Calculadora de concentração de soluções

Uma solução é uma mistura homogénea: o soluto (sal) dissolvido molécula a molécula no solvente (água). A concentração responde à única pergunta que então importa quimicamente — quão apinhada está? — porque as reações ocorrem partícula a partícula, e uma solução apinhada reage a um ritmo diferente de uma solução diluída. Cada unidade de concentração já inventada é apenas uma fração: algo-por-algo. Leia com atenção os dois “algos” e nenhuma unidade o surpreenderá.

A molaridade (M) é o número de moles de soluto por litro de solução — a ferramenta de trabalho do laboratório, porque as pipetas e os balões volumétricos medem volume. A sua fraqueza: o volume dilata com a temperatura, pelo que 1,0000 M a 20 °C não é 1,0000 M a 40 °C. A molalidade (m) divide por quilogramas de solvente, que o calor não altera — razão pela qual o trabalho coligativo (abaixamento do ponto de congelação, elevação do ponto de ebulição) a exige. A normalidade (N) conta equivalentes por litro em vez de moles: uma mole de H₂SO₄ fornece dois equivalentes ácidos, pelo que 0,5 M de H₂SO₄ é 1 N — o campo de equivalentes do painel (H₂SO₄ = 2, HCl = 1, H₃PO₄ = 3) é exatamente essa conversão. Para preparar 1 L de NaCl 0,1 M: pese 5,844 g, dissolva em menos de um litro e depois complete exatamente 1,000 L num balão volumétrico — o volume final, e não a água adicionada.

Diluir acrescenta solvente, nunca soluto, pelo que as moles se conservam: C₁V₁ = C₂V₂ é apenas “moles antes = moles depois” com o volume dividido. O exemplo do painel de Diluição: solução-mãe de 10 M, 50 mL retirados, diluídos até 250 mL — o aumento de volume de cinco vezes reduz a concentração exatamente cinco vezes, C₂ = 2,0000 M com um fator de diluição de 5,0×. A mesma contabilidade, feita ao contrário, diz quanta solução-mãe medir para uma concentração-alvo — o pão nosso de cada dia na preparação de tampões.

As percentagens de solução são razões por cem, em três variantes que nunca se devem confundir: m/v (gramas de sólido por 100 mL de solução — o padrão nos laboratórios de biologia), v/v (mL por 100 mL, usado para líquidos em líquidos, como o etanol) e m/m (gramas por 100 g, imune à contração de volume). O exemplo do painel de percentagens: 5 g dissolvidos até 100 mL dão 5% (m/v) = 50 g/L. Para soluções aquosas muito diluídas, as PPM assumem o controlo — definidas para a água como mg/L, porque um litro de solução diluída pesa essencialmente um quilograma. O painel de PPM converte um exemplo em todas as unidades: 1 ppm = 1000 ppb = 10⁶ ppt = 0,0001% = 1 mg/L.

As concentrações enunciam-se em moles, mas as balanças e os frascos falam em gramas, e a tradução entre ambas é a massa molar. O NaCl pesa 58,440 g/mol (o painel calcula-o a partir das mesmas massas atómicas da página Massa molar), pelo que dissolver 58,440 g e completar até exatamente 1 L dá 1,0000 M — essa é toda a receita de uma solução padrão. O painel de Molaridade aceita uma fórmula (massa calculada pelo analisador integrado) ou uma massa simples, e depois apresenta lado a lado as moles, a molaridade, a normalidade ou as ppm.

• M e m são a mesma unidade. Litro de solução versus quilograma de solvente: para a água diluída à temperatura ambiente, quase coincidem, e é precisamente por isso que o painel assinala a sua molalidade como uma aproximação.
• PPM significa a mesma coisa em todo o lado. mg/L é um atalho específico da água. Em misturas gasosas e em sólidos, ppm é estritamente uma razão massa/massa (ou mole/mole).
• Diluir altera a quantidade de soluto. Altera apenas a concentração. Os 50 mL de solução-mãe a 10 M e os 250 mL de produto a 2 M do exemplo contêm exatamente as mesmas 0,50 mol.
• Os volumes são aditivos. 50 mL de etanol + 50 mL de água dão cerca de 97 mL — a mistura contrai-se. É por isso que as percentagens v/v especificam “perfazer até ao volume” em vez de “adicionar”.

Ferramentas relacionadas: Massa molar (o tradutor gramas↔moles), Balanceador de equações (estequiometria sobre estas moles) e Ácido-base (onde as concentrações se tornam pH).