Mistura de soluções sem reação química

No cotidiano é muito comum a mistura de soluções sem que ocorra reação química, mas uma simples diluição. Por exemplo, quando você mistura o suco extraído do limão com uma mistura de água e açúcar, você está, na realidade, misturando duas soluções em que não haverá nenhuma reação química, porque não será formada nenhuma substância nova.

Quando coquetéis são preparados pela mistura de diferentes tipos de bebidas, como rum, vodca, sucos e refrigerantes, também há uma mistura de soluções. Imagine também que você misture uma solução formada por água e sal com outra solução de água e açúcar. Sabemos que o sal e o açúcar não reagirão entre si, mas simplesmente formarão uma nova solução em que ficarão ambos dissolvidos no mesmo solvente, a água.

A mistura de soluções sem reação química é algo que ocorre comumente em laboratórios químicos. Assim, identificar os aspectos quantitativos, como a nova concentração dos solutos em relação à solução ou em relação ao solvente é de grande importância.

Existem dois tipos de misturas de soluções sem reações químicas, que são:

1- Mistura de soluções com mesmos solventes e solutos:

Veja um exemplo desse tipo de situação:

“(Uni-Rio-RJ) Misturando-se 25,0 mL de uma solução 0,50 mol/L de KOH_(aq) com 35,0 mL de solução 0,30 mol/L de KOH_(aq) e 10,0 mL de solução 0,25 mol/L de KOH_(aq), resulta uma solução cuja concentração em quantidade de matéria, admitindo-se a aditiviade de volume, é aproximadamente igual a:

a) 0,24

b) 0,36

c) 0,42

d) 0,50

e) 0,72”

Resolução:

Observe que foram misturadas três soluções com o mesmo solvente, que é a água, e com o mesmo soluto, que é a base KOH. A diferença entre elas é a concentração. Sempre que isso for feito, lembre-se do seguinte:

A massa do soluto na solução final é sempre igual à soma das massas do soluto nas soluções iniciais.

m (solução) = m_{soluto 1} + m_{soluto 2} + m_{soluto 3} + ...

Isso também se aplica para a quantidade de matéria (mol):

n (solução) = n_{soluto 1} + n_{soluto 2} + n_{soluto 3} + ...

Vamos então calcular a quantidade de matéria de KOH que havia nas soluções iniciais e depois somá-las:

Solução 1: 25 mL de 0,50 mol/L
Solução 2: 35 mL de 0,30 mol/L
Solução 3: 10 mL de 0,25 mol/L

Agora é só somar:

n_solução = n₁ (KOH) + n₂ (KOH) + n₃ (KOH)
n_solução = (0,0125 + 0,0105 + 0,0025) mol
n_solução = 0,0255 mol

Em relação ao volume total da solução final, ele nem sempre será o mesmo que a soma dos volumes das soluções iniciais. Por exemplo, podem ocorrer interações, como ligações de hidrogênio, que diminuam o volume final. Por isso, é importante medir experimentalmente esse volume. Mas se o enunciado da questão não nos relatar o volume final, podemos considerar como a soma de todos os volumes das soluções originais, principalmente se o solvente for a água.

Isso é o que acontece no exemplo acima, por isso o volume final dessa solução é:

v_solução = v₁ (KOH) + v₂ (KOH) + v₃ (KOH)
v_solução= 25 mL + 35 mL + 10 mL
v_solução = 70 mL = 0,07 L

Agora, para descobrir a concentração em quantidade de matéria (M) da solução final, basta realizar o seguinte cálculo:

M_solução = n_(solução)
                v_(solução)

M_solução = 0,0255 mol
                    0,07 L

M_solução = 0, 36 mol/L

Portanto, a alternativa correta é a letra “b”.

O mesmo valeria para o cálculo da concentração comum (C), a única diferença seria que, no lugar da quantidade em mol, teríamos a massa do soluto em gramas.

2- Mistura de soluções com mesmo solvente e solutos diferentes:

Agora vejamos um exemplo desse caso:

“(Mack - SP) 200 mL de solução 0,3 mol/L de NaCl são misturados a 100 mL de solução molar de CaCl₂. A concentração, em mol/litro, de íons cloreto na solução resultante é:

a) 0,66.
b) 0,53.
c) 0,33.
d) 0,20.
e) 0,86.”

Resolução:

Observe que foram misturadas duas soluções com o mesmo solvente (água), mas os solutos são diferentes (NaCl e CaCl₂). Nesse caso, temos que calcular a nova concentração de cada um desses solutos separadamente na solução final.

Visto que o exercício quer saber a concentração dos íons cloreto (Cl^-), vamos calcular para cada caso:

Solução 1: 0,3 mol de NaCl ------ 1 L
               n_NaCl --------------------- 0,2 L
               n_NaCl = 0,06 mol de NaCl

Equação de dissociação do NaCl na solução:

1 NaCl → 1 Na⁺ + 1 Cl^-
0,06 mol  0,06 mol  0,06 mol

Na primeira solução, tínhamos 0,06 mol de Cl^-. Agora vejamos a solução molar (1 mol/L) de CaCl₂:

Solução 2: 1,0 mol de CaCl₂ ------ 1 L
               n_CaCl2 --------------------- 0,1 L
               n_CaCl2 =0,1 mol de NaCl

Equação de dissociação do CaCl₂ na solução:

1 CaCl₂ → 1 Ca⁺ + 2 Cl^-
0,1 mol   0,1 mol   0,2 mol

Ao misturar as soluções, não há reação, mas uma simples diluição, e os números de mol não variam. O volume final é a simples soma dos volumes de cada solução, pois o solvente é o mesmo.

V_solução = V_naCl + V_CaCl2
V_solução = 200 mL + 100 mL
V_solução = 300 mL = 0,3 L

Assim, a concentração, em mol/litro, de íons cloreto na solução resultante pode ser calculada por:

M_Cl- = (n_Cl- + n_Cl-)
           V_solução

M_Cl- = (0,06 + 0,2) mol
                 0,3 L

M_Cl- = 0,86 mol/L

A letra correta é a letra “e”.

Outra forma de resolver isso seria usar a seguinte fórmula:

M₁ . V₁ + M₂ . V₂ = M_SOLUÇÃO . V_SOLUÇÃO

Isso vale para descobrir a concentração ou o volume de qualquer íon de qualquer substância na solução. Além disso, também vale para outros tipos de concentração, como a concentração comum.

Veja como realmente dá certo:

M_NaCl . V_NaCl+ M_CaCl2 . V_CaCl2 = M_Cl- . V_Cl-
(0,3 mol/L . 0,2 L) + (2,0 mol/L . 0,1 L) = M_Cl- . 0,3 L
0,06 mol + 0,2 mol = M_Cl- . 0,3 L
M_Cl- = (0,06 + 0,2) mol
                  0,3 L

M_Cl- = 0,86 mol/L 

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