Misturas de soluções de mesmo soluto são realizadas no cotidiano e em laboratórios, geralmente, com a finalidade de alterarmos a concentração ou o volume da solução. Um bom exemplo é uma mistura de jarras de suco de uma mesma fruta.
Essa e outras misturas de soluções de mesmo soluto costumam ser abordadas nas questões do Enem e vestibulares com o intuito de calcularmos a concentração, volume, massa ou outras características da mistura final. Este artigo traz explicações sobre as principais propriedades relacionadas ao assunto. Leia o texto e fique por dentro de tudo. Vamos lá?
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O que é uma solução?
Uma solução é uma mistura homogênea de duas ou mais substâncias. A substância presente em maior quantidade é denominada soluto, enquanto as substâncias presentes em quantidades menores são denominadas solventes.
Essas misturas estão presentes em muitos aspectos do nosso dia a dia. Desde os remédios que usamos até as bebidas que ingerimos e o ar que respiramos, todos envolvem soluções.
As soluções podem ser classificadas de acordo com o estado físico em que se encontram em: soluções sólidas, como nas ligas metálicas; soluções líquidas, como o soro fisiológico; e soluções gasosas, como o ar que respiramos.
Veja também:
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Mistura de soluções de mesmo soluto
Em uma mistura de soluções de mesmo soluto, as substâncias envolvidas serão as mesmas, por isso não há reações químicas. No entanto, a concentração do soluto pode sofrer alterações, caso as soluções envolvidas na mistura apresentem concentrações iniciais distintas.
Dessa maneira, a massa total do soluto será igual à soma dos conteúdos de soluto presentes nas soluções iniciais. Esse é o princípio fundamental da conservação da massa, válido desde que não haja reação química ou perda de material. Por conseguinte, a mesma relação é válida para o número de mols e, quase sempre, para o volume.
Casos particulares de mistura de soluções de mesmo soluto
Volumes não aditivos
Quando misturamos duas ou mais soluções que contêm o mesmo soluto, estamos unindo substâncias que já estão dissolvidas em solvente, normalmente a água. Em muitos exercícios de química para vestibular, a simplificação é válida: soma-se os volumes diretamente.
No entanto, na prática, pode acontecer de o volume final ser menor que a soma dos volumes. Esse fenômeno se chama contração de volume, e ocorre por causa das interações entre as partículas dos líquidos envolvidos.
Soluções com concentrações muito diferentes
É importante entender que, quando misturamos uma solução muito concentrada com uma muito diluída, a concentração final ficará entre as duas — mais próxima daquela presente em maior volume.
Concentração das soluções
Quando há a mistura de soluções de mesmo soluto, as concentrações finais podem ter alterações importantes. Nesses casos, o cálculo da concentração pode ser realizado de diversas maneiras, dependendo das grandezas utilizadas na questão. Veja, abaixo, um resumo dos principais tipos de concentração:
- Concentração comum ou concentração em massa: razão entre a massa soluto e o volume da solução (g/L).
- C = m1/V = massa do soluto/volume da solução
- Concentração molar ou molaridade: razão entre a quantidade mols de soluto e o volume da solução (mol/L).
- M = n1/V = número de mols do soluto/volume da solução
- Título ou porcentagem em massa: razão entre a massa do soluto e a massa da solução, esse valor pode ser multiplicado por 100 para descobrirmos o percentual de soluto (em massa) presente na solução.
- % (m/m) = m1/m x 100 = (massa de soluto) / (massa de solução) x 100
Fórmula da concentração comum (ou concentração em massa) de misturas de soluções de mesmo soluto
Para descobrirmos a fórmula da concentração finais de misturas de soluções de mesmo soluto, devemos levar em consideração o princípio da conservação da massa do soluto:
mf = m1 + m2
Com isso, podemos deduzir as fórmulas da concentração comum (concentração em massa) da mistura final.
Sabendo que:
m1 + m2 = mf
e
C = m/V → m = C·V
Substituindo m por C·V:
C1 · V1 + C2 · V2 = Cf · Vf
- C1 e V1: concentração comum e volume da 1ª solução;
- C2 e V2: concentração comum e volume da 2ª solução; e
- Cf e Vf: concentração comum e volume da solução final.
Fórmula da concentração molar de misturas de soluções de mesmo soluto
Sabendo que o número de mols de soluto final será igual à soma do número de mols de soluto das soluções iniciais:
n1 + n2 = nf
e
M = n/V → n = M·V
e substituindo n por M·V, temos:
M1 · V1 + M2 · V2 = Mf · Vf
- M1 e V1: concentração molar e volume da 1ª solução;
- M2 e V2: concentração molar e volume da 2ª solução; e
- Mf e Vf: concentração molar e volume da solução final.
Fórmula do título em massa de misturas de soluções de mesmo soluto
Perceba que o volume final será igual à soma dos volumes iniciais. Com isso, podemos encontrar uma fórmula para o título ou porcentagem em massa da mistura final.
Sabemos que:
mf = m1 + m2
e
τ = msoluto/msolução
Substituindo “msoluto” por “τ · msolução“, temos:
τ1 · m1 + τ2 · m2 = τf · mf
- τ1 e m1: título em massa e massa da 1ª solução;
- τ2 e m2: título em massa e massa da 2ª solução; e
- τf e mf: título em massa e massa da solução final.
Importante: Observe que, na fórmula do título em massa final, utilizamos a massa da solução e não a massa do solvente.
Aplicações das misturas de soluções de mesmo soluto
Dosagem de princípios ativos
Muitas vezes, é necessário preparar uma solução com uma concentração exata do princípio ativo (como paracetamol ou antibióticos). Isso pode ser feito misturando soluções com concentrações diferentes, para ajustar a dose ideal para um paciente ou lote.
Mistura de sucos
Ao misturar sucos de mesma fruta com diferentes concentrações, você está aplicando a lógica de misturas de soluções de mesmo soluto.
Soluções de limpeza
Produtos de limpeza como desinfetantes e água sanitária muitas vezes precisam ser diluídos para uso. Às vezes, misturam-se produtos com diferentes concentrações para obter uma força intermediária.
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Já vimos como as misturas de soluções de mesmo soluto possuem diversos desdobramentos que podem ser assuntos das questões do Enem e vestibulares. Porém, são muitos detalhes e pode ter ficado alguma dúvida. Assista à aula gratuita abaixo, do professor Guilherme Alves, para compreender melhor o tema:
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