Soluções: características, tipos de concentração, diluição, mistura, titulação e soluções coloidais

O que são soluções?

As misturas de substâncias estão presentes ao nosso redor por toda natureza, seja na forma de misturas homogêneas ou heterogêneas. As misturas homogêneas, aquelas formadas por uma única fase podem ser também chamadas de soluções químicas. As soluções podem ter diferentes propriedades, contudo são formadas por dois componentes principais: o soluto e o solvente.

Solvente: Componente em maior quantidade que irá dissolver o soluto

Soluto: Componente em menor quantidade que será dissolvido pelo solvente

Características das soluções

Quais as características das soluções?

As soluções, por serem misturas homogêneas, possuem uma grande uniformidade, isto é, praticamente todos os pontos da solução apresentam a mesma composição. Outra característica importante das soluções é quanto ao tamanho das partículas do soluto. Nas soluções verdadeiras, as partículas do soluto não são maiores que um nanômetro (1 nm) fazendo com que elas se tornem imperceptíveis a olho nu.

Salienta-se que as soluções podem ser encontradas no estado gasoso, líquido e sólido.

Solução gasosa  → Ar atmosférico

Solução líquida   → Água + Sal de cozinha

Solução sólida    → Ligas metálicas

Tipos de soluções

As soluções podem ser divididas conforme a quantidade de soluto presente no sistema. Antes de classificarmos é de suma importância conhecer o conceito de coeficiente de solubilidade. A quantidade da massa de soluto a ser dissolvida por uma porção determinada de soluto e a uma temperatura constante é chamada de coeficiente de solubilidade e essa propriedade é usada para se entender quais os tipos de soluções:

Solução insaturada: solução formada quando a quantidade de soluto é inferior ao coeficiente de solubilidade dentro das mesmas condições de temperatura.

Solução saturada: solução em que a quantidade de soluto é equivalente ao coeficiente de solubilidade dentro das mesmas condições de temperatura.

Solução supersaturada: solução formada ao ter quantidades de soluto maiores que o valor do coeficiente de solubilidade. Essas soluções são extremamente instáveis e só são formadas mediante aquecimento da solução seguido de um resfriamento lento. 

Concentração das soluções

Sabendo que as soluções apresentam em sua composição soluto e solvente, em muitos casos torna-se importante estabelecer uma relação quantitativa entre esses componentes. Essa relação recebe o nome de concentração e pode ser atribuída de diferentes maneiras. Abaixo é mostrado quais os tipos de concentração mais importantes:

Concentração comum (C): É a concentração calculada a partir da razão entre a massa do soluto (m1) e o volume da solução (V).

O volume da solução é o somatório do volume do solvente e o volume do soluto. As unidades mais usuais para a concentração comum são a g/mL , g/L e a Kg/L.

Molaridade (ɱ): Também conhecida como concentração molar, a molaridade é dada pela razão entre o número de mols do soluto (n1) e do volume da solução (V)

A unidade usada na molaridade é o mol/L

Título (𝛕): É a concentração estabelecida pela razão entre a massa do soluto e a massa da solução.

A massa da solução é equivalente ao somatório da massa do soluto e do solvente.

Fração Molar (X): É a razão entre o número de mols de um dos componentes e o número de mols da solução. Desse modo, é possível calcular a fração molar do soluto e a fração molar do solvente. 

Por ser calculada através da divisão entre numerador e denominador com a mesma unidade, a fração molar é dita adimensional.

Normalidade (ɳ): É a razão entre o equivalente-grama do soluto e o volume da solução:

Diluição das soluções

O que é diluição? 

A diluição é o processo de diminuição da concentração de uma solução através da adição de solvente.

Sabendo que a solução já apresentava inicialmente 1000 mL, então é necessário acrescentar 1000 mL de água.

Titulação das soluções

O que é titulação?

A titulação é uma técnica bastante usada em laboratório para determinar a concentração de uma solução através de uma reação química. Para realização de uma titulação é necessário conhecer um dos componentes da reação (titulante) e recorrer a uma bureta, um erlenmeyer, suportes e um indicador. Ao iniciar o gotejamento do titulante sobre o titulado com o indicador (solução que se deseja conhecer a concentração) não muda sua cor, contudo ao atingir o ponto de equivalência a concentração do titulante se iguala com a do titulado:

No ponto de equivalência:

Soluções Coloidais

O que é solução coloidal?

São soluções que apresentam partículas que variam de tamanho entre 1 a 100 nm. Os principais de tipos de coloides são:

aerossóis: Solução coloidal onde um sólido ou líquido é disperso em gás

Exemplo: Fumaça

Emulsão: Consiste em uma solução coloidal de dois líquidos

Exemplo: Maionese

Espuma: Solução coloidal onde um gás é disperso em um líquido

Exemplo: Espuma de fazer barba

Gel: Solução coloidal onde um líquido é disperso em um sólido

Exemplo: Geleia

Soluções químicas no ENEM

As soluções químicas no Enem são bastante cobradas principalmente na análise quantitativa, isto é, conhecimento dos tipos de concentrações e seus cálculos. 

A cafeína é um alcalóide, identificado como 1,3,7-trimetilxantina (massa molar igual a 194 g/mol), cuja estrutura química contém uma unidade de purina, conforme representado. Esse alcalóide é encontrado em abundância nas sementes de café e nas folhas de chá-verde. Uma xícara de café contém, em média, 80 mg de cafeína.

Considerando que a xícara descrita contém um volume de 200 mL de café, a concentração, em mol/L, de cafeína nessa xícara é mais próxima de:

a) 0,0004.

b) 0,002.

c) 0,4.

d) 2.

e) 4