-.

Ionização do sal na água

É importante saber determinar a concentração em mol/L desses íons, pois isso pode ser útil em várias situações. Uma área que utiliza isso é a medicina, principalmente em exames médicos de sangue. O nosso sangue e outros fluidos corpóreos possuem íons dissolvidos neles.  Se a concentração desses íons em nosso sangue estiver acima ou abaixo do normal, pode comprometer o bom funcionamento do nosso organismo e levar a distúrbios e doenças.

Veja o caso dos íons ferro (Fe2+): se a pessoa estiver com carência desse íon, ela pode desenvolver anemia. Assim, quando se diz a alguém que tem anemia que ela precisa consumir comidas ricas em ferro ou mesmo algum medicamento com ferro, na verdade é o íon ferro e não o elemento metálico.

Outro caso é quando há perda de íons cálcio (Ca2+) nos ossos, causando osteoporose, como mostram as fotos com imagens ampliadas de ossos a seguir:

Imagens ampliadas de osso normal e osso com osteoporose

Observe outros exemplos de íons que possuem funções vitais em nosso corpo e que precisam estar na concentração correta:

Quadro com funções e efeitos de concentração de íons no corpo

Portanto, diante dessas informações, torna-se evidente que saber calcular a concentração do íons em soluções é realmente importante. Mas como isso pode ser feito?

É possível determinar as concentrações em mol/L dos íons presentes em soluções se forem conhecidos dois dados essenciais, que são:

  1. As fórmulas das substâncias dissolvidas em água;
  2. A molaridade de suas soluções.

Com esses dados em mãos, escreve-se a equação de dissociação ou de ionização do soluto em questão e encontra-se por dedução a concentração dos íons, pois ela é proporcional ao número de mol de cada íon. Isso significa que a concentração dos íons é proporcional aos seus respectivos coeficientes na equação de ionização ou de dissociação.

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Veja o exemplo a seguir para entender melhor como é realizado esse cálculo:

“Considere que a concentração em quantidade de matéria de determinada solução aquosa de fosfato de magnésio (Mg3(PO4)2 é 0,5 mol/L. Qual será a concentração em mol/L dos cátions magnésio (Mg2+(aq)) e dos ânions fosfato (PO3-4(aq)) nessa solução, considerando que o grau de dissociação (α) foi de 100%?”

O primeiro passo para resolver esse problema é escrever a equação de dissociação ou ionização. Se tiver dificuldade, você pode se basear na equação genérica abaixo:

1 AxBy → x A+y + y B-x
1 mol       x mol    y mol

Assim, considerando nesse exemplo que o fosfato de magnésio dissociou totalmente, temos a seguinte equação:

1 Mg3(PO4)2(aq)  → 3 Mg2+(aq) + 2 PO3-4(aq)

1 mol                       3 mol         2 mol

Podemos perceber que 1 mol de Mg3(PO4)2 origina 3 mol de Mg2+(aq) e 2 mol de PO3-4(aq); assim, o número de mol do cátion será 3 vezes o número de mol do fosfato com que foi preparada a solução, e o do ânions será 2 vezes.

Como a solução é 0,5 mol/L de Mg3(PO4)2(aq) , isso quer dizer que em 1 L dela foi dissolvido 0,5 mol de Mg3(PO4)2, que originou 1,5 mol/L de Mg2+(aq) e 1,0 mol/L de PO3-4(aq):

1 Mg3(PO4)2(aq)  → 3 Mg2+(aq) + 2 PO3-4(aq)

1 mol                       3 mol         2 mol

0,5 mol                       x                y

1 . 0,5                      3 . 0,5            2 . 0,5

0,5 mol/L               1,5 mol/L       1,0 mol/L

Mas e se o grau de dissociação ou ionização não fosse de 100%? Digamos que fosse de 70%, como faríamos para descobrir a concentração em mol/L desses íons?

Nesse caso, basta realizar uma regra de três simples. Veja abaixo:

1,5 mol/L de Mg2+(aq) ----------------  100 %

                      x------------------------ 70%

                            x = 70 . 1,5  → x = 1,05 mol/L de íons Mg2+(aq)
                                   100

1,5 mol/L de PO3-4(aq)----------------  100 %

                         y------------------------ 70%

                            y = 70 . 1,0  → y = 0,70 mol/L de íons PO3-4(aq)
                                   100


Por Jennifer Fogaça
Graduada em Química

Gostaria de fazer a referência deste texto em um trabalho escolar ou acadêmico? Veja:

FOGAçA, Jennifer Rocha Vargas. "Concentração dos íons em mol/L"; Brasil Escola. Disponível em <https://brasilescola.uol.com.br/quimica/concentracao-dos-ions-mol-l.htm>. Acesso em 25 de abril de 2019.

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Lista de Exercícios
Questão 1

As concentrações em mol/L dos íons Ca2+ e OH- em uma solução aquosa de 0,01 mol/L de Ca(OH)2 são, respectivamente:

  1. 0,01 e 0,01

  2. 0,01 e 0,02

  3. 0,02 e 0,02

  4. 0,02 e 0,01

  1. 0,03 e 0,03

Questão 2

Uma solução aquosa de sulfato de alumínio, Al2(SO4)3, foi preparada de modo que cada 100 mL de solução tivesse 68,4 g do sal dissolvido a 20ºC. Sabendo que nessa temperatura o grau de dissociação α% do sulfato de alumínio é igual a 60%, a concentração em quantidade de matéria (em mol/L) dos íons Al3+(aq) e SO2-4(aq), respectivamente, é de:

  1. 4,0 e 6,0

  2. 2,0 e 3,0

  3. 2,4 e 3,6

  4. 2,0 e 6,0

  1. 4,5 e 5,6

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