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Uma solução é uma mistura de compostos pelos quais um deles - o soluto - é distribuído pelo outro, conhecido como solvente. O solvente é sempre o composto que forma a maior parte da mistura e, na maior parte das situações do mundo real, o solvente é a água. As propriedades de uma solução mudam com a concentração de soluto, portanto, os químicos precisam de unidades de concentração para medi-la. A unidade de concentração mais importante é a molaridade, que é o número de moles de soluto por litro de solução. Molaridade é indicada por M maiúsculo, e M em química significa o seguinte:
Molaridade (M) = (moles de soluto) ÷ (litros de solução).
Para calcular o número de moles de um soluto, você precisa de duas informações, que podem ser deduzidas de outros dados. A primeira é a fórmula química do soluto e a segunda é a massa do soluto. Você calcula a molaridade medindo o volume da solução, convertendo-o em litros e dividindo esse número no número de moles.
O que é uma toupeira?
À parte animais peludos, a toupeira é uma das unidades centrais de medição em química. É baseado no número Avogadros, que é 6,02 x 1023. Esse é o número de átomos em uma amostra de carbono-12 que pesa exatamente 12.000 gramas. O mesmo número de partículas de qualquer outro composto é uma toupeira desse composto. Uma mole de qualquer composto tem uma massa característica em gramas, que é exatamente igual à sua massa atômica em unidades de massa atômica (amu). Por exemplo, a massa atômica do hidrogênio é de 1,008 amu; portanto, uma mole de hidrogênio pesa 1,008 gramas.
Você pode procurar massas atômicas na tabela periódica e pode calcular a massa molecular de um composto com base em sua fórmula química. Depois de conhecer a massa atômica de um composto, você imediatamente conhece a massa de uma toupeira desse composto (massa molar). Se você tem uma amostra do composto em mãos, basta pesá-lo e dividir pelo peso molar para encontrar o número de moles que você possui.
Exemplo: Uma amostra de hidróxido de sódio (NaOH) pesa 32 gramas. Quantas toupeiras é essa?
Na tabela periódica, você encontra as massas atômicas de sódio, oxigênio e hidrogênio como 22.990, 15.999 e 1.008 amu, respectivamente. Arredondando para um número inteiro, suas massas molares são 23, 16 e 1 grama, respectivamente. Adicione-os para obter a massa molar do hidróxido de sódio, que resulta em 40 gramas. Divida esse número na quantidade que você tem em mãos para encontrar o número de moles:
32 g / 40 g = 0,8 moles.
Como encontrar a molaridade
Desde que você tenha uma maneira de medir a massa de um soluto, é possível calcular sua molaridade medindo o volume da solução. Tenha cuidado aqui, porque a molaridade é sempre expressa em moles / litro. Portanto, se você medir o volume em qualquer outra unidade, precisará converter em litros. Aqui estão alguns fatores de conversão que você achará úteis:
1 litro = 0,001 metros cúbicos = 1.000 mililitros = 0,264 galões americanos = 33,81 onças fluidas.
Um exemplo
Você derrama 12 gramas de sal (NaCl) em um copo contendo 20 onças de água. Qual é a molaridade do sal na solução?
Você pode resolver esse problema em três etapas fáceis:
Arredondando para uma casa decimal, a massa de uma mole de sódio (Na) é de 23,0 gramas e a de cloro (Cl) é de 35,5 gramas; portanto, uma mole de NaCl tem uma massa de 58,5 gramas. Você tem 12 gramas, o que equivale a 12 / 58,5 = 0,21 moles.
Se 33,81 onças são iguais a 1 litro, 20 onças são iguais a 20 / 33,81 = 0,59 litros.
Divida o número de moles de NaCl pelo volume da solução para obter a molaridade.
0,21 moles ÷ 0,59 litros =
0,356 M.