Unidades de concentração: o que cai no ENEM e nos vestibulares

Resumo rápido

Concentração é a relação entre a quantidade de soluto e a quantidade de solução ou de solvente. Ela responde a uma pergunta simples: quanto de soluto há em cada porção da solução? As unidades mais cobradas são a concentração comum, em gramas por litro, a concentração em quantidade de matéria, em mol por litro, o título e a porcentagem em massa ou em volume, e as partes por milhão. É um tema 🔥 Quente no ENEM e nos vestibulares, porque aparece em rótulos, soros, medicamentos, água potável e em toda a Química quantitativa da sala de estudo.

O segredo é identificar o que a questão pede: massa, mol ou porcentagem? E lembrar que diluir não muda a quantidade de soluto, só aumenta o volume. Com essas duas ideias, a maioria dos cálculos se resolve com regra de três.

Concentração comum e concentração em mol por litro

A concentração comum, \(C\), é a massa de soluto dividida pelo volume da solução: \[C = \frac{m}{V}\] com massa em gramas e volume em litros, resultando em g/L. Exemplo: dissolver 20 g de sal em água até completar 500 mL de solução. Como 500 mL são 0,5 L, temos \(C = 20 / 0,5 = 40 \text{ g/L}\). O erro mais comum aqui é usar o volume do solvente em vez do volume da solução: a fórmula usa o volume final, depois de completar, e não a quantidade de água adicionada no início.

A concentração em quantidade de matéria, \(M\), também chamada de molaridade, é o número de mol de soluto dividido pelo volume da solução em litros: \[M = \frac{n}{V} = \frac{m}{M_{molar} \times V}\] Exemplo resolvido: qual é a molaridade de uma solução com 40 g de hidróxido de sódio, \(\text{NaOH}\), cuja massa molar é 40 g/mol, em 500 mL? Primeiro, \(n = 40 / 40 = 1 \text{ mol}\). Depois, \(M = 1 / 0,5 = 2 \text{ mol/L}\). A relação entre as duas concentrações é direta: \(C = M \times M_{molar}\). No exemplo, \(C = 2 \times 40 = 80 \text{ g/L}\), o que confere com \(40 \text{ g} / 0,5 \text{ L}\).

Um cuidado essencial é a conversão de mililitros para litros. Quase todas as questões dão o volume em mL justamente para testar isso. Divida por 1000 antes de aplicar a fórmula, ou trabalhe com atenção redobrada para não errar por um fator de mil.

Título, porcentagem e partes por milhão

O título, \(\tau\), é a massa de soluto dividida pela massa da solução: \[\tau = \frac{m_{soluto}}{m_{solução}}\] e a porcentagem em massa é o título multiplicado por 100. Exemplo: uma solução com 10 g de sal e 90 g de água tem massa total de 100 g, logo \(\tau = 10 / 100 = 0,1\), ou 10% em massa. Note que o denominador é a massa da solução, e não a massa do solvente: usar 90 g daria um valor errado.

A porcentagem em volume segue a mesma lógica para líquidos: volume de soluto dividido pelo volume da solução, vezes 100. É assim que se expressa o teor alcoólico de bebidas: uma bebida com 5% em volume contém 5 mL de álcool em cada 100 mL de bebida. Já a porcentagem massa por volume, muito usada em soros, indica gramas de soluto em 100 mL de solução. O soro fisiológico a 0,9% contém 0,9 g de cloreto de sódio em cada 100 mL.

Para concentrações muito pequenas, como poluentes na água, usa-se partes por milhão, ppm: 1 ppm significa 1 parte de soluto para cada milhão de partes de solução. Em soluções aquosas diluídas, 1 ppm corresponde aproximadamente a 1 mg de soluto por litro de solução, porque 1 L de água pesa cerca de 1 kg. Assim, um limite de 0,5 ppm de um poluente significa 0,5 mg por litro.

Essas unidades aparecem em rótulos todos os dias: o teor de sódio nos alimentos, a concentração de um xarope e a cloração da água da piscina são todos exemplos de concentração. Ler um rótulo com atenção é, na prática, resolver um exercício de concentração, como os que aparecem nas matérias de Lipídios sobre rótulos de alimentos.

Diluição e mistura de soluções

Diluir é acrescentar solvente a uma solução, sem acrescentar soluto. A quantidade de soluto fica igual, mas o volume aumenta e a concentração diminui. A fórmula da diluição é: \[C_1V_1 = C_2V_2 \quad \text{ou} \quad M_1V_1 = M_2V_2\] em que o índice 1 é a solução inicial e o 2 é a final. Exemplo resolvido: quantos mililitros de uma solução 2 mol/L são necessários para preparar 500 mL de solução 0,5 mol/L? Temos \(2 \times V_1 = 0,5 \times 500\), logo \(V_1 = 125 \text{ mL}\). Depois completa-se com água até 500 mL. Note: não se adicionam 500 mL de água, e sim água até completar 500 mL, pois os 125 mL iniciais já fazem parte do volume final.

Na mistura de soluções do mesmo soluto, sem reação química, a concentração final é a média ponderada pelos volumes: \[C_{final} = \frac{C_1V_1 + C_2V_2}{V_1 + V_2}\] Exemplo: misturar 100 mL de solução 2 g/L com 300 mL de solução 6 g/L. A massa total é \(100 \times 2 + 300 \times 6 = 200 + 1800 = 2000\) em unidades de mg, e o volume total é 400 mL, logo \(C = 2000 / 400 = 5 \text{ g/L}\). O resultado fica entre as duas concentrações iniciais, mais próximo da solução de maior volume, o que serve como conferência rápida.

Se a mistura envolver reação química, o raciocínio muda: é preciso usar a estequiometria para descobrir quanto soluto sobra depois da reação, antes de calcular a concentração final. Questões que misturam ácido e base, por exemplo, exigem primeiro a neutralização e só depois a concentração do que restou.

Tabela 1: principais unidades de concentração

Tabela 2: diluição e mistura — o que fica constante

Mapa mental

• Concentração comum
  • \(C = m/V\), em g/L, com volume da solução
  • Converter mL para L antes de calcular
• Molaridade
  • \(M = n/V\), em mol/L
  • \(C = M \times M_{molar}\)
• Título e porcentagem
  • \(\tau = m_{soluto}/m_{solução}\); % é \(\tau \times 100\)
  • % em volume para líquidos; % massa/volume para soros
  • ppm: 1 mg/L em água diluída
• Diluição e mistura
  • Diluição: \(C_1V_1 = C_2V_2\), soluto constante
  • Mistura: média ponderada pelos volumes

SAQ — Perguntas e respostas curtas

1. O que é concentração comum?
A massa de soluto dividida pelo volume da solução, em g/L.

2. O que é molaridade?
O número de mol de soluto dividido pelo volume da solução em litros, em mol/L.

3. Qual é a relação entre \(C\) e \(M\)?
\(C = M \times M_{molar}\), em que \(M_{molar}\) é a massa molar do soluto.

4. No título, o denominador é a massa do solvente ou da solução?
Da solução, que é soluto mais solvente.

5. O que significa 0,9% em um soro fisiológico?
Que há 0,9 g de cloreto de sódio em cada 100 mL de solução.

6. O que acontece com o soluto em uma diluição?
Nada: a quantidade de soluto fica igual, só o volume aumenta e a concentração cai.

7. O que significa 1 ppm em água?
Aproximadamente 1 mg de soluto por litro de solução.

8. Por que converter mL para L antes de calcular molaridade?
Porque a fórmula usa litros; usar mL sem converter erra o resultado por um fator de mil.

Questões comentadas

As questões abaixo são inéditas, no estilo ENEM, criadas para esta matéria.

Questão 1. Uma solução contém 20 g de sal em 500 mL. Sua concentração comum é:
a) 10 g/L.
b) 20 g/L.
c) 40 g/L.
d) 80 g/L.
e) 100 g/L.
Gabarito: C. 500 mL são 0,5 L, logo \(C = 20 / 0,5 = 40 \text{ g/L}\).

Questão 2. Uma solução 2 mol/L de \(\text{NaOH}\) (massa molar 40 g/mol) tem concentração comum de:
a) 20 g/L.
b) 40 g/L.
c) 80 g/L.
d) 100 g/L.
e) 160 g/L.
Gabarito: C. \(C = M \times M_{molar} = 2 \times 40 = 80 \text{ g/L}\).

Questão 3. Uma solução com 10 g de soluto e 90 g de solvente tem título igual a:
a) 0,01.
b) 0,1.
c) 0,11.
d) 0,9.
e) 1,0.
Gabarito: B. A massa da solução é 100 g, logo \(\tau = 10 / 100 = 0,1\), ou 10%.

Questão 4. Para preparar 500 mL de solução 0,5 mol/L a partir de uma solução 2 mol/L, o volume a ser retirado é:
a) 50 mL.
b) 100 mL.
c) 125 mL.
d) 250 mL.
e) 400 mL.
Gabarito: C. \(2 \times V_1 = 0,5 \times 500\), logo \(V_1 = 125 \text{ mL}\), completando com água até 500 mL.

Questão 5. Um limite de 2 ppm de um poluente em água corresponde, aproximadamente, a:
a) 2 g/L.
b) 2 mg/L.
c) 2 kg/L.
d) 0,002 mg/L.
e) 2000 mg/L.
Gabarito: B. Em água diluída, 1 ppm equivale a cerca de 1 mg/L, logo 2 ppm são 2 mg/L.

Questão 6. Misturam-se 100 mL de solução 2 g/L com 300 mL de solução 6 g/L do mesmo soluto. A concentração final é:
a) 4 g/L.
b) 5 g/L.
c) 6 g/L.
d) 8 g/L.
e) 2 g/L.
Gabarito: B. Massa total 2000 mg em 400 mL, logo 5 g/L, entre os valores iniciais e mais próxima da solução de maior volume.

Dica do professor

Escreva sempre as unidades ao lado dos números: g, mL, L, mol. A unidade denuncia o erro antes do gabarito. Se o resultado sair em g/mL quando você esperava g/L, a conversão foi esquecida. Revise também Carboidratos e Água e Sais Minerais para treinar leitura de rótulos e porcentagens.

Atenção / cuidado

• Use o volume da solução, não o volume do solvente, nas fórmulas de concentração.
• Converta mL para L antes de calcular molaridade e concentração comum.
• No título, o denominador é a massa da solução, não a do solvente.
• Na diluição, complete até o volume final, não some o volume final de água.
• Não confunda % em massa, % em volume e % massa por volume.

Conexão com outras áreas

Biologia: soros, concentração de medicamentos e osmose. Matemática: regra de três, porcentagem e média ponderada. Meio ambiente: poluentes em ppm e qualidade da água. Cotidiano: rótulos de alimentos, bebidas e produtos de limpeza.

Incidência: 🔥 Quente — cai no ENEM e nos vestibulares. Matéria: Química 2 | Soluções | Tema: Unidades de concentração.