Soluções químicas exercícios resolvidos envolvem, principalmente, a identificação dos componentes da mistura e a aplicação correta de fórmulas de concentração, molaridade, diluição ou mistura. Para acertar as questões, é essencial observar as unidades fornecidas, converter medidas quando necessário e verificar se a grandeza pedida se refere à massa, ao volume ou à quantidade de matéria.
O estudo das soluções é frequente no ensino médio, em vestibulares e no ENEM porque está ligado a situações cotidianas: soro fisiológico, bebidas, produtos de limpeza, água do mar e medicamentos. A seguir, veja os conceitos fundamentais e resolva exemplos passo a passo.
O que são soluções químicas?
Uma solução é uma mistura homogênea formada por duas ou mais substâncias. Isso significa que ela apresenta uma única fase visível: seus componentes ficam distribuídos de maneira uniforme. Em geral, a substância presente em maior quantidade é chamada de solvente, enquanto a que se dissolve recebe o nome de soluto.
Na água com sal, por exemplo, a água costuma ser o solvente e o sal, o soluto. Porém, solvente não é sinônimo de água: há soluções gasosas, líquidas e sólidas. O ar atmosférico é uma solução gasosa; ligas metálicas, como o bronze, são exemplos de soluções sólidas.
Em problemas numéricos, é importante diferenciar massa de soluto, massa de solução e volume de solução. A massa da solução corresponde à soma das massas de seus componentes:
massa da solução = massa do soluto + massa do solvente
Uma solução pode ser diluída ou concentrada, termos que indicam comparativamente a quantidade de soluto em certa quantidade de solução. No entanto, em cálculos, é preciso usar uma medida definida de concentração, como concentração comum ou concentração em quantidade de matéria.
Grandezas e fórmulas mais usadas
Cada tipo de concentração relaciona grandezas diferentes. Antes de substituir valores em uma fórmula, identifique o que foi informado no enunciado e o que se deseja descobrir.
| Grandeza | Fórmula | Unidade usual |
|---|---|---|
| Concentração comum | C = m / V | g/L |
| Concentração em quantidade de matéria ou molaridade | M = n / V | mol/L |
| Quantidade de matéria | n = m / MM | mol |
| Título em massa | τ = m soluto / m solução | adimensional ou % |
| Densidade | d = m / V | g/mL ou g/L |
Na concentração comum, C é a concentração, m é a massa do soluto em gramas e V é o volume da solução em litros. Já na molaridade, n é a quantidade de matéria, medida em mol. Para calculá-la a partir da massa, usa-se a massa molar, indicada por MM, em g/mol.
Não confunda mililitro com litro. Como as concentrações mais cobradas são expressas por litro, a conversão será recorrente:
- 1 L corresponde a 1 000 mL;
- 100 mL correspondem a 0,100 L;
- 250 mL correspondem a 0,250 L;
- 500 mL correspondem a 0,500 L.
Quando o resultado vier em g/L, ele informa quantos gramas de soluto existem em cada litro de solução. Assim, uma solução de 20 g/L tem 20 g de soluto em 1 L de solução, ou proporcionalmente 10 g em 500 mL.
Como resolver questões de soluções
Um procedimento organizado reduz erros de unidade e de interpretação. Em vez de procurar imediatamente uma fórmula, separe os dados e determine qual grandeza descreve o problema.
- Leia o enunciado e destaque dados de massa, volume, concentração e massa molar.
- Verifique se o volume está em litros. Se não estiver, faça a conversão.
- Escreva a fórmula adequada e isole a incógnita antes de inserir números.
- Substitua os valores com suas unidades e realize o cálculo.
- Analise se o resultado tem unidade e ordem de grandeza compatíveis com a situação.
Um erro comum é usar a massa do solvente na fórmula da concentração comum. Nessa fórmula, o denominador é o volume final da solução, e não o volume de água empregado inicialmente. Em exercícios escolares simples, às vezes o enunciado informa que o volume final é igual ao volume de água. Essa aproximação só deve ser usada quando for explicitamente dada ou quando o problema a permitir.
Em cálculos de solução, a unidade não é um detalhe: ela faz parte do significado físico do resultado. Um valor numérico sem unidade está incompleto.
Exercícios resolvidos de concentração comum
Exercício 1: cálculo direto da concentração
Uma solução foi preparada dissolvendo-se 15 g de açúcar em água, obtendo-se 300 mL de solução. Determine a concentração comum em g/L.
Resolução: a fórmula é C = m / V. A massa do soluto é 15 g, mas o volume deve estar em litros: 300 mL = 0,300 L. Portanto, C = 15 / 0,300 = 50 g/L.
Resposta: a concentração da solução é de 50 g/L. Isso indica que, em cada litro dessa solução, há 50 g de açúcar.
Exercício 2: cálculo da massa do soluto
Qual massa de cloreto de sódio é necessária para preparar 750 mL de uma solução de concentração igual a 8 g/L?
Resolução: isolando a massa na expressão C = m / V, obtém-se m = C × V. Converta o volume: 750 mL = 0,750 L. Logo, m = 8 × 0,750 = 6 g.
Resposta: são necessários 6 g de cloreto de sódio. Note que a concentração é dada em g/L; por isso, a conversão de mL para L é indispensável.
Exercício 3: determinação do volume
Um laboratório dispõe de 24 g de um soluto e deseja produzir uma solução de 12 g/L. Qual deverá ser o volume final da solução?
Resolução: de C = m / V, resulta V = m / C. Assim, V = 24 / 12 = 2 L.
Resposta: o volume final deverá ser 2 L. Não se deve concluir automaticamente que esse é o volume de solvente utilizado: trata-se do volume da solução pronta.
Exercícios resolvidos de molaridade
A molaridade relaciona a quantidade de matéria do soluto ao volume da solução. Ela é especialmente útil em reações químicas, pois as equações químicas expressam proporções entre mols, não entre massas.
Exercício 4: obtenção de mols a partir da massa
Calcule a molaridade de uma solução produzida com 9,8 g de ácido sulfúrico, H₂SO₄, em volume final de 500 mL. Dados: H = 1, S = 32 e O = 16.
Resolução: primeiro, calcula-se a massa molar do H₂SO₄: 2 × 1 + 32 + 4 × 16 = 98 g/mol. Em seguida, determina-se a quantidade de matéria: n = m / MM = 9,8 / 98 = 0,1 mol. O volume é 0,500 L. Então, M = n / V = 0,1 / 0,500 = 0,20 mol/L.
Resposta: a molaridade é 0,20 mol/L, também escrita como 0,20 mol·L⁻¹.
Exercício 5: massa necessária para preparar uma solução
Que massa de hidróxido de sódio, NaOH, é necessária para preparar 200 mL de solução 0,50 mol/L? Dados: Na = 23, O = 16 e H = 1.
Resolução: a massa molar do NaOH é 23 + 16 + 1 = 40 g/mol. Primeiro, ache a quantidade de matéria: n = M × V = 0,50 × 0,200 = 0,100 mol. Depois, use m = n × MM: m = 0,100 × 40 = 4,0 g.
Resposta: devem ser pesados 4,0 g de NaOH. Em uma preparação real, esse sólido deve ser manipulado com procedimentos e equipamentos de segurança adequados, pois é corrosivo.
Diluição e mistura de soluções
Diluir uma solução é adicionar solvente sem alterar a quantidade de soluto. Por isso, a solução fica menos concentrada, mas o número de mols do soluto permanece o mesmo. A relação mais usada é:
M₁ × V₁ = M₂ × V₂
Os índices 1 e 2 representam, respectivamente, a situação inicial e a final. Os volumes precisam estar na mesma unidade; podem estar ambos em mL ou ambos em L.
Exercício 6: diluição
Um estudante tem 100 mL de uma solução de 2,0 mol/L e deseja obter uma solução de 0,50 mol/L. Qual deve ser o volume final?
Resolução: M₁V₁ = M₂V₂. Logo, 2,0 × 100 = 0,50 × V₂. Assim, V₂ = 400 mL. Como o volume inicial era 100 mL, devem ser acrescentados 300 mL de solvente.
Resposta: o volume final é 400 mL, com adição de 300 mL de água, se a água for o solvente.
Na mistura de soluções com o mesmo soluto, pode-se somar as quantidades de matéria e os volumes, desde que a questão permita essa aproximação. A concentração final será dada por M final = (n₁ + n₂) / (V₁ + V₂).
Exercício 7: mistura de soluções do mesmo soluto
Misturam-se 200 mL de uma solução de KCl 1,0 mol/L com 300 mL de outra solução de KCl 0,50 mol/L. Determine a molaridade final.
Resolução: na primeira porção, n₁ = 1,0 × 0,200 = 0,200 mol. Na segunda, n₂ = 0,50 × 0,300 = 0,150 mol. A quantidade total é 0,350 mol e o volume total é 0,500 L. Portanto, M = 0,350 / 0,500 = 0,70 mol/L.
Resposta: a solução resultante apresenta molaridade de 0,70 mol/L.
Pontos de revisão
Para resolver exercícios sobre soluções, comece sempre identificando a grandeza solicitada. Concentração comum usa massa de soluto e volume de solução; molaridade usa quantidade de matéria e volume; diluição conserva a quantidade de soluto; e mistura exige contabilizar o soluto de cada porção.
- Converta mL para L quando a unidade da concentração for g/L ou mol/L.
- Calcule a massa molar antes de transformar massa em mol.
- Use o volume final da solução nas fórmulas de concentração.
- Na diluição, a concentração diminui e a quantidade de soluto não muda.
- Escreva a unidade no resultado e confira se ela corresponde ao que foi pedido.
Ao praticar, priorize a interpretação do enunciado em conjunto com a fórmula. Esse hábito ajuda a distinguir problemas parecidos que, na verdade, pedem grandezas diferentes.
