Concentração de soluções no Enem

Olá, pessoal! Estão se sentindo preparados para o Enem que está cada dia mais próximo?

Para ajudá-los a ficar ainda mais confiantes para o exame que se aproxima, vamos hoje dar mais uma dica de questões de Química que podem ser cobradas no Enem 2015. Nosso foco hoje será sobre concentração de soluções químicas. 

Para se sair bem em questões de concentração de soluções no Enem, você precisará saber os seguintes aspectos principais:

1- O que é uma solução química e conceitos relacionados, tais como o que é soluto e solvente, saturação das soluções e coeficiente de solubilidade;

2- É muito importante saber interpretar gráficos que relacionam os diversos tipos de concentração de soluções químicas;

3- Saber as fórmulas matemáticas usadas para calcular os diferentes tipos de concentração, sendo que as principais são:
Concentração Comum (C);
Concentração em mol/L ou molaridade;
Densidade;
Título ou Porcentagem em massa;

As fórmulas usadas para calcular cada uma dessas concentrações são:

Pode ser que a concentração em partes por milhão (ppm) também seja cobrada, pois ela é muito utilizada para medir poluentes na água e no ar. Sua fórmula é dada por:

1 ppm = __1 parte do soluto__
              106 partes de solução 

É importante saber também relacionar essas fórmulas para obter novas fórmulas que podem ser utilizadas. É o que ocorre na resolução de cálculos envolvidos na titulação, que costumam usar a seguinte fórmula: M1 . V1 = M2 . V2.

Esses e outros aspectos relacionados com as soluções químicas podem ser estudados na seção Soluções do site Brasil Escola.

Agora vamos ver exemplos de questões sobre concentração de soluções que caíram em provas anteriores do Enem e que abordaram esses aspectos mencionados:

Exemplo 1: Enem 2009 – caderno azul:

Resolução: Alternativa “d”.
Esse é um exemplo de questão em que o aluno precisa saber interpretar gráficos. Observe que no diagrama são mostradas quatro curvas de diferentes concentrações de álcool no sangue, que vão diminuindo com o passar do tempo. Isso significa que a queda de álcool no sangue deve-se à ação do organismo de metabolizar o álcool e transformá-lo em outra substância menos complexa que pode ser usada pelas células. Por isso, um possível título para esse gráfico seria: “Estimativa de tempo necessário para metabolizar diferentes quantidades de álcool”.

Exemplo 2: Enem 2009 – caderno azul:

Resolução: Alternativa “d”.
Esse é um exemplo de questão em que o aluno pode usar as fórmulas matemáticas das concentrações, que, nesse caso, trata-se do título em porcentagem em massa, ou, se preferir, pode usar simplesmente regras de três. Vejamos como resolver essa questão por esses dois métodos:

Veja que a mistura inicial era de 800 kg com título de 20%, o que significa que era uma mistura de 20% de etanol e 80% de água.

A partir dessa mistura inicial foi obtida como produto principal uma mistura de etanol e água de 100 kg. Como o título desse produto é 96 %, isso quer dizer que 96% é etanol e 4% é água. O resíduo é a parte que sobrou, ou seja, que não faz parte do produto principal. Esse resíduo apresentará a seguinte massa:

m = 800 – 100 = 700 kg

Queremos, portanto, descobrir a porcentagem de etanol ou título que há nesse resíduo. 

* Por meio da fórmula do título, descobrimos primeiro a massa de etanol e de água que havia no início e depois subtraímos pelo que há no produto:

T = m₁
       m
20% = m₁
          800
0,2 = m₁
        800
m₁ = 160 kg de etanol na mistura inicial
800 – 160 = 640 kg de água

Fazendo essa parte por regra de três, teríamos:

800 kg ---- 100%
m---------- 20%
m = 160 kg de etanol

* Subtraindo pelas massas de água e etanol que há no produto:

160 - 96 kg = 64 kg de etanol no resíduo
640 – 4 = 636 kg de água no resíduo 

Veja que, em 700 kg de resíduo, temos 64 kg de etanol e 636 kg de água. Então, pela fórmula do título ou porcentagem em massa, obtemos:

T = m₁ . 100%
       m
T = 64. 100%
       700
T = 0,091. 100%
T = 9,1%

Por regra de três, teríamos:

700 kg -------- 100%
64 kg --------- x
x = 9,1 %

Exemplo 3: Enem 2010 – caderno azul:

Resolução: Alternativa “b”.

Dados: m₁ = 3,42 g (lembre-se de que o índice “1” indica que a grandeza refere-se ao soluto. Se o índice for “2”, refere-se ao solvente; se não houver índice, refere-se à solução);
V = 50 mL;
MM₁ = 342 g/mol
M = ?

Basta aplicar a fórmula da concentração em mol/L ou molaridade. Lembre-se de transformar o volume para litros:

M =      m1      
       MM1 . V
M =     3,42      
       342 . 0,05
M = 0,2 mol/L

Exemplo 4: Enem 2013 – caderno azul:

Resolução: Alternativa “d”.

Para resolver essa questão, usaremos apenas regras de três. 
A questão diz que a varfarina possui concentração máxima igual a 4,0 mg/L. Mas ela só se dissolve em 60% do sangue, sendo que o volume total do sangue de um adulto é de 5,0 L. O fármaco é administrado em uma solução com concentração de 3,0 mg/mL. Queremos saber o volume dessa solução que pode ser ingerida.

5 L -------- 100%
V --------- 60%
V = 5 . 60
        100
V = 3 L

O fármaco será distribuído em 3 L do sangue. Nesses três litros, a concentração máxima é de 4,0 mg/L. Então, temos:

4 mg ------- 1 L
m ----------- 3 L
m = 12 mg

Agora relaciomos essa concentração com a concentração da solução que será ingerida:

3 mg ------ 1 mL
12 mg ----- x
x = 4 mL