Exercícios: Soluções e concentração

A Lúcia deita duas colheres de açúcar num copo com água e mexe até o açúcar desaparecer, como se mostra na figura.

O que é o açúcar: o soluto ou o solvente? E a água? Como se chama o resultado da mistura?

O soro administrado no hospital é água com sais e glicose dissolvidos. Qual é o solvente? Quantos solutos tem esta solução?

O álcool que se utiliza para desinfetar uma ferida é álcool dissolvido em água.

1. a) Qual é o soluto e qual é o solvente?
2. b) Pode um líquido ser soluto? E um gás? Dá um exemplo de um gás dissolvido.

O xarope de morango parece-te demasiado doce e decides adicionar mais água ao copo.

1. a) A quantidade total de açúcar no copo altera-se?
2. b) E o sabor? Explica o que significa «diluir» uma solução.

Porque é que o açúcar se dissolve mais depressa no chá quente do que no chá frio? O que acontece à solubilidade da maioria dos sólidos quando a temperatura aumenta?

Dissolves $10\ \text{g}$ de bicarbonato em água até perfazer $2\ \text{L}$ de solução. A concentração em massa em gramas por litro calcula-se dividindo a massa de soluto pelo volume de solução. Qual é a concentração em $\text{g/L}$?

Completa a frase com as palavras em falta: «Numa solução, o $\dots$ é a substância que está em maior quantidade e é a que dissolve; o $\dots$ é a substância que se dissolve; e a $\dots$ indica-nos quantos gramas de soluto existem por cada litro de solução».

O professor prepara no laboratório $200\ \text{g}$ de solução com $20\ \text{g}$ de sal. A percentagem em massa calcula-se dividindo a massa de soluto pela massa total de solução e multiplicando o resultado por $100$. Qual é a percentagem em massa de sal?

A Daniela dissolve $15\ \text{g}$ de glicose em água até obter $500\ \text{mL}$ de solução. Calcula a concentração em $\text{g/L}$. Atenção: converte primeiro o volume para litros.

Um batido de cacau tem uma concentração de açúcar de $40\ \text{g/L}$. Se beberes meio litro de batido, quantos gramas de açúcar consumiste?

Para fazer calda de açúcar dissolves $25\ \text{g}$ de açúcar em $175\ \text{g}$ de água.

1. a) Quantos gramas de solução obténs no total?
2. b) Calcula a percentagem em massa de açúcar da calda.

A solubilidade do sal em água à temperatura ambiente é de cerca de $36\ \text{g}$ por cada $100\ \text{mL}$. Deitas $40\ \text{g}$ de sal num copo com $100\ \text{mL}$ de água e agitas bem, como se mostra na figura.

1. a) Todo o sal se dissolve?
2. b) Quantos gramas ficam por dissolver no fundo?
3. c) Como se chama uma solução que já não admite mais soluto?

A horchata do supermercado tem cerca de $100\ \text{g}$ de açúcar por litro. Para ficar com um sabor mais suave, misturas $1\ \text{L}$ de horchata com $1\ \text{L}$ de água.

1. a) Quantos gramas de açúcar há agora no jarro?
2. b) Qual é a nova concentração em $\text{g/L}$?

A solubilidade do açúcar aumenta bastante com a temperatura: a $60\ \celsius$ é possível dissolver até $290\ \text{g}$ em $100\ \text{mL}$ de água, mas a $20\ \celsius$ apenas até $200\ \text{g}$, como se mostra no gráfico.

Preparas um xarope com $250\ \text{g}$ de açúcar em $100\ \text{mL}$ de água quente a $60\ \celsius$.

1. a) A $60\ \celsius$, todo o açúcar se dissolve?
2. b) Deixas arrefecer o xarope até $20\ \celsius$. O que acontecerá? Quantos gramas de açúcar irão cristalizar?

O professor de laboratório pede-te para preparares $2\ \text{L}$ de uma solução de sal com uma concentração de $8\ \text{g/L}$. Quantos gramas de sal deves pesar na balança?

Os gases dissolvem-se pior na água quente do que na fria: ao contrário dos sólidos, a sua solubilidade diminui com o aumento da temperatura.

1. a) Utiliza este dado para explicar por que razão, no verão, os peixes de um lago sobem à superfície para respirar.
2. b) Se aqueceres um tacho com água para cozer massa, surgem pequenas bolhas muito antes de ferver. O que são essas bolhas?

Depois de treinar, preparas uma bebida caseira para recuperar: dissolves $10\ \text{g}$ de sais minerais em $490\ \text{g}$ de água.

1. a) Que massa total de solução obténs?
2. b) Calcula a percentagem em massa de sais.
3. c) Se adicionasses mais $500\ \text{g}$ de água, essa percentagem aumentaria, diminuiria ou manter-se-ia? Justifica a resposta sem fazer cálculos.

Preparas dois copos com água e sal: no copo A dissolves $5\ \text{g}$ de sal até perfazer $100\ \text{mL}$; no copo B, $12\ \text{g}$ de sal até perfazer $300\ \text{mL}$, como se mostra na figura.

1. a) Calcula a concentração de cada copo em $\text{g/L}$.
2. b) Qual está mais salgado? Explica por que razão não basta comparar os gramas de sal de cada copo.

A solubilidade do nitrato de potássio é de $85\ \text{g}$ por cada $100\ \text{mL}$ de água a $50\ \celsius$, mas apenas de $32\ \text{g}$ por cada $100\ \text{mL}$ a $20\ \celsius$. No laboratório dissolves $80\ \text{g}$ de nitrato de potássio em $100\ \text{mL}$ de água quente a $50\ \celsius$.

1. a) Dissolve-se tudo a essa temperatura? Justifica com base nos dados.
2. b) Deixas arrefecer o copo até $20\ \celsius$. Que quantidade de nitrato de potássio pode permanecer dissolvida?
3. c) Quantos gramas surgirão sob a forma de cristais no fundo? Explica o que aconteceu durante o arrefecimento.

Um xarope de hortelã tem $200\ \text{g}$ de açúcar por litro. Queres preparar $0,5\ \text{L}$ de bebida com uma concentração de açúcar de $40\ \text{g/L}$.

1. a) Quantos gramas de açúcar deve conter a tua bebida?
2. b) Quantos mililitros de xarope contêm esses gramas?
3. c) Quanta água deves adicionar?

Para conservar azeitonas, preparas uma salmoura a dissolver $30\ \text{g}$ de sal em $270\ \text{g}$ de água.

1. a) Qual é a percentagem em massa de sal?
2. b) Deixas o recipiente ao sol e evaporam-se $100\ \text{g}$ de água. Que massa de solução resta?
3. c) Qual é agora a percentagem em massa?
4. d) Explica por que razão aumentou, apesar de não teres adicionado mais sal.

A água do Mar Morto tem dissolvidos cerca de $300\ \text{g}$ de sal por cada litro, aproximadamente nove vezes mais do que a água do mar comum.

1. a) Quantos gramas de sal existem em $2\ \text{L}$ de água do Mar Morto?
2. b) Quantos litros seriam necessários para obter $1,2\ \text{kg}$ de sal?
3. c) Justifica, com base no valor da concentração, por que razão quase não vivem peixes nesse mar.

De uma garrafa com $1\ \text{L}$ de solução de sal com a concentração de $60\ \text{g/L}$ serves meio litro para um jarro, como se mostra na figura.

1. a) Quantos gramas de sal existem no jarro?
2. b) Qual é a concentração da solução que resta na garrafa? Muitos colegas diriam que é metade: justifica qual é a resposta correta.

O rótulo de uma água mineral indica que contém $460\ \text{mg}$ de minerais dissolvidos por cada litro.

1. a) Exprime essa concentração em $\text{g/L}$.
2. b) Se beberes meio litro dessa água, quantos miligramas de minerais consumiste?
3. c) Comparando com uma solução de laboratório de $30\ \text{g/L}$, explica por que razão dizemos que a água mineral é uma solução muito diluída.

Desafio do tema. Que quantidade de sal seria necessário dissolver em água para obter uma solução com a mesma concentração do soro fisiológico? (Atividade exclusivamente didática: não bebas, não injetes nem apliques em feridas ou olhos as misturas preparadas, pois não são estéreis. Perante uma emergência, usa apenas soro comercial e segue as indicações sanitárias.)

1. Classifica: Identifica justificadamente se a água da torneira e o sal de cozinha são substâncias puras ou misturas.

2. Experimenta e mede: Deita em três copos idênticos um volume $V = 100\text{ mL}$ ($100 \pm 5\text{ mL}$) de água. Com uma balança de cozinha (ou colher doseadora), adiciona a cada um massas crescentes de sal: $0,5\text{ g}$, $1,0\text{ g}$ e $2,0\text{ g}$ (incerteza estimada de $\pm 0,1\text{ g}$). Concebe um procedimento simples de separação (evaporação e cristalização) para recuperar o sal de um dos copos.

3. Tratamento de dados: Elabora uma tabela com massas, volumes e incertezas. Calcula a concentração em massa ($C = m/V$) em $\text{g/L}$ para cada solução e traça à mão um gráfico de $C$ em função de $m$.

4. Relatório final: Compara os teus resultados com a concentração padrão do soro comercial ($9,0\text{ g/L}$), determina qual a solução com a concentração mais próxima desse valor e explica que impurezas ficariam no sal se a água inicial fosse da torneira.

Será valorizado:

• Identificação correta de substâncias puras e misturas, juntamente com a proposta viável de separação.

• Rigor no registo experimental com incertezas, cálculos de concentração em $\text{g/L}$ e traçado gráfico.

• Clareza do relatório e fundamentação científica da solução escolhida.