Explicação:
Soluções são misturas homogêneas de duas ou mais substâncias. Suas partículas dispersas apresentam um diâmetro menor que 1nm. Existem soluções nos três estados físicos: sólido (como ligas metálicas), líquido (mistura de sal e água, por exemplo) e gasoso (um exemplo é o ar).
No entanto, em laboratórios químicos, a grande maioria das soluções usadas é líquida e resultante da dissolução de um soluto sólido num solvente que quase sempre é a água.
Se misturarmos duas ou mais soluções que possuem solutos diferentes pode ocorrer uma reação química entre eles e será necessário realizar vários cálculos importantes para estudar esses processos.
É possível deduzir o que ocorreu na solução final, inclusive qual a sua concentração em mol/L (concentração em quantidade de matéria ou molaridade, simbolizada nesse texto por “M”). Para tal será preciso seguir os passos abaixo:
Regras para determinar o que ocorre com misturas que reagem entre si
Vejamos um exemplo de como aplicar esses passos:
“Misturou-se 0,5 L de uma solução aquosa de ácido sulfúrico (H2SO4) de 0,1 mol/L com 0,5 L de uma solução aquosa de hidróxido de sódio (NaOH) de 0,2 mol/L. Qual a concentração da solução final? Ela é ácida, básica ou neutra?”
Para resolver esse problema vamos seguir os passos indicados anteriormente:
1º) Escrever a equação química balanceada que representa a reação que ocorreu entre as duas soluções:
1 H2SO4 + 2 NaOH → 1 Na2SO4 +2 H2O
proporção: 1 mol 2 mol 1 mol
2º) Determinar os números de mol dos solutos (n) presentes nos reagentes. Isso pode ser feito por meio da fórmula da concentração em mol/L (M):
MH2SO4 = nH2SO4 MNaOH = nNaOH
VH2SO4 VNaOH
nH2SO4 = MH2SO4 . VH2SO4 nNaOH= MNaOH . VNaOH
nH2SO4 = 0,1 mol/L . 0,5 L nNaOH= 0,2 mol/L . 0,5 L
nH2SO4 = 0,05 mol nNaOH = 0,10 mol
3º) Verificar se a quantidade de reagentes está dentro da proporção indicada pelos coeficientes da reação e ver se há ou não reagente em excesso:
1 H2SO4 + 2 NaOH → 1 Na2SO4 +2 H2O
proporção: 1 mol 2 mol 1 mol
número de
mol de solutos: 0,05 mol 0,10 mol
Observe que o número de mol dos solutos está dentro da proporção estequiométrica de 1 : 2 da equação. Portanto, não há reagente em excesso e a solução é neutra.
4º) Por meio dos coeficientes da equação é possível prever a quantidade em mol do sal formado e assim descobrir a concentração da solução final. Lembrando que o volume da solução é a soma dos volumes do ácido e da base (0,5 L + 0,5 L = 1,0 L).
1 H2SO4 + 2 NaOH → 1 Na2SO4 + 2 H2O
proporção: 1 mol 2 mol 1 mol
número de
mol de solutos: 0,05 mol 0,10 mol 0,05 mol
MNa2SO4 = nNa2SO4
Vfinal
MNa2SO4 = 0,05 mol
1,0 L
M = 0,05 mol/L
Agora imagine que misturássemos 2,0 L de uma solução aquosa de hidróxido de sódio (NaOH) de 2,5 mol/L com 3,5 L de uma solução aquosa de ácido sulfúrico (H2SO4) de 1,0 mol/L. Qual seria a concentração do sal formado? A solução continuaria neutra como no exemplo anterior?
Novamente vamos seguir os mesmos passos, mas agora iremos fazer isso mais rapidamente:
1 H2SO4 + 2 NaOH → 1 Na2SO4 +2 H2O
proporção: 1 mol 2 mol 1 mol
MH2SO4 = nH2SO4 MNaOH = nNaOH
VH2SO4 VNaOH
nH2SO4 = MH2SO4 . VH2SO4 nNaOH= MNaOH . VNaOH
nH2SO4 = 1,0 mol/L . 3,5 L nNaOH= 2,5 mol/L . 2,0 L
nH2SO4 = 3,5 mol nNaOH = 5,0 mol
1 H2SO4 + 2 NaOH → 1 Na2SO4 +2 H2O
proporção: 1 mol 2 mol 1 mol
número de
mol de solutos: 3,5 mol 5,0 mol
Observe que a proporção não está em 1 : 2. Se há 5,0 mol de hidróxido de sódio, deveria haver metade de ácido sulfúrico, isto é, 2,5 mol. Porém, há 3,5 mol, o que significa que o ácido sulfúrico está em excesso. Os 2,5 mol de H2SO4 irão reagir com 2,5 mol do NaOH, sobrando 1,0 mol de H2SO4 na solução final. Logo, a solução final será ácida.
A quantidade de Na2SO4 formado deve ser feita em relação ao NaOH, que é o reagente que não está em excesso, ou seja, ele é o reagente limitante, pois quando ele acaba, a reação para, apesar de ainda ter H2SO4.
2 mol de NaOH ------- 1 mol de Na2SO4
5 mol de NaOH ------- x
2 x = 5
x = 5/2
x = 2,5 mol de Na2SO4(aq)
Agora podemos ver a concentração em mol/L do sal na solução final:
MNa2SO4 = nNa2SO4
Vfinal
MNa2SO4 = 2,5 mol
5,5 L
M = 0,45 mol/L de Na2SO4(aq)
Podemos calcular também a concentração do H2SO4 na solução final:
MH2SO4 = nH2SO4
Vfinal
MH2SO4 = 1,0 mol
5,5 L
M = 0,18 mol/L de H2SO4(aq)
