A potassa comercial é constituída de hidróxido de potássio, KOH, e impurezas inertes. Uma amostra de potassa com massa de 8,3334 \mathrm{~g} foi dissolvida com água pura em balão volumétrico de 500,0 \mathrm{~mL}. A um volume de 25,00 \mathrm{~mL} desta solução foi adicionado 0,5010 \mathrm{~g} de ácido sulfúrico, \mathrm{H}_{2} \mathrm{SO}_{4} (eq. 1). O excesso de \mathrm{H}_{2} \mathrm{SO}_{4} reagiu exatamente com 40,92 \mathrm{~mL} de hidróxido de sódio, \mathrm{NaOH}, 0,1003 \mathrm{~mol} \mathrm{~L}^{-1} (eq. 2).
\begin{aligned} & 2 \mathrm{KOH}(\mathrm{aq})+\mathrm{H}_{2} \mathrm{SO}_{4}(\mathrm{aq}) \rightarrow \mathrm{K}_{2} \mathrm{SO}_{4}(\mathrm{aq})+2 \mathrm{H}_{2} \mathrm{O}(\mathrm{I}) \\\ & 2 \mathrm{NaOH}(\mathrm{aq})+\mathrm{H}_{2} \mathrm{SO}_{4}(\mathrm{aq}) \rightarrow \mathrm{Na}_{2} \mathrm{SO}_{4}(\mathrm{aq})+2 \mathrm{H}_{2} \mathrm{O}(\mathrm{l}) \end{aligned}
Em um laboratório, encontrou-se uma solução de \mathrm{H}_{2} \mathrm{SO}_{4} com densidade 1,16 \mathrm{~g} \mathrm{~mL}^{-1}. Neste caso, podemos afirmar que \mathrm{g} \mathrm{mL}^{-1}, refere-se a uma unidade de concentração? Justifique a sua resposta.

Passo 1

O enunciado dá a informação experimental: foi encontrada uma solução de \mathrm{H}_2\mathrm{SO}_4 cuja densidade é \;1{,}16\\ \mathrm{g\;mL^{-1}}. A pergunta é: podemos afirmar que \mathrm{g\;mL^{-1}} refere‑se a uma unidade de concentração? É preciso justificar a resposta.

Passo 2

Primeiro vamos definir claramente o que é densidade. A densidade \rho de uma solução é a razão entre a massa total da solução e o volume total da solução:
\rho=\frac{m_{\text{solução}}}{V_{\text{solução}}}.çãçã
As unidades naturais de \rho podem ser \mathrm{g\;mL^{-1}} ou \mathrm{g\;L^{-1}}. Assim, dizer que a solução tem \rho=1{,}16\\ \mathrm{g\;mL^{-1}} significa que 1\\ \mathrm{mL} dessa solução pesa 1{,}16\\ \mathrm{g}.

Passo 3

Agora vamos definir o que normalmente chamamos de “concentração”. Existem várias grandezas que medem concentração; as mais comuns são:
  • concentração em massa (ou concentração mássica): c_m=\dfrac{m_{\text{soluto}}}{V_{\text{solução}}}çã, cuja unidade pode ser \mathrm{g\;mL^{-1}} ou \mathrm{g\;L^{-1}};
  • molaridade (concentração molar): C=\dfrac{n_{\text{soluto}}}{V_{\text{solução}}}çã, unidade \mathrm{mol\;L^{-1}};
  • fração mássica (ou percentagem em massa): w=\dfrac{m_{\text{soluto}}}{m_{\text{solução}}}çã (adimensional, frequentemente dada em \% w/w).
    Repare que a unidade \mathrm{g\;mL^{-1}} é perfeitamente compatível com a definição de concentração em massa c_m.

Passo 4

Então: \mathrm{g\;mL^{-1}} pode ser sim uma unidade de concentração — especificamente da concentração em massa c_m. Porém, atenção importante à interpretação prática: a densidade \rho que foi informada é a massa da solução por volume da solução, não a massa do soluto por volume. Em outras palavras:
\rho=\frac{m_{\text{soluto}}+m_{\text{solvente}}}{V_{\text{solução}}},çã
enquanto
c_m=\frac{m_{\text{soluto}}}{V_{\text{solução}}}.çã
Sem informação adicional (por exemplo, a percentagem em massa de \mathrm{H}_2\mathrm{SO}_4 na solução ou a molaridade), o valor \rho=1{,}16\\ \mathrm{g\;mL^{-1}} NÃO permite saber quantos gramas de \mathrm{H}_2\mathrm{SO}_4 existem por mL. Um exemplo simples: água pura tem \rho\approx1{,}00\\ \mathrm{g\;mL^{-1}} mas concentração de soluto pode ser zero; portanto densidade por si só não informa a concentração do soluto.

Passo 5

Se, por outro lado, a informação fornecida fosse explicitamente “concentração em massa = 1{,}16\\ \mathrm{g\;mL^{-1}} de \mathrm{H}_2\mathrm{SO}_4”, aí sim \mathrm{g\;mL^{-1}} seria a unidade de concentração e significaria que cada mL de solução contém 1{,}16\\ \mathrm{g} de soluto. Na prática experimental, para converter densidade + fração mássica em molaridade usa‑se a fórmula
\text{massa de soluto por L} = 1000\cdot \rho \cdot w
e então
\text{molaridade} = \frac{1000\cdot \rho \cdot w}{M_{\text{molar do soluto}}}.
Mas isto exige conhecer w (fração mássica) além de \rho.

Passo 6

Resumo didático e direto para a prova: a unidade \mathrm{g\;mL^{-1}} pode ser usada para expressar uma concentração em massa, mas o número dado no enunciado ( \rho=1{,}16\\ \mathrm{g\;mL^{-1}}) é a densidade da solução (massa total por volume) e não é, por si só, a concentração do \mathrm{H}_2\mathrm{SO}_4. Para obter a concentração do ácido é necessário mais um dado (por exemplo a percentagem em massa ou a molaridade).

Resposta

Não necessariamente. \mathrm{g\;mL^{-1}} pode ser unidade de concentração em massa, mas \;1{,}16\\ \mathrm{g\;mL^{-1}} dado no enunciado refere‑se à densidade da solução (massa total por volume) e, sem informação adicional (como a fração mássica de \mathrm{H}_2\mathrm{SO}_4 ou a molaridade), não permite determinar a concentração do ácido.

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