ENEMPEDIA

A concentração das soluções é um dos temas mais cobrados em Química no ENEM, porque aparece em situações muito próximas do cotidiano: preparo de soro fisiológico, diluição de produtos de limpeza, quantidade de sal na água do mar, teor alcoólico de bebidas, medicamentos, fertilizantes, poluição da água e tratamento de efluentes.

De forma simples, concentração é a relação entre a quantidade de soluto e a quantidade de solução ou solvente. O soluto é a substância dissolvida. O solvente é a substância que dissolve. A solução é a mistura homogênea formada pelos dois.

Quando dizemos que uma solução está “mais concentrada”, significa que há mais soluto em relação à quantidade de solução. Quando dizemos que está “mais diluída”, significa que há menos soluto em relação à quantidade de solução.

O que é concentração de uma solução?

Imagine dois copos com a mesma quantidade de água. No primeiro, colocamos uma colher de açúcar. No segundo, colocamos três colheres. O segundo copo terá uma solução mais concentrada, porque contém mais soluto dissolvido na mesma quantidade de solvente.

Na Química, essa ideia precisa ser expressa com números. Por isso, usamos unidades de concentração.

As principais são:

• concentração comum, em g/L;
• concentração em quantidade de matéria, também chamada molaridade, em mol/L;
• porcentagem em massa;
• porcentagem em volume;
• porcentagem massa/volume;
• partes por milhão, ppm.

Cada unidade é útil em um tipo de situação.

Soluto, solvente e solução

Antes de estudar as fórmulas, é importante revisar os conceitos básicos.

• Soluto: substância que está dissolvida.
• Solvente: substância que dissolve o soluto.
• Solução: mistura homogênea formada por soluto e solvente.

Exemplos:

• água com sal: sal é o soluto, água é o solvente;
• água com açúcar: açúcar é o soluto, água é o solvente;
• soro fisiológico: cloreto de sódio é o soluto, água é o solvente;
• ar atmosférico: mistura gasosa em que há vários gases dissolvidos entre si.

No ENEM, as soluções aquosas são as mais comuns, ou seja, aquelas em que a água é o solvente.

Concentração comum: g/L

A concentração comum indica a massa de soluto dissolvida em determinado volume de solução. Sua unidade mais comum é grama por litro, g/L.

A fórmula é:

C = m / V

Em que:

• C = concentração comum;
• m = massa do soluto, geralmente em gramas;
• V = volume da solução, geralmente em litros.

Exemplo:

Se uma solução possui 20 g de sal dissolvidos em 2 L de solução, sua concentração comum é:

C = 20 / 2 = 10 g/L

Isso significa que há 10 g de sal em cada litro de solução.

Atenção ao volume usado

Na concentração comum, o volume considerado é o volume da solução, não apenas o volume do solvente. Em exercícios simples, muitas vezes o volume final é informado diretamente. Quando não for, é preciso prestar atenção ao enunciado.

Exemplo:

Foram dissolvidos 5 g de soluto e o volume final da solução foi ajustado para 500 mL. Qual é a concentração comum?

Primeiro, converta 500 mL para litros:

500 mL = 0,5 L

Depois:

C = 5 / 0,5 = 10 g/L

A conversão de mL para L é muito importante.

Conversões importantes

O ENEM pode usar diferentes unidades. Por isso, memorize algumas conversões simples:

• 1 L = 1000 mL
• 1 mL = 0,001 L
• 1 kg = 1000 g
• 1 g = 1000 mg
• 1 mol = quantidade de matéria relacionada à massa molar

Exemplo:

250 mL = 0,250 L
75 mg = 0,075 g
2,5 L = 2500 mL

Muitos erros em questões de concentração não acontecem por falta de Química, mas por conversão errada de unidades.

Molaridade ou concentração em mol/L

A molaridade, também chamada concentração em quantidade de matéria, indica quantos mols de soluto existem em cada litro de solução.

A fórmula é:

M = n / V

Em que:

• M = molaridade, em mol/L;
• n = quantidade de matéria do soluto, em mol;
• V = volume da solução, em litros.

Para usar essa fórmula, muitas vezes precisamos calcular o número de mols:

n = m / MM

Em que:

• n = número de mols;
• m = massa, em gramas;
• MM = massa molar, em g/mol.

Exemplo de molaridade

Uma solução foi preparada dissolvendo 4 g de NaOH em água até completar 500 mL de solução. Qual é a molaridade?

Dados:

• Massa molar do NaOH = 40 g/mol;
• Massa de NaOH = 4 g;
• Volume = 500 mL = 0,5 L.

Primeiro, calcule os mols:

n = m / MM
n = 4 / 40
n = 0,1 mol

Agora, calcule a molaridade:

M = n / V
M = 0,1 / 0,5
M = 0,2 mol/L

A solução tem concentração de 0,2 mol/L.

Diferença entre g/L e mol/L

A concentração comum, em g/L, trabalha com massa. A molaridade, em mol/L, trabalha com quantidade de matéria.

As duas podem descrever a mesma solução, mas usam unidades diferentes.

Exemplo: uma solução de NaCl tem 58,5 g/L. Como a massa molar do NaCl é 58,5 g/mol, isso corresponde a 1 mol/L.

Mas se fosse glicose, C₆H₁₂O₆, a conversão seria diferente, porque a massa molar da glicose é 180 g/mol.

Por isso, para converter g/L em mol/L, usamos a massa molar:

M = C / MM

Em que:

• M = molaridade;
• C = concentração comum, em g/L;
• MM = massa molar, em g/mol.

Porcentagem em massa

A porcentagem em massa indica quantos gramas de soluto existem em 100 g de solução.

A fórmula é:

% m/m = massa do soluto / massa da solução × 100

Exemplo:

Uma solução contém 10 g de sal em 100 g de solução. A porcentagem em massa é:

% m/m = 10 / 100 × 100 = 10%

Isso significa que 10% da massa da solução corresponde ao soluto.

A porcentagem em massa é comum em rótulos de produtos químicos, alimentos e soluções comerciais.

Porcentagem em volume

A porcentagem em volume indica quantos mililitros de soluto existem em 100 mL de solução.

A fórmula é:

% v/v = volume do soluto / volume da solução × 100

Essa unidade é muito usada para misturas de líquidos, como álcool em água.

Exemplo:

Um álcool 70% v/v possui 70 mL de etanol em 100 mL de solução.

Isso não significa necessariamente 70 mL de etanol + 30 mL exatos de água, porque volumes podem sofrer contração ao misturar líquidos. A interpretação correta é: em 100 mL de solução, há 70 mL de etanol.

Porcentagem massa/volume

A porcentagem massa/volume indica quantos gramas de soluto existem em 100 mL de solução.

A fórmula é:

% m/v = massa do soluto em gramas / volume da solução em mL × 100

Exemplo:

Uma solução 5% m/v possui 5 g de soluto em 100 mL de solução.

Esse tipo de concentração aparece em medicamentos, soluções hospitalares e produtos laboratoriais.

Soro fisiológico: exemplo clássico

O soro fisiológico comum é uma solução de cloreto de sódio em água, geralmente a 0,9% m/v.

Isso significa:

0,9 g de NaCl em 100 mL de solução.

Se quisermos saber quantos gramas há em 1 L, fazemos:

100 mL → 0,9 g
1000 mL → 9 g

Portanto, o soro fisiológico 0,9% possui 9 g de NaCl por litro de solução.

Essa concentração é importante porque é próxima à concentração osmótica dos fluidos corporais, reduzindo risco de alteração brusca no volume das células.

Partes por milhão: ppm

A unidade ppm significa partes por milhão. Ela é usada para concentrações muito pequenas, especialmente em análises ambientais.

Em soluções aquosas diluídas, uma aproximação comum é:

1 ppm ≈ 1 mg/L

Isso significa que 1 ppm corresponde aproximadamente a 1 miligrama de soluto por litro de solução aquosa.

Exemplos de uso:

• concentração de poluentes na água;
• teor de metais pesados;
• quantidade de flúor na água tratada;
• concentração de gases no ar;
• resíduos de agrotóxicos.

Exemplo:

Se uma amostra de água possui 5 mg de nitrato por litro, sua concentração é aproximadamente 5 ppm.

Por que ppm é importante no ENEM?

O ENEM costuma trabalhar com problemas ambientais. Muitas substâncias perigosas causam impacto mesmo em pequenas quantidades. Por isso, usar g/L nem sempre é prático.

Por exemplo, a presença de mercúrio, chumbo ou agrotóxicos na água pode ser preocupante mesmo em concentrações muito baixas. Nesses casos, ppm ou até ppb, partes por bilhão, são unidades mais adequadas.

Diluição de soluções

Diluir uma solução significa adicionar solvente, diminuindo sua concentração.

Quando diluímos, a quantidade de soluto permanece a mesma, mas o volume da solução aumenta. Por isso, a concentração diminui.

A fórmula mais usada é:

C₁ · V₁ = C₂ · V₂

Também pode aparecer como:

M₁ · V₁ = M₂ · V₂

Em que:

• C₁ ou M₁ = concentração inicial;
• V₁ = volume inicial;
• C₂ ou M₂ = concentração final;
• V₂ = volume final.

A lógica é: antes e depois da diluição, a quantidade de soluto é a mesma.

Exemplo de diluição

Um estudante possui 100 mL de solução de concentração 2 mol/L. Ele adiciona água até o volume final chegar a 500 mL. Qual será a concentração final?

M₁V₁ = M₂V₂

2 × 100 = M₂ × 500

200 = 500M₂

M₂ = 0,4 mol/L

A concentração diminuiu de 2 mol/L para 0,4 mol/L, porque o volume aumentou.

Observe que os volumes podem estar em mL, desde que ambos estejam na mesma unidade.

Mistura de soluções de mesmo soluto

Quando duas soluções do mesmo soluto são misturadas, a concentração final depende da quantidade total de soluto e do volume final.

A ideia geral é:

quantidade total de soluto / volume total da solução

Se as concentrações estiverem em mol/L, podemos calcular os mols de cada solução e somar.

Exemplo:

Misturam-se 1 L de solução 2 mol/L com 1 L de solução 4 mol/L do mesmo soluto.

Primeira solução:

n = M × V = 2 × 1 = 2 mol

Segunda solução:

n = 4 × 1 = 4 mol

Total:

n = 6 mol

Volume total:

V = 2 L

Concentração final:

M = 6 / 2 = 3 mol/L

A solução final terá 3 mol/L.

Concentração e toxicidade

A concentração de uma substância influencia seus efeitos no organismo e no ambiente. Uma mesma substância pode ser segura em baixa concentração e perigosa em alta concentração.

Exemplos:

• medicamentos têm dose adequada;
• flúor na água deve estar em concentração controlada;
• cloro em piscinas precisa de faixa segura;
• agrotóxicos e metais pesados podem ser tóxicos em pequenas concentrações;
• excesso de sais pode prejudicar plantas e organismos aquáticos.

No ENEM, é comum que a questão apresente um limite permitido e peça para comparar com uma concentração encontrada.

Concentração e água potável

A qualidade da água depende da concentração de substâncias dissolvidas ou dispersas. Alguns sais são naturais e até necessários, mas outros compostos podem indicar contaminação.

Parâmetros analisados podem incluir:

• nitratos;
• metais pesados;
• cloretos;
• fluoretos;
• matéria orgânica;
• resíduos industriais;
• agrotóxicos.

Quando a concentração de um contaminante ultrapassa o limite permitido, a água pode se tornar imprópria para consumo.

Esse tema une Química, saúde pública e meio ambiente.

Concentração e medicamentos

Medicamentos precisam ser administrados em concentrações adequadas. Uma dose menor que a necessária pode não produzir efeito terapêutico. Uma dose maior pode causar intoxicação.

Em hospitais, soluções intravenosas são preparadas com concentrações específicas. O soro fisiológico, por exemplo, precisa ter concentração compatível com o sangue para evitar problemas osmóticos.

A concentração também aparece em xaropes, gotas, comprimidos dissolvidos e anestésicos.

Exemplo de raciocínio:

Se um xarope tem 20 mg/mL de princípio ativo, cada 5 mL contém:

20 × 5 = 100 mg

Esse tipo de cálculo é muito comum em situações práticas.

Concentração e produtos de limpeza

Produtos de limpeza muitas vezes precisam ser diluídos antes do uso. Usar concentração maior que a recomendada pode causar intoxicação, irritação, danos a superfícies ou desperdício.

Água sanitária, desinfetantes, detergentes e soluções de limpeza industrial possuem instruções de diluição.

Exemplo:

Se um produto deve ser diluído na proporção 1:9, isso significa 1 parte de produto para 9 partes de água, formando 10 partes de solução final.

O ENEM pode cobrar esse raciocínio em questões sobre preparo de soluções e segurança doméstica.

Concentração e fertilizantes

Na agricultura, a concentração de nutrientes no solo e em soluções fertilizantes é essencial para o crescimento das plantas.

Nitrogênio, fósforo e potássio são nutrientes importantes, mas o excesso pode causar impactos ambientais.

Fertilizantes muito concentrados podem:

• prejudicar raízes;
• salinizar o solo;
• contaminar águas subterrâneas;
• favorecer eutrofização de rios e lagos.

Por isso, a concentração precisa ser controlada.

Concentração e osmose

A concentração de solutos influencia o movimento da água através de membranas semipermeáveis.

Na osmose, a água tende a se deslocar do meio menos concentrado em solutos para o meio mais concentrado.

Exemplos:

• células em meio hipertônico perdem água;
• células em meio hipotônico ganham água;
• soro fisiológico é usado para evitar alterações bruscas;
• sal conserva alimentos retirando água de microrganismos.

Esse tema conecta Química e Biologia.

Como o ENEM cobra concentração das soluções

O ENEM costuma cobrar concentração em situações contextualizadas. A questão pode trazer um rótulo, uma tabela, um gráfico, uma bula, uma notícia ambiental ou um problema de diluição.

Situações comuns:

• preparo de soro fisiológico;
• diluição de produto de limpeza;
• teor de álcool;
• concentração de poluentes em ppm;
• dosagem de medicamentos;
• salinidade da água;
• concentração de fertilizantes;
• comparação com limite permitido;
• cálculo de g/L ou mol/L.

Para resolver, identifique:

1. Qual é o soluto?
2. Qual é o volume da solução?
3. A massa está em g ou mg?
4. O volume está em L ou mL?
5. A concentração pedida é g/L, mol/L, %, ppm ou outra?
6. Há diluição?
7. O volume final foi alterado?

Resumo das principais fórmulas

• Concentração comum: C = m / V
• Molaridade: M = n / V
• Número de mols: n = m / MM
• Conversão: M = C / MM
• Porcentagem em massa: % m/m = massa do soluto / massa da solução × 100
• Porcentagem em volume: % v/v = volume do soluto / volume da solução × 100
• Porcentagem massa/volume: % m/v = massa do soluto / volume da solução × 100
• Diluição: C₁V₁ = C₂V₂

Mais importante do que decorar fórmulas é entender o significado de cada unidade.

Erros comuns dos estudantes

Um erro comum é usar mL no lugar de L em fórmulas que exigem litros, especialmente em g/L e mol/L.

Outro erro é confundir massa da solução com massa do solvente. Em porcentagem em massa, o denominador é a massa total da solução.

Também é comum confundir 0,9% m/v com 0,9 g por litro. Na verdade, 0,9% m/v significa 0,9 g por 100 mL, ou seja, 9 g por litro.

Outro erro é achar que, na diluição, a quantidade de soluto diminui. Na diluição simples, a quantidade de soluto permanece igual; o que aumenta é o volume da solução.

Conclusão

A concentração das soluções indica a quantidade de soluto presente em uma determinada quantidade de solução ou solvente. Esse conceito é essencial para entender medicamentos, soro fisiológico, poluição da água, produtos de limpeza, fertilizantes e muitas situações do cotidiano.

As unidades mais importantes para o ENEM são g/L, mol/L, porcentagens e ppm. Também é fundamental saber interpretar diluições, converter unidades e relacionar concentração com efeitos biológicos e ambientais.

Para estudar bem esse tema, não basta decorar fórmulas. É preciso entender o que cada unidade representa e como ela aparece em problemas reais.

SIMULADO ENEM

1. Uma solução foi preparada dissolvendo 12 g de sal em água até completar 3 L de solução. A concentração comum dessa solução é:

A) 2 g/L
B) 3 g/L
C) 4 g/L
D) 12 g/L
E) 36 g/L

Resposta: C.

Comentário: A concentração comum é dada por C = m/V. Assim, C = 12 g / 3 L = 4 g/L. Isso significa que há 4 g de sal em cada litro de solução.

2. O soro fisiológico comum apresenta concentração de 0,9% m/v de NaCl. Isso significa que há:

A) 0,9 g de NaCl em 100 mL de solução.
B) 0,9 g de NaCl em 1 L de solução.
C) 9 g de NaCl em 100 mL de solução.
D) 90 g de NaCl em 100 mL de solução.
E) 0,9 mol de NaCl em 100 L de solução.

Resposta: A.

Comentário: A porcentagem massa/volume indica gramas de soluto em 100 mL de solução. Portanto, 0,9% m/v significa 0,9 g de NaCl em 100 mL de solução.

3. Uma solução de concentração 4 mol/L foi diluída. O volume inicial era 200 mL e o volume final passou a ser 800 mL. A concentração final será:

A) 0,5 mol/L
B) 1,0 mol/L
C) 2,0 mol/L
D) 4,0 mol/L
E) 8,0 mol/L

Resposta: B.

Comentário: Na diluição, usamos M₁V₁ = M₂V₂. Assim, 4 × 200 = M₂ × 800. Logo, M₂ = 800/800 = 1 mol/L. A concentração diminui porque o volume aumentou.