Exemplo:
de carbonato de sódio,
, forem dissolvidos em água suficiente para preparar
de solução, qual será a concentração molar de
? Quais serão as concentrações dos íons
? [Dados de massa molar
Passo 1
O enunciado pede duas coisas: (1) a concentração molar da solução de
preparada e (2) as concentrações dos íons
e
nessa mesma solução. \n\nDados fornecidos (vou listar exatamente o que temos):\n\n- massa de
:
\n- volume da solução preparada:
\n- massas atômicas (dados do enunciado):
,
,
\n\nA partir disso precisamos calcular: \n\n- concentração molar da espécie
, isto é
em mol·L
;\n- concentração de
, isto é
em mol·L
;\n- concentração de
, isto é
em mol·L
.\n\nNada mais foi pedido.
Passo 2
Primeiro preciso calcular a massa molar de
. Explico rapidinho o conceito: a massa molar (ou massa molecular relativa) é a soma das massas atômicas dos átomos que formam a fórmula, e tem unidade g·mol
. Cada símbolo na fórmula indica quantos átomos daquela espécie existem no composto.\n\nPara
temos dois
, um
e três
. Então a massa molar
é:\n\n
\n\nSubstituindo os valores fornecidos:\n\n
\n\nCalculo passo a passo:\n\n
\n
\n
\n\nPortanto:\n\n
Passo 3
Agora calculo o número de mols da amostra. Conceito: a quantidade de matéria em mols é a razão entre a massa da amostra e a massa molar do composto:\n\n
\n\nonde
é o número de mols,
é a massa (em g) e
é a massa molar (em g·mol
). Substituindo os valores:\n\n
\n\nFaço a divisão (mostrando a conta):\n\n
\n\nPara manter clareza, guardo esse valor com algumas casas para usar nos cálculos seguintes, e depois arredondo corretamente ao final.
Passo 4
Para achar a molaridade (concentração molar) usamos a definição: molaridade
é o número de mols do soluto por litro de solução:\n\n
\n\nonde
é em mol e
é o volume da solução em litros (L). Primeiro converto o volume dado de
para litros:\n\n
\n\nAgora substituo:\n\n
\n\nSobre algarismos significativos: a massa
tem 3 algarismos significativos, o volume
tem 4, e as massas atômicas foram dadas com 3. Portanto é sensato reportar o resultado final com 3 algarismos significativos. Arredondando:\n\n
Passo 5
Agora preciso relacionar a concentração do sal com as concentrações dos íons. Explico a dissociação: em água o carbonato de sódio totalmente se ioniza segundo a equação (assumimos dissociação completa, como é típico para sais iónicos solúveis):\n\n
\n\nIsto quer dizer que para cada
mol de
formado na solução aparecem
mols de
e
mol de
. Portanto as concentrações em mol·L
são:\n\n
\n
\n\nSubstituo o valor encontrado em
(antes do arredondamento final):\n\n
\n
\n\nArredondando ambos para 3 algarismos significativos (como justificamos no passo anterior):\n\n
\n