Realize cálculos semelhantes ao problema anterior e também de normalidade de uma solução com as seguintes características:
Soluto: Ácido Sulfúrico concentrado com densidade
e contendo
de
.
Solvente: água com densidade de
Volume de soluto empregado: 20 mL
Volume de água empregado: 1000 mL
Densidade da solução:
R.: 2,22%
Solvente: água com densidade de
Volume de soluto empregado: 20 mL
Volume de água empregado: 1000 mL
Densidade da solução:
R.: 2,22%
Passo 1
O que o enunciado dá e o que pede (vou listar TUDO que temos, sem resolver nada ainda).
- Soluto: ácido sulfúrico concentrado com densidade
e contendo de (isso quer dizer em massa). - Solvente: água com densidade
(ou seja ). - Volume de soluto empregado:
. - Volume de água empregado:
. - Densidade da solução final:
. - Resultado fornecido pelo enunciado (para checar depois):
.
O que normalmente se pede num problema assim:
- calcular a porcentagem em massa (
) de na solução final; - calcular a normalidade da solução final (normalidade = equivalentes de
por litro de solução, para ácido sulfúrico cada mol fornece 2 equivalentes).
Observações importantes que usarei depois (sem resolver ainda):
- massa de qualquer parte = densidade
volume; - massa total da solução = soma das massas dos componentes (conservação de massa);
- volume final pode mudar por contração/expansão ao misturar; por isso o enunciado deu a densidade final da solução — vou usar essa informação para relacionar massa e volume final quando necessário;
- massa percentual em massa (w/w %) é
; - normalidade
para ácidos: , e equivalentes número de mols valência (para , valência = 2).
Passo 2
Calcular as massas iniciais (passo-passo simples e direto).
-
Massa do ácido concentrado (a porção comercial, não a massa de
pura): Calculo:Interpretação: pegou-se 36,8 g do ácido comercial. -
Dessas 36,8 g, apenas
é . Então a massa de pura introduzida é -
Massa da água adicionada (solvente):Calculo:
Passo 3
Massa total da mistura (conservação de massa) e volume final a partir da densidade da solução.
-
Massa total da solução (soma das massas dos componentes):Explicação: massa não se perde nem se cria ao misturar; o número acima é a massa total presente na mistura.
-
A densidade da solução foi dada:
. Posso usar isso para achar o volume final da solução após a mistura (isso leva em conta a contração/expansão ocorrida): Calculo:Arredondando com critério,ou .
Comentário didático: muita gente assume que volumes são aditivos (simples soma de 20 + 1000), mas na prática há contração; o enunciado deu a densidade final justamente para permitir calcular o volume real da solução usando a massa total calculada acima.
Passo 4
Calcular a porcentagem em massa (
) de
na solução final (explicando a fórmula e cada termo).
-
Fórmula da porcentagem em massa:onde
é a massa da espécie de interesse ( pura) e é a massa total da solução. -
Substituindo números:Calculo:Arredondando de forma usual (duas casas significativas compatíveis com dados),
(m/m).
Didática curta: isso significa que de cada 100 g da solução, aproximadamente
são
puro.
Passo 5
Calcular a normalidade da solução (explicando o que é normalidade e como calcular para
).
-
Definição/conceito: normalidade
é o número de equivalentes-grama por litro de solução. Para um ácido, o número de equivalentes por mol é a quantidade de prótons que uma molécula pode doar (valência ácido-base). Para , cada mol pode doar até 2 H+, então valência = 2. -
Passos:
- calcular o número de mols de
introduzidos; - multiplicar por 2 para obter os equivalentes;
- dividir pelo volume final da solução (em litros).
- calcular o número de mols de
-
Massa molar aproximada que usarei (valores usualmente aceitos; explico):
(soma das massas atômicas: ). Vou usar . -
Mols de
: Calculo: -
Equivalentes (para ácido sulfúrico,
equivalentes por mol): -
Volume final em litros (do Passo 3):
. -
Normalidade:Calculo:Arredondando razoavelmente,
.
Comentário didático: se alguém preferir, a molaridade
(mol,L^{-1}) seria simplesmente
, e a normalidade para esse ácido é
. A normalidade é útil em titulações ácido-base porque conta diretamente os equivalentes de H+ disponíveis.
Passo 6
Resumo dos resultados e observações sobre possíveis interpretações (sem introduzir números novos).
-
Com os dados fornecidos e usando conservação de massa (massa total = soma das massas dos componentes) e a densidade da solução para obter o volume final, obtive:
-
(massa/massa) . - Normalidade
.
-
-
Observação prática (explicativa): se alguém assumisse erroneamente que o volume final é simplesmente
e aplicasse a densidade de solução a esse volume, ou se assumisse que a densidade dada se aplica de outra maneira, surgiriam valores diferentes. Por isso destaquei o uso consistente da conservação de massa + densidade final para achar o volume real da solução.