Soluções químicas: classificação e fórmulas para se preparar para o Enem

O conceito de soluções químicas está presente no preparo de um suco a partir de um concentrado, no ato de adoçar o café da manhã, bem como no oxigênio presente na água para que os peixes possam respirar.

Para você que está se preparando para o Enem ou vestibulares, dominar este tópico é essencial, pois ele aparece tanto em questões teóricas quanto naquelas que exigem cálculos de concentração.

Neste artigo, portanto, vamos explorar de forma completa e encadeada o mundo das soluções.

Você entenderá o que são, como se classificam, qual a importância do coeficiente de solubilidade e, sobretudo, como calcular a concentração de sol soluções químicas usando as fórmulas que mais caem nas provas.

Abordaremos também a diluição e a mistura de soluções, com exemplos práticos. Prepare-se para transformar sua compreensão sobre o assunto e garantir pontos preciosos na sua prova!

Embarque conosco nessa jornada de conhecimento!

O que são soluções químicas?

As soluções químicas são misturas homogêneas formadas por duas ou mais substâncias.

Isso significa que, a olho nu ou mesmo em um microscópio comum, não é possível distinguir os componentes individuais. Isso porque elas apresentam uma única fase (monofásicas).

Uma solução é composta por dois elementos fundamentais:

• Soluto: é a substância que se dissolve e, geralmente, aparece em menor quantidade na mistura. Por exemplo, o sal que dissolvemos na comida.
• Solvente: é a substância que dissolve o soluto, presente em maior quantidade. A água é considerada o “solvente universal“, devido à sua enorme capacidade de dissolver uma grande variedade de substâncias.

Mas como as soluções químicas se formam?

A formação de uma solução ocorre quando as partículas do soluto (íons ou moléculas) são separadas e envolvidas pelas partículas do solvente, num processo chamado de solvatação.

Se o solvente for água, chamamos especificamente de hidratação.

Abaixo uma ilustração de uma solução química formada a partir da dissolução de sal na água. O resultado é uma mistura homogênea.

Exemplos de soluções químicas no dia a dia

As soluções químicas estão tão presentes em nossa rotina que muitas vezes nem nos damos conta.

Não raro, ao se falar em soluções químicas, as pessoas imediatamente imaginam um laboratório com ampolas e outros aparatos um tanto exóticos, mas geralmente a questão é bem mais simples.

Conhecer soluções químicas e exemplos práticos, portanto, ajuda a fixar a teoria e a entender a importância das soluções químicas em diversos contextos.

Aqui estão alguns exemplos divididos por estado físico:

Estado Físico da Solução	Exemplo	Soluto	Solvente
Sólida	Ligas metálicas (ouro 18 quilates)	Prata/Cobre (sólido)	Ouro (sólido)
Sólida	Aço (liga de ferro e carbono)	Carbono (sólido)	Ferro (sólido)
Líquida	Água com açúcar / Café adoçado	Açúcar (sólido)	Água (líquido)
Líquida	Refrigerante	Gás CO₂ (gás)	Água (líquido)
Líquida	Vinagre	Ácido acético (líquido)	Água (líquido)
Líquida	Soro fisiológico	NaCl (sólido)	Água (líquido)
Gasosa	Ar atmosférico (seco e limpo)	Gases (O₂, Ar)	Gás Nitrogênio (N₂)

Quais são os tipos de soluções químicas?

As soluções podem ser classificadas de diferentes maneiras, seja pela quantidade de soluto, pelo estado físico ou pela natureza das partículas dispersas.

Assim, para uma melhor compreensão, vamos detalhar os tipos de soluções químicas mais importantes para sua prova.

1. Classificação quanto à quantidade de soluto (solubilidade)

Esta é a classificação mais cobrada em vestibulares, pois está diretamente ligada ao conceito de coeficiente de solubilidade.

• Soluções insaturadas (ou não saturadas): contêm uma quantidade de soluto menor do que a sua capacidade máxima de dissolução (coeficiente de solubilidade). É possível adicionar mais soluto que ele será dissolvido.
• Soluções saturadas: contêm a quantidade exata de soluto para atingir o limite de saturação, ou seja, a quantidade máxima que o solvente consegue dissolver em dadas condições de temperatura e pressão. Está no limite.
• Soluções saturadas com corpo de fundo (ou precipitado): se tentarmos adicionar mais soluto do que o solvente é capaz de dissolver, o excesso não se dissolve e se acumula no fundo do recipiente. Neste caso, a solução (a parte líquida) está saturada, mas há um “corpo de fundo” do soluto não dissolvido em equilíbrio com ela.
• Soluções supersaturadas: são soluções instáveis que contêm uma quantidade de soluto maior do que o coeficiente de solubilidade. Elas são obtidas através de um resfriamento lento e controlado de uma solução saturada, sem que o excesso de soluto precipite. Qualquer perturbação (um pó, uma agitação) faz com que o excesso precipite rapidamente, formando cristais. Um exemplo clássico é o mel cristalizado ou o refrigerante em uma garrafa fechada (que perde CO₂ ao ser aberto).

A imagem a seguir ilustra as soluções químicas quanto à quantidade de soluto, isto é, a solubilidade da solução. Pode-se notar que o solvente tem uma capacidade limite de dissolver o soluto.

2. Classificação quanto à natureza das partículas dispersas

Essa classificação é utilizada para se entender as propriedades das soluções em diferentes condições. Utilizada comumente em processos industriais e laboratoriais, visto a possibilidade ou não de conduzir corrente elétrica.

• Soluções Moleculares: as partículas dispersas são moléculas. Não conduzem eletricidade. Exemplo: solução de açúcar (C₁₂H₂₂O₁₁) em água.
• Soluções Iônicas: as partículas dispersas são íons. Conduzem eletricidade (são eletrolíticas). Exemplos: solução de sal de cozinha (NaCl) em água, que se dissocia em íons Na⁺ e Cl⁻; as soluções de baterias de carros é uma solução iônica.

O que é coeficiente de solubilidade?

O coeficiente de solubilidade (Cs) é uma quantidade que define o “ponto de saturação”. Ele representa a capacidade máxima de um soluto se dissolver em uma determinada quantidade de solvente, em condições específicas de temperatura e pressão.

É fundamental, pois, entender que a solubilidade não é fixa; ela varia, principalmente, com a temperatura.

• Sólidos em líquidos: geralmente, um aumento na temperatura aumenta a solubilidade. Exemplo: basta aquecer a água para nela dissolver mais açúcar ou sal. É bem provável que você já tenha feito isso em sua casa.
• Gases em líquidos: um aumento na temperatura diminui a solubilidade (por isso o refrigerante quente perde o gás mais rápido). A pressão também afeta a solubilidade dos gases: maior pressão, maior solubilidade.

Exemplo clássico: o Cs do NaCl (sal de cozinha) é de aproximadamente 36 g de NaCl para cada 100 g de água a 20°C.

Isso significa que, nessa temperatura, 100 g de água dissolvem, no máximo, 36 g de sal. Se você colocar 40 g, 4 g formarão corpo de fundo.

Classificação das soluções químicas pelo coeficiente solubilidade

Com base no coeficiente de solubilidade (Cs), reforçamos a classificação das soluções de forma mais técnica, conforme se pode ver abaixo:

• Solução Diluída: é um tipo de solução insaturada onde a quantidade de soluto é muito pequena em relação ao solvente.
• Solução Concentrada: é um tipo de solução insaturada onde a quantidade de soluto está próxima do coeficiente de solubilidade, ou seja, é uma solução com muito soluto, mas ainda abaixo do limite de saturação.
• Solução Saturada: atingiu exatamente o coeficiente de solubilidade.
• Solução Supersaturada: ultrapassou o coeficiente de solubilidade em condições especiais.

Para facilitar e turbinar seus estudos, apresentamos abaixo um quadro resumo com as diferentes classificações das soluções químicas, conforme visto acima.

Como calcular a concentração nos diferentes tipos de soluções?

Chegamos a um dos pontos mais importantes e práticos: o cálculo da concentração de soluções químicas.

A concentração é a forma de medir a relação entre a quantidade de soluto e a quantidade de solvente (ou da solução).

Dominar as soluções químicas fórmulas é crucial para se sair bem no Enem ou no vestibular.

A tabela abaixo resume as principais fórmulas de concentração:

Tipo de Concentração	Definição	Fórmula	Unidade (mais comum)
Concentração Comum (C)	Relação entre a massa do soluto (em g) e o volume da solução (em L).		g/L
Molaridade ou Concentração em Quantidade de Matéria (M)	Relação entre o número de mols do soluto (n₁) e o volume da solução (em L).	ou	mol/L
Título em massa (τ)	Relação entre a massa do soluto (m₁) e a massa total da solução (m). É adimensional e geralmente expresso em porcentagem (τ × 100).	ou	(adimensional)
Título em volume	Relação entre o volume do soluto e o volume total da solução. Comum para líquidos e gases.		(adimensional)
Partes por milhão (ppm)	Usada para soluções muito diluídas. Indica quantas partes de soluto existem em 1 milhão de partes da solução.		ppm

 

Relação importante: A concentração comum (C) pode ser relacionada com o título (τ) e a densidade (d) da solução através da fórmula: C = 1000.d.τ (onde d está em g/ml).

O que acontece na diluição e na mistura de soluções químicas?

As soluções químicas podem ser diluídas ou misturadas. A seguir vamos verificar o comportamento das soluções em ambas as situações.

Diluição de soluções

Diluir uma solução significa adicionar mais solvente a ela.

E o que acontece então?

O volume da solução aumenta, mas a quantidade de soluto (massa ou número de mols) permanece a mesma. Por isso, a concentração diminui.

Fórmula fundamental da diluição:

Ci.Vi=Cf.Vf

Ou, para a molaridade:

Mi.Vi=Mf.Vf

Onde “i” é o valor inicial e “f” é o valor final.

Exemplo prático: Você tem 200 ml de uma solução de NaOH com concentração de 10 g/l. Se você adicionar água suficiente para completar 500 ml, qual a nova concentração?

Aplica-se a fórmula: 

10 g/l x 0,2 l = Cf x 0,5 l → Cf = 4 g/l

Mistura de soluções de mesmo soluto

Quando misturamos duas soluções do mesmo soluto, a quantidade total de soluto é a soma das quantidades das soluções iniciais, e o volume total é a soma dos volumes (se forem miscíveis e não houver contração volumétrica significativa).

Fórmula fundamental da mistura:

C1.V1+C2.V2=Cf.Vf

Ou, para molaridade:

M1.V1+M2.V2=Mf.Vf

Exemplo prático: Misturam-se 300 ml de uma solução de glicose de 15 g/l com 200 ml de outra solução de glicose de 20 g/l. Qual a concentração da solução final?

Aplica-se a fórmula: 

(15 x 0,3) + (20 x 0,2) = Cf  x 0,5 → 4,5 + 4 = Cf  x 0,5 → Cf = 17 g/l

Como as soluções químicas são cobradas no Enem e vestibulares?

O Enem adora contextualizar a química. Com soluções, obviamente, não é diferente.

As questões geralmente envolvem a interpretação de situações cotidianas, rótulos de alimentos, medicamentos ou problemas ambientais, exigindo que o estudante aplique as fórmulas de concentração de soluções químicas.

Vamos resolver duas questões típicas:

Questão 1 (Concentração Comum – adaptada)
Um estudante preparou 500 ml de uma solução dissolvendo 20 g de NaCl em água. Qual a concentração comum, em g/l, dessa solução?

Resolução comentada:

1. A fórmula da concentração comum é C = m₁ / V.
2. A massa (m₁) é 20 g.
3. O volume (V) deve estar em litros. 500 mL = 0,5 l.
4. C = 20 g / 0,5 L = 40 g/l.

Portanto, a concentração da solução é de 40 gramas de sal por litro de solução.

Questão 2 (Molaridade – Enem – adaptada)
Soro fisiológico contém 0,900 gramas de NaCℓ, massa molar = 58,5 g/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 que a questão pede? A concentração em mol/l, ou seja, a Molaridade (M). A fórmula é M=m1/MM1.V
2. Dados: m₁ = 0,900 g; MM₁ = 58,5 g/mol; V = 100 ml = 0,1 l.

Aplicando na fórmula:

M=0,900 / (58,5 x 0,1)   M=0,900 / 5,85  M=0,1538…≈0,154 mol/l

Resposta: A alternativa correta é a letra d) 0,154.

Dicas práticas para revisar as soluções químicas e as suas fórmulas

Para aprender de forma mais consistente sobre soluções químicas e dominar suas fórmulas, bem como dominar outros conceitos do campo da química, apresentamos abaixo um infográfico com algumas dicas e técnicas de estudo que podem ser muito úteis na sua preparação para o Enem ou vestibular.

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Conclusão

As soluções químicas são um pilar fundamental da química e um tópico bastante recorrente no Enem e vestibulares.

Compreender seus conceitos, desde a simples definição de soluto e solvente até os cálculos mais complexos de concentração, diluição e mistura, é essencial para o seu sucesso.

Vimos que a concentração de soluções químicas pode ser expressa de diversas formas, como concentração comum, molaridade e título, cada uma com sua aplicação específica.

Dominar essas soluções químicas e saber aplicar suas fórmulas em contextos práticos é a chave para resolver as questões com confiança.

Portanto, revise os conceitos, pratique bastante com os exercícios e utilize as dicas de revisão para consolidar seu aprendizado.

Com dedicação, você estará pronto para transformar esse conhecimento em pontos na sua prova.

Bons estudos!