A mistura de soluções do mesmo soluto é comum, seja no laboratório, seja no cotidiano, ocorrendo sem reação química. Entender esse processo ajuda a compreender como a concentração muda quando volumes distintos são reunidos.
Esse conteúdo exige domínio de conceitos como concentração química, formando a base para a diluição e preparo de soluções. Apesar de simples, é muito aplicado e aparece em questões que avaliam raciocínio proporcional, interpretação de dados e gráficos.
Nesse texto, você vai entender como ocorrem misturas de soluções do mesmo soluto, calcular a concentração final usando princípios de conservação e aplicações práticas. Acompanhe abaixo.
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Mistura de soluções
A mistura de soluções significa a junção de dois ou mais sistemas homogêneos que contêm o mesmo soluto dissolvido, porém em concentrações ou volumes diferentes. O ponto chave é a não ocorrência de reação química entre as soluções.
Um exemplo simples é misturar uma solução de 200ml de H2O e 10 g de NaCl com outra de 100 ml de H2O e 7 g de NaCl. Assim, estamos tratando de um processo puramente físico, onde o soluto e o solvente apenas se redistribuem no novo volume total.
Essa característica permite aplicar diretamente os princípios de conservação, sem preocupação com consumo de reagentes ou formação de produtos. Logo, o objetivo principal desse tipo de problema é determinar a concentração final da solução resultante.
Princípio fundamental: conservação de soluto e volume
Por não existir reação na mistura, a quantidade de soluto final é a soma das quantidades que estavam presentes em cada solução inicial. Logo, a ideia central que governa todos os cálculos é a conservação da quantidade de soluto.
Assim:
- A massa total (para concentração em massa) ou o número total de mols (para molaridade) é obtido pela soma das quantidades de cada solução; e
- Em nível de Ensino Médio, assumimos a aditividade de volumes, ou seja:
Vtotal = Va + Vb + ⋯
Essa aproximação funciona muito bem para as misturas mais comuns vistas em vestibulares.
Cálculo da concentração final em massa
Para concentração em massa, usamos:
Onde:
- C é a concentração em g/L;
- m1 é a massa do soluto; e
- V é o volume da solução.
Ao misturar soluções diferentes do mesmo soluto, a massa total do soluto é:
mtotal = m1a + m1b + ⋯
E o volume total:
Vtotal = Va + Vb + ⋯
Logo, a concentração final será:
Para trabalhar diretamente com as concentrações iniciais e volumes, podemos usar a forma derivada:
Essa expressão é extremamente prática e é a mais utilizada em provas.
Cálculo da concentração molar final (molaridade)
Para molaridade, usamos:
Onde:
- M é a molaridade (mol/L);
- n é o número de mols do soluto; e
- V é o volume da solução (em litros).
Ao misturar soluções do mesmo soluto, o número total de mols é:
ntotal = na + nb + ⋯
E novamente:
Vtotal = Va + Vb + ⋯
Assim, a molaridade final segue:
Podemos usar diretamente as molaridades iniciais:
Observe como essa fórmula é estruturalmente idêntica à da concentração em massa. Isso facilita muito a memorização.
Mistura envolvendo mais de duas soluções
Ao trabalhar com mais de duas soluções, nada muda, independentemente de soluções utilizadas. Assim, basta somar todas as quantidades de soluto (em massa ou em mols) e somar todos os volumes envolvidos.
Com esses valores calculados em seguida, basta aplicar a fórmula geral para determinar a concentração final:
Ou
Casos especiais e variações importantes
Entre os casos especiais destacam-se situações que exigem adaptações nos cálculos, como a diluição e a mistura de soluções com unidades de concentração diferentes. Observe:
Mistura de uma solução com água (diluição)
Na diluição, adiciona-se apenas água à solução. Como a água não possui soluto, ela aumenta o volume total enquanto a quantidade de soluto permanece inalterada. Assim:
É igualmente uma aplicação direta da fórmula geral de mistura.
Mistura com unidades diferentes
Se duas soluções forem dadas em unidades diferentes, como, por exemplo, uma em g/L e outra em mg/mL, é indispensável converter tudo para a mesma unidade antes de calcular.
A forma mais segura nos vestibulares é transformar cada concentração em massa ou em mols, somar os valores correspondentes e só então aplicar a fórmula geral da mistura.
Representação Gráfica
Gráficos podem ser usados em duas abordagens:
Gráfico de concentração x volume
Mostra como a concentração varia à medida que os volumes de diferentes soluções são misturados.
O gráfico de dispersão apresenta a concentração (C) no eixo vertical e o volume (V) no eixo horizontal para cada solução envolvida, assim:
- A Solução 1 (1,0 M) é a mais concentrada, embora possua o menor volume (0,05 L);
- Solução 2 (0,5 M) apresenta menor concentração, porém maior volume (0,10 L); e
- A mistura final aparece no volume total de 0,15 L, com concentração intermediária de 0,667 M, refletindo a média ponderada entre as soluções misturadas.
Gráfico de quantidade de soluto x volume
Ajuda a visualizar a proporcionalidade entre a massa/mols e o volume final.
Este gráfico de dispersão apresenta a quantidade de soluto (n, em mol) no eixo vertical e o volume (V, em litros) no eixo horizontal. As soluções 1 e 2 possuem o mesmo número de mols (0,05 mol), mas volumes e concentrações diferentes, motivo pelo qual aparecem alinhadas horizontalmente.
A mistura final demonstra o princípio da aditividade: o volume total (0,150 L) resulta da soma dos volumes iniciais, e a quantidade total de soluto (0,10 mol) corresponde à soma das quantidades das duas soluções.
A linha contínua em azul indica que a concentração (C = n/V) corresponde à inclinação do ponto em relação à origem. A posição da Mistura Final reflete uma inclinação intermediária entre as das soluções 1 e 2.
Aplicações práticas e contextualização
As misturas de soluções fazem parte do cotidiano de diversos profissionais e aparecem em múltiplos cenários práticos:
- Laboratório: preparo de soluções intermediárias a partir de soluções-estoque, garantindo concentrações específicas para experimentos químicos, análises e calibrações;
- Indústria: controle rigoroso de salinidade, acidez e concentração de reagentes em processos produtivos, assegurando qualidade e segurança em produtos químicos, alimentos e cosméticos;
- Tratamento de água: ajustes precisos na concentração de cloro, fluoretos e outros agentes, permitindo manter a potabilidade e a segurança da água distribuída à população; e
- Medicina e enfermagem: realização de diluições e misturas de soro fisiológico, soluções de glicose e medicamentos intravenosos, garantindo doses corretas e seguras para cada paciente.
Passo a passo para resolução de questões
Para resolver problemas envolvendo mistura, siga este passo a passo:
1. Identifique corretamente os dados
- Concentrações (massa ou molaridade)
- Volumes
- Natureza do soluto (mesmo soluto = pode misturar!)
2. Escolha a fórmula adequada
Se as concentrações e volumes são fornecidos diretamente, use:
Ou a análoga para molaridade.
3. Cuidado com unidades
- g/L × L → resulta em gramas
- mol/L × L → resulta em mols
4. Mistura + Diluição
Questões podem combinar:
- Mistura de soluções;
- Diluição final; e
- Mudança de unidades.
5. Análises gráficas
Sempre interprete:
- Tendência da concentração; e
- Relação direta entre volume misturado e variação da concentração final.
Questão do vestibular sobre mistura de soluções do mesmo soluto
UNIFENAS 2016
Adicionando-se 600 ml de uma solução 0,25 mol/L de cloreto de cálcio a um certo volume (V) de solução 1,5 mol/L de mesmo soluto, obtém-se uma solução 1,2 mol/L. O volume (V) adicionado de solução 1,5 mol/L é de:
A) 0,1L.
B) 3,0L.
C) 2,7L.
D) 1,5L.
E) 1,9L.
Resposta:
Dados:
Solução 1:
M1=0,25 mol/L e V1=600 mL=0,6 L.
Solução 2:
M2=1,5 mol/L e V2=V.
Solução final:
Mf=1,2 mol/L e Vf=0,6+V.
Aplicando a fórmula da mistura:
Substituindo:
Multiplicando cruzado:
Isolando V:
Alternativa Correta: E
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