Molaridade ou concentração molar

A molaridade ou concentração molar (M) é a forma mais usual de expressar a quantidade de matéria de uma substância em solução. A concentração molar é calculada pela razão entre a quantidade de matéria, expressa em mols, e o volume da solução, normalmente dado em litros. Por isso, a concentração molar é expressa em unidade de mol/L. Se o número de mols do soluto não for conhecido, é possível determiná-lo pela razão entre a massa e a massa molar da substância.

Leia também: Densidade de uma solução — a modalidade de concentração que relaciona a massa com o volume

Resumo sobre molaridade ou concentração molar

• A molaridade ou concentração molar é a forma usual de expressar a quantidade de matéria de uma substância em solução.

• A concentração molar é a relação matemática entre a quantidade de matéria de um soluto (mol) em determinado volume de solução.

• A molaridade é calculada pela reação M = n/V, sendo n o número de mols e V o volume de solução.

• A concentração molar é expressa em mol/L.

• A quantidade de matéria (n) pode ser encontrada pela razão entre massa (m) e massa molar (MM) de uma substância.

• A molalidade (W) se difere da molaridade, pois é a relação entre a quantidade de matéria do soluto (mol) e a massa do solvente (kg).

• A concentração comum (C) se difere da concentração molar (M), pois considera a massa do soluto (em gramas) sobre o volume da solução (em L).

Videoaula sobre concentração molar, concentração em mol/L ou molaridade

O que é molaridade?

A molaridade (M) é uma medida da concentração de uma solução considerando a razão entre a quantidade de matéria de um soluto, em unidades de mol, pelo volume de uma solução, normalmente expressa em litro (L).

Essa medida também é conhecida como concentração molar, concentração em mol/L ou concentração em quantidade de matéria. É a forma mais usual de representar a concentração de soluções.

Soluções de maior concentração molar possuem maior quantidade de matéria (moléculas/íons/átomos) por volume de solução em comparação a soluções de menor concentração molar. A imagem abaixo ilustra isso.

Qual a fórmula da molaridade ou concentração molar?

A fórmula para determinar a molaridade ou concentração molar é:

\(\mathbf{M=\frac{n}{V}}\)

• M → molaridade (em mol/L).

• n → número de mols do soluto, em unidade de mol.

• V → volume da solução, em unidade de litro (L).

Outra forma de expressar a relação de molaridade ou concentração molar é usando valores de massa de soluto (m). Nesse caso, é usada a relação de igualdade \(\mathbf{n=\frac{m}{MM}}\), em que MM é a massa molar do soluto:

\(\mathbf{n=\frac{m}{MM \cdot V}}\)

• M → molaridade (em mol/L).

• m → massa do soluto (em gramas (g)).

• MM → massa molar do soluto (em g/mol).

• V → volume da solução (em L).

Como calcular a molaridade ou concentração molar?

Para calcular a molaridade ou concentração, é necessário utilizar uma de suas fórmulas. Assim, vamos analisar alguns exemplos para entender como são feitos os cálculos.

• Exemplo 1:

Para a realização de um teste químico, é necessário 0,270 mol de hidróxido de potássio (KOH). Para isso, um analista de laboratório utilizou 600 mL de uma solução de KOH. Qual a concentração molar dessa solução?

Resolução:

O enunciado informa a quantidade de matéria (número de mols) e o volume da solução. Então, para encontrar a concentração molar, basta aplicar a fórmula:

\(\mathbf{M=\frac{n}{V}}\)

\(\mathbf{M=\frac{0,270\ mols}{0,6\ L}}\)

\(\mathbf{M=0,45\ mol/L}\)

Note que o valor de volume foi convertido de mL para L para a aplicação da fórmula.

• Exemplo 2:

Para a preparação de uma solução de ácido acético, uma massa de 0,50 g dessa substância foi dissolvida em água e o volume completado para 500 mL. Qual a concentração da solução obtida, sabendo que a massa molar do ácido acético é de 60 g/mol?

Resolução:

Nesse exemplo, não foi fornecido o número de mols da substância, mas sim a massa e massa molar. Assim, aplica-se:

\(\mathbf{n=\frac{m}{MM \cdot V}}\)

\(\mathbf{n=\frac{0,50\ g}{60\frac{g}{mol}\cdot0,5\ L}}\)

\(\mathbf{M= 0,020\ mol/L}\)

Portanto, a concentração molar da solução é 0,020 mol/L.

• Exemplo 3:

Quantos mols de hidróxido de sódio (NaOH) são necessários para a preparação de 800 mL de uma solução em concentração de 0,560 mol/L de NaOH?

Resolução:

Nesse exemplo, são conhecidos os valores de volume e de concentração molar. Então, manipulando a fórmula para a concentração molar, é possível determinar a massa de NaOH:

\(\mathbf{M=\frac{n}{V}}\)

\(\mathbf{n=M\cdot V}\)

\(\mathbf{n=0,560\ \frac{mol}L\cdot 0,8\ L}\)

\(\mathbf{n=0,45\ mol}\)

Portanto, a quantidade de matéria (mol) necessária para o preparo dessa solução é de 0,45 mol de NaOH.

Veja também: Cálculo estequiométrico com mol — como é feito?

Diferenças entre molaridade e molalidade

A molalidade é representada por W e se refere à determinação da concentração de uma solução considerando a relação entre quantidade de soluto (em mol) e massa do solvente (em kg).

\(\mathbf{W=\frac{n}{m_{solvente}}}\)

• W → molalidade (em mol/kg).

• n → número de mols do soluto, em unidade de mol.

• \(m_{solvente}\) → massa do solvente, em quilogramas (Kg).

A molalidade considera o número de mols por massa do solvente, enquanto a molaridade considera o número de mols em relação ao volume da solução.

Diferenças entre molaridade e concentração comum

A concentração comum é representada por C e determina a concentração de uma solução considerando a relação entre a massa de soluto (em gramas) e o volume da solução (em litros).

\(\mathbf{C=\frac{m_{soluto}}{V_{soluc\tilde{a}o}}}\)

• C → concentração comum, expressa em grama por litro (g/L).

• \(m_{soluto}\) → massa do soluto, em gramas (g).

• V_solução → volume da solução, em litros (L).

A concentração comum considera a massa do soluto por volume da solução, enquanto a molaridade considera o número de mols em relação ao volume da solução.

De acordo com o Sistema Internacional (SI), volume é expresso em m³, logo a concentração comum é expressa em g/m³. No entanto, é comum a utilização da unidade de litros (L) para o volume de solvente, sendo usual a representação da concentração comum em g/L.

Exercícios resolvidos sobre molaridade ou concentração molar

Questão 1

(Ufscar) Soro fisiológico contém 0,900 gramas de NaCℓ, massa molar = 58,5 g/mol, em 10 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:

Alternativa D

Para calcular a concentração do soro fisiológico, usa-se a fórmula que relaciona massa e massa molar, já que não foi fornecido diretamente o número de mols de NaCℓ.

\(\mathbf{M=\frac{0,900\ g}{58,5\ \frac{g}{mol}\cdot \ 0,1\ L}}\)

\(\mathbf{M=0,154\ mol/L}\)

Questão 2

(Vunesp) Com o objetivo de diminuir a incidência de cáries na população, em muitas cidades adiciona-se fluoreto de sódio (NaF) à água distribuída pelas estações de tratamento, de modo a obter uma concentração de 2,0 x 10^-5 mol/L. Com base nesse valor e dadas as massas molares em g/mol: Na = 23 e F = 19, podemos dizer que a massa do sal contida em 500 mL dessa solução é:

A) 4,2 x 10^-1 g.

B) 8,4 x 10^-1 g.

C) 4,2 x 10^-4 g.

D) 6,1 x 10^-4 g.

E) 8,4 x 10^-4 g.

Resolução:

Alternativa C

Para conhecer a massa do sal contida no volume de 500 mL, primeiramente deve-se calcular a massa molar NaF, já que as massas molares de cada átomo são conhecidas.

\(\mathbf{massa\ molar\ (NaF)= massa\ molar\ de\ Na+massa\ molar\ de\ F}\)

\(\mathbf{massa\ molar\ (NaF)=23\ \frac{g}{mol}+19\ \frac{g}{mol}}\)

\(\mathbf{massa\ molar\ (NaF)=42\ \frac{g}{mol}}\)

Agora, é possível aplicar a fórmula da concentração molar, isolando o fator m:

\(\mathbf{n=\frac{m}{MM \cdot V}}\)

\(\mathbf{m=M \cdot (MM)\cdot V}\)

\(\mathbf{m=(2,0\ x\ 10^{-5}\ \frac{mol}{L})\cdot(42\ \frac{g}{mol}) \cdot 0,5\ L}\)

\(\mathbf{m=0,00042\ g=4,2\ x\ 10^{-4}\ g}\)