Concentração de soluções: tipos, fórmulas e cálculos para o Enem

O estudo da concentração de soluções responde a perguntas como, por que o soro caseiro tem uma quantidade específica de sal e açúcar, ou como um medicamento injetável é preparado com a dose exata?

Dominar esse tema é fundamental não apenas para o seu dia a dia, mas também para garantir uma ótima pontuação nas provas de Química do ENEM e dos principais vestibulares do país.

Entender a concentração de soluções é aprender a resolver problemas práticos, interpretar rótulos, compreender fenômenos químicos e, por consequência, garantir pontos preciosos na sua prova.

Neste guia você aprenderá “o que é concentração de soluções“, “como calcular concentração de soluções” e “quais as principais fórmulas e tipos“.

Prepare-se para uma imersão completa no universo da concentração de soluções químicas e saia na frente na sua preparação. Vamos lá, mergulhe conosco!

O que é a concentração de soluções?

Em Química, uma solução é uma mistura homogênea formada por duas ou mais substâncias.

A substância que está dissolvida na solução é o soluto, enquanto o solvente é a substância que dissolve.

A imagem abaixo ilustra uma solução química a partir da mistura do soluto com o solvente.

A concentração de soluções, por sua vez, é a medida da quantidade de soluto presente em uma determinada quantidade de solvente ou de solução.

Em outras palavras, é a forma de expressar se uma solução é “forte” (concentrada) ou “fraca” (diluída).

Existem diversas maneiras de expressar essa relação, cada uma com sua aplicação específica, como veremos a seguir.

Quais são os tipos de concentração de soluções?

Como visto acima, a concentração é a razão entre soluto e solvente em uma solução química. Há, no entanto, diversas maneiras de se medir essa concentração.

Vamos, portanto, explorar os principais tipos de concentração de soluções químicas que você precisa dominar para a prova.

Concentração comum

A concentração comum (C), também chamada de concentração em g/l, é a relação entre a massa do soluto (em gramas) e o volume da solução (em litros).

É uma das formas mais simples e diretas de se expressar a fórmula de concentração de soluções.

Fórmula:

C = m / V

Onde:

• • C = concentração comum (g/l)
  • m = massa do soluto (g)
  • V = volume da solução (l)

Exemplo prático: se você dissolve 20 g de cloreto de sódio (NaCl) em água suficiente para preparar 500 ml (0,5 l) de solução, qual a concentração comum?
Aplicando a fórmula: 

C = 20 g / 0,5 l = 40 g/l.

Isso significa que em cada litro dessa solução, há 40 gramas de sal.

Concentração molar ou molaridade

A molaridade (M) é uma das formas mais cobradas em vestibulares. Ela relaciona o número de mols do soluto com o volume da solução em litros.

O mol é a unidade que usamos para quantificar a matéria e sua massa (massa molar, em g/mol) é encontrada na tabela periódica.

Para deixar mais claro, o mol são exatamente 6,022 x 10²³ entidades elementares, como moléculas ou átomos de uma substância ou elemento.

A concentração molar ou molaridade, portanto, é uma ferramenta essencial para a estequiometria.

Fórmula:

M = n₁ / V ou M = m / (M₁ · V)

Onde:

• • M = molaridade (mol/l)
  • n₁ = número de mols do soluto (mol)
  • m = massa do soluto (g)
  • M₁ = massa molar do soluto (g/mol)
  • V = volume da solução (l)

Exemplo prático: uma solução de hidróxido de sódio (NaOH) tem 4 g dessa base dissolvidos em 500 ml de solução. Sabendo que a massa molar do NaOH é 40 g/mol, qual a molaridade?
1º) Transformar o volume para litros: 500 ml = 0,5 l.
2º) Aplicar a fórmula:

M = 4 g / (40 g/mol · 0,5 l) = 4 / 20 = 0,2 mol/l.

Concentração em título

O título (τ) é uma forma de expressar a concentração adimensional (sem unidade) que relaciona a massa do soluto com a massa total da solução (soluto + solvente).

Como anotado, a massa em título é adimensional e varia de 0 a 1, ao passo que a porcentagem em massa varia de 0 a 100.

Essa notação é mais comum em dosagem de medicamentos, concentração de algumas substâncias como o soro fisiológico e nas soluções para experimentos ou análises.

Fórmula:

τ = m₁ / m ou τ = m₁ / (m₁ + m₂)

Onde:

• • τ = título (massa)
  • m₁ = massa do soluto (g)
  • m₂ = massa do solvente (g)
  • m = massa total da solução (g)

Para obter a porcentagem em massa, multiplica-se o título por 100 (% = τ · 100).

Talvez você já tenha visto a seguinte notação %(m/m). O que é isso?

Essa notação significa “porcentagem massa por massa” e é exatamente o título em porcentagem.

Por exemplo, um rótulo que diz “soro fisiológico 0,9% (m/m)” indica que existem 0,9 g de NaCl para cada 100 g de solução.

Concentração expressa em partes por milhão

Quando a solução é extremamente diluída, usar porcentagem se torna inviável.

Para esses casos, utilizamos a notação partes por milhão (ppm), que indica quantas partes de soluto existem em 1 milhão de partes de solução.

É muito usada para expressar concentrações de poluentes na água ou no ar, e de nutrientes em soluções agrícolas.

Fórmula conceitual:

1 ppm = 1 g de soluto / 1.000.000 g de solução

Para soluções aquosas diluídas, como 1 l de água tem aproximadamente 1000 g, 1 ppm equivale a cerca de 1 mg/l.

Exemplo prático: a Rifampicina é um antibiótico utilizado no tratamento da tuberculose, hanseníase, meningite, entre outros. Esse poderoso antibiótico costuma conter o contaminante MNP (1-metil-4-nitrosopiperazina) e a ingestão aceitável desse contaminante é regulada em partes por milhão e gira em torno de 1,5 ppm. Isso significa que em 1kg desse antibiótico só pode ter 1,5 mg de MNP.

Abaixo imagem sobre o conceito de concentração de solução expressa em partes por milhão (ppm), comumente utilizada para medição de poluentes no ar e na água.

Concentração molal

A concentração molal, ou a molalidade (W), é a relação entre o número de mols do soluto e a massa do solvente em quilogramas.

Cuidado para não confundir molalidade (W) com molaridade (M) que já foi vista acima.

Diferente da molaridade, portanto, a molalidade não depende da temperatura, pois o volume pode variar com o aquecimento, mas a massa do solvente permanece constante.

É uma unidade fundamental no estudo das propriedades coligativas.

Fórmula:

W = n₁ / m₂ ou W = (1000 · m₁) / (m₂ · M₁)

Onde:

• • W = molalidade (mol/kg ou molal)
  • n₁ = número de mols do soluto (mol)
  • m₂ = massa do solvente (kg)
  • m₁ = massa do soluto (g)
  • M₁ = massa molar do soluto (g/mol)

Exemplo prático: se 0,6 mol de um soluto é dissolvido em 480 g (0,48 kg) de água, a molalidade será: 

W = 0,6 mol / 0,48 kg = 1,25 mol/kg.

O que é a densidade de uma solução?

A densidade de uma solução é a relação entre a massa da solução (soluto + solvente) e o seu volume, geralmente expressa em gramas por mililitro (g/ml).

De se ver, portanto, que, embora não seja uma medida de concentração pura, a densidade (d) é uma propriedade importante que se relaciona com ela.

Fórmula:

d = m / V

Onde:

• • d = densidade (g/l ou g/ml, sendo mais comum g/ml ou g/cm³)
  • m = massa total da solução (g)
  • V = volume da solução (l ou ml)

Exemplo prático: a densidade da solução de hidróxido de sódio (NaOH) de 1 M é de aproximadamente 1,24 g/ml para uma concentração de 40% em massa de soluto. A densidade aumenta com a concentração, o que isso significa? Significa que cada mililitro dessa solução de NaOH tem massa de 1,24g.

Atenção para não confundir!

Na concentração comum (C), usamos a massa do soluto. Na densidade, usamos a massa de toda a solução.

Existe uma relação entre as concentrações?

Sim, pois as medidas que expressam a concentração das soluções podem se correlacionar, tornando-se um elemento útil e poderoso no estudo da concentração de soluções.

Por essa razão, uma fórmula muito útil, especialmente em exercícios de Enem e vestibulares, é a que conecta a concentração comum (C), a densidade (d) da solução e o título (τ).

Fórmula de relação:

C = 1000 · d · τ

Onde:

• • C = concentração comum (g/l)
  • d = densidade da solução (g/ml)
  • τ = título (massa)

Essa fórmula só é válida se a densidade estiver em g/ml. O fator 1000 é usado para ajustar as unidades, pois 1 l = 1000 ml.

Por conseguinte, essa relação permite, por exemplo, encontrar a molaridade a partir do título e da densidade, mostrando como os conceitos são interligados.

Perguntas frequentes sobre concentrações de soluções.

Enquanto você estuda o tema concentração de soluções, podem surgir algumas dúvidas sobre pontos que talvez não lhe tenham ficado muito claros.

Abaixo apresentamos as respostas para alguns desses possíveis questionamentos.

Quais são os três tipos de concentração de soluções?

Embora existam vários, os três mais comuns e frequentemente citados são: Concentração Comum, Molaridade e Título.

Como visto acima, ainda temos a concentração expressa em partes por milhão (ppm) e a concentração por mol, ou molalidade.

Quais são os 5 tipos de solução?

Talvez essa pergunta contenha certo equívoco, pois, conforme visto acima, há os cinco tipos de concentração, isto é, 5 maneiras diferentes de se medir a concentração de uma solução química.

Por consequência, a pergunta que deve ser feita é, quais são os cinco tipos de concentração de soluções químicas?

Já as soluções químicas podem ser classificadas de acordo com o estado físico (sólidas, líquidas, gasosas), o nível de solubilidade (insaturadas, saturadas, supersaturadas etc.).

Para que você não fique em dúvida e não corra o risco de confundir esses conceitos, confira nosso artigo específico sobre soluções químicas.

Como se mede a concentração?

A concentração é medida através das fórmulas específicas de cada tipo, utilizando unidades como g/l, mol/l, porcentagem (%), ppm etc., conforme ilustrado acima quando se trata dos tipos de concentração de soluções.

Dicas para calcular a concentração de soluções

O cálculo de concentração de soluções é uma habilidade que se desenvolve com a prática e a atenção a alguns detalhes cruciais.

Segundo uma análise de mais de 20 anos de provas da Fuvest, Unicamp e ENEM, os conceitos de soluções e estequiometria aparecem consistentemente entre os tópicos mais recorrentes, figurando em cerca de 15% a 20% das questões de Química.

Dominar esse assunto, portanto, é um passo estratégico para garantir uma boa colocação.

No infográfico abaixo estão algumas dicas para calcular corretamente a concentração de soluções.

Como o assunto é cobrado no Enem e vestibulares?

O Enem e os vestibulares tradicionais adoram contextualizar a Química.

Em consequência, dificilmente você verá uma questão perguntando “Qual a fórmula da molaridade?”.

Em vez disso, o tema aparece inserido em situações do cotidiano, experimentos ou processos industriais.

Vamos analisar alguns exemplos de concentração de soluções exercícios típicos:

Questão do Enem sobre concentração de soluções

(Enem – adaptada) – O Soro fisiológico contém 0,900 gramas de NaCl, massa molar=58,5g/mol, em 100 ml de solução aquosa. A concentração do soro fisiológico, expressa em mol/l, é igual a:

a) 0,009

b) 0,015

c) 0,100

d) 0,154

e) 0,900

Resolução comentada:

1. O problema pede a concentração em mol/L (molaridade) e fornece a massa (0,900g) e o volume (100 ml).
2. Conversão: O volume deve estar em litros: 100 ml = 0,1 l.
3. Aplicação da fórmula de molaridade: M = m / (M₁ · V)
4. Cálculo: M = 0,900 g / (58,5 g/mol · 0,1 l) = 0,900 / 5,85 = 0,1538 mol/l.
5. Resposta: a alternativa correta é a d) 0,154.

Questões de vestibular sobre concentração de soluções

(ITA-SP – adaptada) – O rótulo de um frasco diz que ele contém solução 1,50 molal de LiNO3 em etanol. Isto quer dizer que a solução contém:

a) 1,50 mol de LiNO3/quilograma de solução.

b) 1,50 mol de LiNO3/litro de solução.

c) 1,50 mol de LiNO3/quilograma de etanol.

d) 1,50 mol de LiNO3/litro de etanol.

e) 1,50 mol de LiNO3/mol de etanol.

Resolução comentada:
Esta questão testa o conhecimento da definição exata de molalidade.
A molalidade (W) é definida como o número de mols de soluto por quilograma de solvente. No caso, o soluto é o LiNO3 e o solvente é o etanol.
Portanto, uma solução 1,50 molal contém 1,50 mol de LiNO3 para cada quilograma de etanol.
Resposta: alternativa c).

Como revisar o conteúdo e dominar Química para Enem e vestibulares?

Dominar a concentração de soluções fórmulas e conceitos é uma jornada que exige método e as ferramentas certas.

A simples leitura não é suficiente; é preciso praticar ativamente e revisar constantemente.

Para isso, recomendamos alguns passos cruciais como mapas mentais, resolução de exercícios e um bom cronograma de estudos, conforme ilustrado na imagem abaixo.

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Conclusão

A concentração de soluções é um pilar fundamental da Química e um tema comumente presente nas provas do Enem e vestibulares.

Ao longo deste guia, exploramos os principais tipos de concentração de soluções químicas. Vimos suas fórmulas de concentração de soluções, aplicações, bem como, a relação entre eles.

Verificamos que, mais do que memorizar, é preciso entender o conceito por trás de cada expressão e estar atento às unidades de medida.

Por isso, a prática com exercícios, como os exemplos resolvidos, é um caminho eficaz para a compreensão do tema e ganhar segurança.

Cada questão sobre diluição e concentração de soluções ou sobre como calcular concentração de soluções resolvida é uma oportunidade para chegar mais próximo à aprovação.

Por fim, estudar através de curso com método reconhecido na aprovação do Enem e vestibulares, pode ser sua melhor aposta.

Bons estudos e sucesso na sua jornada!