Quantos mL de HCl solução estoque de HCl a
a
são necessários para o preparo de
de uma solução a
ppm de Cl-? Qual a concentração em molar da solução estoque? Qual a concentração molar, milimolar, normal e em g/L da solução final?
Normal
Passo 1
O enunciado pede três coisas principais:
- Quantos mL da solução estoque de HCl a
(a ) são necessários para preparar de uma solução cuja concentração em é . - Qual a concentração molar da solução estoque.
- Quais as concentrações da solução final em molar, milimolar, normal e em
.
Informações fornecidas e convenções que vou usar (tiradas do enunciado):
- Volume da solução final:
. - Concentração desejada de
: . - Composição da solução estoque:
em massa de HCl (isto é, de HCl por de solução). - Massas atômicas:
, . - Observação importante: para converter
em massa para molaridade é necessário usar a densidade da solução estoque. Vou adotar a densidade típica para HCl a , igual a (isto corresponde a de solução por litro). Essa é uma tabela padrão para soluções comerciais diluídas de HCl; sem essa densidade não se pode passar de (m/m) para mol/L. Vou explicitar quando essa densidade for usada.
Passo 2
Entendendo o que significa
e convertendo para uma unidade útil.
- Em química analítica,
normalmente significa de soluto por de solução (assumindo densidade próxima de ), portanto:
- Aqui o enunciado especifica
em ppm, logo a massa de cloreto desejada na solução final é de por litro de solução final.
Passo 3
Converter a massa de
por litro em molaridade de
.
- Massa molar do íon
é igual à massa atômica do cloro:
- Moles de
por litro:
- Cada mol de HCl gera 1 mol de
em solução aquosa (HCl é monoprotico e fornece um por molécula), portanto a molaridade de HCl desejada na solução final é igual à molaridade de :
Explicação didática rápida: molaridade (
) é o número de mols do soluto por litro de solução. Para passar de massa em gramas para mols divide-se pela massa molar.
Passo 4
Obter as demais concentrações da solução final (a partir de
).
- Concentração em milimolar (
):
(porque
).
- Normalidade para HCl: HCl é ácido monoprotico, então a normalidade é igual à molaridade:
- Concentração em
de HCl (não do íon Cl-, agora considerando a massa da molécula HCl).
Massa molar do HCl:
Então:
Comentário didático: atenção ao que se pede em g/L — se o enunciado dá ppm de
e depois pede g/L sem especificar soluto, é mais consistente reportar a g/L do soluto (aqui HCl). Por isso calculei g/L de HCl.
Passo 5
Calcular a molaridade da solução estoque (a partir de
m/m e da densidade adotada).
- Definição:
(m/m) significa de HCl por de solução. - Usando a densidade adotada
temos a massa de 1 litro (1000 mL) de solução:
- Massa de HCl contida em 1 L de solução estoque:
- Moles de HCl por litro (molaridade do estoque):
Didática: para passar de
m/m a mol/L é necessário converter a fração em massa para massa por volume usando a densidade da solução; em seguida divide-se pela massa molar.
Passo 6
Calcular o volume da solução estoque necessário para fornecer a quantidade de HCl exigida.
- Primeiro calcular quantos mols de HCl são necessários para preparar
da solução final:
- Usar a molaridade do estoque para achar o volume necessário:
- Converter para mL:
Comentário prático: ao preparar a solução na prática, medir
(arredondando) da solução estoque e completar até
com água. Sempre lembre de adicionar ácido à água e não o contrário.
Passo 7
Recapitulação dos valores calculados (verificação rápida de consistência):
- A molaridade final
corresponde a de , ou de HCl, que corresponde a . - A molaridade do estoque calculada a partir de
(m/m) e é . - Com essa molaridade de estoque, o volume necessário para fornecer
é .