Após apresentar os cálculos, descreva a preparação de 500 mL de \mathrm{HNO}_{3} 0,50 \mathrm{~mol} / \mathrm{L} à partir do reagente comercial com 70,5 \%(\mathrm{~m} / \mathrm{m}) de \mathrm{HNO}_{3} e densidade 1,42 \mathrm{~g} / \mathrm{mL}. (Dado M.M. \mathrm{HNO}_{3}=60,01 \mathrm{~g} / \mathrm{mol} ).

Passo 1

O enunciado pede que a gente prepare 500\\ \mathrm{mL} de solução de \mathrm{HNO}_{3} com concentração 0,50\\ \mathrm{mol}\,\mathrm{L}^{-1}, usando o reagente comercial que tem 70,5\\ \% (m/m) de \mathrm{HNO}_{3} e densidade 1,42\\ \mathrm{g}\,\mathrm{mL}^{-1}. O dado da massa molar é M.M.(\mathrm{HNO}_{3})=60,01\\ \mathrm{g}\,\mathrm{mol}^{-1}.
Informações relevantes fornecidas:
\begin{aligned} &\text{Volume final desejado: } &&V=500\\ \mathrm{mL}=0,500\\ \mathrm{L}\\\ &\text{Concentração desejada: } &&c=0,50\\ \mathrm{mol}\,\mathrm{L}^{-1}\\\ &\text{Pureza do reagente: } &&w=70,5\\ \% \Rightarrow w=0,705\\ (\text{fração em massa})\\\ &\text{Densidade do reagente: } &&\rho=1,42\\ \mathrm{g}\,\mathrm{mL}^{-1}\\\ &\text{Massa molar: } &&M.M.=60,01\\ \mathrm{g}\,\mathrm{mol}^{-1} \end{aligned}çãçã
O que é pedido concretamente: calcular quanto (massa ou volume) do reagente comercial devo medir para obter a solução e descrever o procedimento prático de preparo (como diluir, segurança, vidraria, etc.).

Passo 2

Conceitos fundamentais que vamos usar (explicação didática):
  • Definição de molaridade: a molaridade c (ou concentração molar) é o número de mols do soluto por litro de solução. Logo, o número de mols necessários é
n = c \cdot V,
onde n está em mol, c em \mathrm{mol}\,\mathrm{L}^{-1} e V em \mathrm{L}.
  • Relação massa ↔ mol: massa do soluto m_{\text{puro}} (em g) relaciona-se com o número de mols por
m_{\text{puro}} = n \cdot M.M.,
onde M.M. é a massa molar em \mathrm{g}\,\mathrm{mol}^{-1}.
  • Percentual m/m (fração em massa): se o reagente é w em massa (por exemplo 0,705), isso significa que em 1{,}00\\ \mathrm{g} da solução comercial há w gramas do soluto puro. Assim, a massa de solução comercial necessária é
m_{\text{solução}} = \frac{m_{\text{puro}}}{w}.çã
  • Densidade: \rho relaciona massa e volume por
\rho = \frac{m_{\text{solução}}}{V_{\text{solução}}}\quad\Rightarrow\quad V_{\text{solução}}=\frac{m_{\text{solução}}}{\rho}.çãçãçãçã
  • Regras práticas de laboratório: sempre usar equipamentos adequados (pipeta/bureta para volumes precisos, balança para massa), e na diluição de ácidos concentrados acrescentar o ácido à água (nunca o contrário) para evitar respingos e aquecimento perigoso.

Passo 3

Calcular o número de mols de \mathrm{HNO}_{3} necessários usando a definição de molaridade:
n = c \cdot V.
Substituindo c=0,50\\ \mathrm{mol}\,\mathrm{L}^{-1} e V=0,500\\ \mathrm{L}:
n = 0,50 \times 0,500 = 0,250\\ \mathrm{mol}.

Passo 4

Converter o número de mols na massa de \mathrm{HNO}_{3} puro necessária usando a massa molar:
m_{\text{puro}} = n \cdot M.M. = 0,250\\ \mathrm{mol} \times 60,01\\ \mathrm{g}\,\mathrm{mol}^{-1}.
Fazendo a conta:
m_{\text{puro}} = 15,0025\\ \mathrm{g}.
Arredondando de forma razoável (dados têm poucas algarismos significativos), usaremos m_{\text{puro}}\approx 15{,}00\\ \mathrm{g}.

Passo 5

Calcular a massa da solução comercial necessária usando a fração em massa w=0,705:
m_{\text{solução}} = \frac{m_{\text{puro}}}{w} = \frac{15{,}0025\\ \mathrm{g}}{0,705}.çã
Fazendo a conta:
m_{\text{solução}} \approx 21{,}277\\ \mathrm{g}.çã

Passo 6

Converter a massa da solução comercial no volume dessa solução usando a densidade \rho=1{,}42\\ \mathrm{g}\,\mathrm{mL}^{-1}:
V_{\text{solução}} = \frac{m_{\text{solução}}}{\rho} = \frac{21{,}277\\ \mathrm{g}}{1{,}42\\ \mathrm{g}\,\mathrm{mL}^{-1}}.çãçã
Fazendo a conta:
V_{\text{solução}} \approx 14{,}98\\ \mathrm{mL}.çã
Arredondando de modo compatível com a precisão prática (vidraria típica), podemos dizer V_{\text{solução}}\approx 15{,}0\\ \mathrm{mL}çã.

Passo 7

Comentários sobre algarismos significativos e arredondamento:
  • A densidade 1{,}42\\ \mathrm{g}\,\mathrm{mL}^{-1} tem três algarismos significativos; a pureza 70{,}5\\ \% tem três; logo o resultado final em volume prático deve ser dado com três algarismos significativos, i.e. 15{,}0\\ \mathrm{mL}.
  • Em laboratório, é prático e seguro medir 15{,}0\\ \mathrm{mL} da solução concentrada usando uma pipeta volumétrica de 10\\ \mathrm{mL} + uma micropipeta ou uma proveta calibrada, ou simplesmente uma pipeta volumétrica de 25\\ \mathrm{mL} ajustada para 15{,}0\\ \mathrm{mL} se disponível — a medida deve ser precisa.

Passo 8

Procedimento prático de preparo (passo a passo, com segurança):
  1. Equipamento e EPI: jaleco, óculos de segurança, luvas resistentes a ácidos, capela/ exaustor. Vidraria: proveta ou pipeta volumétrica para medir 15{,}0\\ \mathrm{mL} do ácido concentrado, balão volumétrico de 500\\ \mathrm{mL} (preferível) ou béquer + proveta para completar até 500\\ \mathrm{mL}, funil de plástico/resistente a ácidos, bastão de vidro.
  2. Medida do ácido concentrado: coloque a proveta ou pipeta na capela. Meça cuidadosamente 15{,}0\\ \mathrm{mL} de solução comercial de \mathrm{HNO}_{3} (70,5% m/m, \rho=1{,}42\\ \mathrm{g}\,\mathrm{mL}^{-1}). Se usar pipeta volumétrica, descarte o excesso e transfira para o balão volumétrico.
  3. Diluição: coloque aproximadamente metade do volume final desejado de água destilada (por exemplo 200\\ \mathrm{mL} de água) no balão volumétrico de 500\\ \mathrm{mL}. Com a balança? Não é necessário aqui se for usar balão volumétrico; use água destilada à temperatura ambiente.
  4. Adicione o ácido à água lentamente e com agitação: transfira os 15{,}0\\ \mathrm{mL} do ácido concentrado para a água (nunca o contrário). Agite o balão com movimentos suaves ou mexa com bastão de vidro através da tampa. Isso evita respingos e o aquecimento súbito.
  5. Após resfriar (se houver aquecimento perceptível), complete o volume até a marca de 500\\ \mathrm{mL} com água destilada, sempre com o balão apoiado e observado no menisco.
  6. Homogeneização: tampe e inverta várias vezes o balão para garantir mistura homogênea.
  7. Rotulação: identifique o frasco com o nome da solução ( \mathrm{HNO}_{3}\\\ 0,50\\ \mathrm{mol}\,\mathrm{L}^{-1}), data, concentração, riscos e responsável.
  8. Descarte e limpeza: resíduos de ácidos devem ser neutralizados conforme normas do laboratório. Lave vidraria com muita água após uso.
    Dica prática amigável: se não tiver pipeta exata de 15{,}0\\ \mathrm{mL}, use uma pipeta de 10\\ \mathrm{mL} + uma de 5\\ \mathrm{mL} ou uma proveta de boa precisão; quanto mais precisa a medição do ácido concentrado, mais precisa será a solução final.

Resposta

Massa de \mathrm{HNO}_{3} puro necessária: 15{,}00\\ \mathrm{g}
Massa da solução comercial necessária: 21{,}28\\ \mathrm{g} (aprox.)
Volume da solução comercial a pipetar: 15{,}0\\ \mathrm{mL}

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