Nati, por enquanto só fiz a 1.
É assim:
Primeiro vamos descobrir a molaridade. A MOLARIDADE é a relação entre a quantidade em mol do SOLUTO por litro da SOLUÇÃO.
o SOLUTO é o sulfato de amônio, certo? A formula dele é (NH4)2SO4, entâo, consultando uma tabela períodica descobrimos que sua massa molar é 132 gramas.
O exercício te fala que dissolve-se 25 gramas desse soluto, logo:
132g ---> 1 mol
25g ----> x mol
x = 0,189mol
Depois, o exercicio te fala que a densidade da SOLUÇÃO é 1,5g/ml. Sabemos que d= massa/ volume, então devemos descobrir qual é o volume dessa solução.
Assim temos:
a solução pesa 300gramas, pois é dito que temos 25 g de soluto e 275 de água.
1,5g ---> 1 ml
300g ---> x ml
x = 200mL de solução
Então se temos 0,189mol em 200ml, em 1000 ml (1l) teremos 0,945 mol. A molaridade é: 0,945mol/l
A normalidade é a relação É a relação entre o número de equivalentes-gramas do soluto e o volume da solução em litros.
é mais complicado, essas perguntas são de ensino superior?
Olá Nati, boa noite!
Para a solução dos três primeiros problemas é necessário considerar o conceito de normalidade (N) que consiste numa medida de concentração muito usada na prática química, embora a concentração em mol/L, ou molaridade, seja muito mais interessante. Por definição,
N = m1/E1.V, sendo N a normalidade da solução, m1 a massa do soluto, E1 o equivalente-grama do soluto e V o volume da solução.
E para o quarto problema proposto avalia-se apenas a diluição da solução inicial, ou seja, uma vez que adiciona-se apenas solvente, o número de mols do soluto (n1) é constante, de modo que
n1 = Minicial . Vinicial = Mfinal . Vfinal
Desse modo, seguem os cálculos e as soluções dos problemas propostos.
1) A solução é composta de 25 g de sulfato de amônio, (NH4)2SO4, dissolvidos completamente em 275 g de água líquida. Assim,
msoluto = m1 = 25 g de (NH4)2SO4
msolvente = m2 = 275 g de H2O msolução = m1 + m2 = 25 g + 275 g = 300 g
Se a solução tem densidade de 1,5 g.mL-1 (cada 1,5 g de solução ocupa 1 mL de solução), então sua massa de 300 g ocupa o volume total de 200 mL de solução, pois:
d = m/V
V = m/d = 300 g / 1,5 g.mL-1 = 200 mL = 0,2 L
Ainda, o soluto (NH4)2SO4 apresenta 132 g.mol-1, e são 2 cátions NH4+ para cada ânion SO42-, de modo que seu equivalente-grama é de E1 = 132 g.mol-1/2 eq.mol-1 = 66 g.eq-1. Assim,
N = m1/E1.V
N = 25 g /(66 g.eq-1 . 0,2 L) = 1,89 eq.L-1
N = 1,9 N
Por sua vez, a molaridade, ou concentração em mol/L, é definida como o número de mols de soluto (n1) num determinado volume de solução (V). Contudo, considerando que na solução estão presentes 25 g do soluto (NH4)2SO4, o qual corresponde 0,189 mol de (NH4)2SO4,
M = n1/V
M = 0,189 mol / 0,2 L = 0,945 mol.L-1
(não estão sendo considerados os algarismos significativos na solução do problema)
2) Se a solução possui 40% de soluto, então para cada 100 g de solução (m = m1 + m2) há 40 g de soluto, ou seja, 40% = 40 g/100 g = m1/m. Logo, m = m1/0,4.
Uma vez que a solução tem concentração de 7,15 N (7,15 eq.L-1), torna-se necessário avaliar o conceito de normalidade. Considerando MM1 como a massa molar do soluto, Ba(OH)2, e que são 2 ânions OH- na sua estrutura cristalina, ou seja, são 2 eq.mol-1, tem-se que
N = m1/E1.V e
E1 = MM1/2
Assim,
N = m1/(MM1/2).V
N = 2.m1/MM1.V Logo, V = 2.m1/MM1.N
Desse modo, para calcular a densidade da solução, a qual é uma relação entre a sua massa e o seu volume,
d = m/V
d = (m1/0,4) / (2.m1/MM1.N)
d = (m1/0,4) . (MM1.N/2.m1) (pode-se cancelar a massa de soluto, m1)
d = MM1.N/2.0,4 = 171 g.mol-1 . 7,15 eq.L-1 / 2 eq.mol-1 .0,4
d = 1.528,3 g.L-1 = 1.528,3 g.L-1 . 1 L /1000 mL = 1,5 g.mL-1
3) A solução tem concentração N = 0,4 eq.L-1 e seu volume é V = 150 mL = 0,15 L. Considerando MM1 como a massa molar do soluto, NH4NO2, e que há 1 cátion NH4+ para cada 1 ânion NO2- na sua estrutura cristalina, ou seja, 1 eq.mol-1,
N = m1/E1.V e
E1 = MM1/1 = 64 g.mol-1 / 1 eq.mol-1 = 64 g.eq-1
Assim,
m1= N.(MM1/1).V
m1= 0,4 eq.L-1. 64 g.eq-1 . 0,15 Lm m1= 3,84 g
Essa é a massa do soluto, NH4NO2, puro, que produz a concentração de 0,4 N, ou seja, essa massa corresponde a 80% de pureza.
3,84 g NH4NO2 ----------------- 80% NH4NO2
msal impuro ----------------- 100%
msal impuro = 3,84 g NH4NO2 .100% / 80% NH4NO2
msal impuro = 4,8 g
4) Com a adição de 500 mL de água à solução inicial, dilui-se essa solução de modo que o volume final é de 1,5 L. Contudo, somente solvente foi adicionado, mantend-se a massa de soluto e, portanto, o seu correspondente número de mols. Uma vez que a concentração em mol/L (M) corresponde à quantidade de matéria (número de mols, n1) de soluto dissolvida num determinado volume de solução (V), M = n1 / V. Assim,
n1 = Minicial . Vinicial = Mfinal . Vfinal
0,3 mol.L-1 . 1,0 L = Mfinal . 1,5 L
0,3 mol.L-1 . 1,0 L = Mfinal . 1,5 L
Mfinal = 0,2 mol.L-1
Observações:
1) Para os cálculos em soluções, por definição, atribui-se o índice "1" refere-se sempre ao soluto e o índice "2" sempre para o solvente, enqaunto a solução (solvente + soluto) não tem índice. Assim,
2) Para calular a normalidade deve-se considerar o conceito de equivalente-grama (E) que, por definição, consiste na massa de uma substância que reage com 8 gramas de oxigênio (http://www.infoescola.com/quimica/equivalente-grama/). Como regra prática, o equivalente-grama para:
Assim, na estrutura cristalina das substâncias questionadas no exercício, para
3) A unidade de normalidade (N) é eq/L, ou eq.L-1, também simbolizada por N (normal). Assim, por exemplo, uma solução N = 2 eq.L-1 é, em laboratório, denominada de "solução 2 N" (normal). Em física o símbolo "N" é a unidade da força em "Newtons", e em química esse símbolo é utilizado, na prática, como símbolo para a "concentração normalidade", e também para a sua "unidade".
4) Todas as substâncias com cátions amônio, NH4+, são completamente solúveis em água.
5) Uma vez que há diluição a solução final necessariamente apresentará concentração inferior do que a da solução inicial. Caso houve redução do volume da solução final, com a evaporação do solvente, haveria concentração dessa solução final, ou seja, sua concentração seria maior do que aquela da solução final. Assim,
diluição ----------> adição de solvente --------------> redução da concentração da solução final
concentração -------> remoção de solvente -------------> aumento da concentração da solução final
Espero que essas consideração lhe sejam úteis!
Abraços,
André