A densidade de uma solução é uma modalidade de concentração que relaciona a massa com o volume.
A densidade é uma propriedade física que tem por função relacionar a massa da matéria e o volume que ela ocupa, o que resulta na seguinte equação:
d = m
V
Quando estamos estudando uma solução, a leitura da fórmula da densidade para ela seria:
d = densidade da solução
m = massa da solução
V = volume da solução
Para realizar cálculos que envolvem a densidade de uma solução, devemos ter clara a sua definição, isto é, a solução é um mistura formada pela adição de um soluto em um solvente. Assim, trata-se da união de duas outras matérias, cada uma com seu volume e massa. Por esse motivo, podemos reescrever a fórmula da densidade de uma solução da seguinte forma:
d = m1 + m2
V1 + V2
m1 = massa do soluto
m2 = massa do solvente
V1 = volume do soluto
V2 = volume do solvente
Quanto maior a quantidade de soluto adicionado ao solvente, mais a densidade da solução sofrerá alteração. Por essa razão, a densidade também pode ser considerada uma modalidade de determinação da concentração. As unidades de medida mais utilizadas para a densidade no estudo de soluções são:
g/L
g/mL
g/cm3
Kg/L
Assim, a leitura que devemos fazer quando um determinado exercício fornecer uma densidade igual a 0,8 g/mL, por exemplo, é a de que, a cada 1 mL daquela solução, a resultante das massas do soluto e do solvente é de 0,8 gramas. Vamos ver agora alguns exemplos de cálculos envolvendo a densidade no estudo das soluções:
1º) (UFRN) Qual é a massa em gramas presente em 100 mL de uma solução que apresenta uma densidade igual a 1,19 g/cm3?
Dados do exercício:
d = 1,19 g/cm3
V = 100 mL
m = ?
Observação: é importantíssimo que a unidade de volume esteja de acordo com a unidade da densidade. Nesse exercício, está tudo certo, já que na densidade temos cm3 e o volume foi dado em mL. Essas duas unidades têm a mesma referência.
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Vamos aplicar os dados na fórmula:
d = m
V
1,19 = m
100
m = 1,19.100
m = 119 g de solução.
2º): Foram preparados 200 mL de uma solução dissolvendo-se 2 gramas de um sal em 200 gramas de água. Calcule a densidade dessa solução em g/L.
Dados do exercício:
d = ? g/L
V = 200 mL ou 0,2 L (dividindo os 200 por 1000)
m1 = 2 g
m2 = 200 g
Como foram dadas as massas do soluto e do solvente, ao somá-las, determinamos a massa da solução:
m = m1 + m2
m = 2 + 200
m = 202 g
Tendo em mãos a massa e o volume da solução, podemos calcular a densidade:
d = m
V
d = 202
0,2
d = 1010 g/L
3º) 520 mL de uma solução aquosa foram preparados pela adição de certa massa de KOH em 300 mL de água. Determine a massa de soluto presente nessa solução. Dados: densidade da solução igual a 1,50 g/mL; densidade da água igual a 1,0 g/mL.
Dados do exercício:
d = 1,50 g/mL
V = 520 mL
m1 = ?
d2 = 1 g/mL
V2 = 300 mL
Observação: O exercício forneceu o volume e a densidade da água. Com esses dois dados, podemos calcular a massa do solvente pela seguinte relação:
d2 =
m2
V2
1 = m2
300
m2 = 300.1
m2 = 300 g
Com a densidade, o volume da solução e a massa do solvente, podemos calcular a massa do soluto por meio da seguinte relação:
d = m1 + m2
V
1,5 =
m1 + 300
520
m1 + 300 = 1,5.520
m1 + 300 = 780
m1 = 780 - 300
m1 = 480 g
Por Me. Diogo Lopes Dias
Por Diogo Lopes Dias
A densidade (ou massa específica) é a relação entre a massa (m) e o volume (V) de determinado material (seja ele sólido, líquido ou gasoso) ou de uma solução. Publicado por: Jennifer Rocha Vargas Fogaça
Uma solução foi preparada misturando-se 30 gramas de um sal em 300 g de água. Considerando-se que o volume da solução é igual a 300 mL, a densidade dessa solução em g/mL será de:
a) 10,0
b) 1,0
c) 0,9
d) 1,1
e) 0,1
Três líquidos (água, benzeno e clorofórmio) foram colocados numa proveta, originando o seguinte aspecto:
A seguir temos uma tabela com as densidades de cada líquido. Baseando-se nessas informações e em seus conhecimentos sobre densidade, relacione as substâncias A, B e C com as mencionadas na tabela. Justifique sua resposta.
Na tabela abaixo temos as densidades de alguns materiais sólidos. Se eles forem adicionados à água líquida e pura, à temperatura ambiente, qual deles flutuará?
Pau-brasil .............................. 0,4 g/cm3
Alumínio ................................ 2,70 g/cm3
Diamante .................................3,5 g/cm3
Chumbo...................................11,3 g/cm3
Carvão ..................................... 0,5 g/cm3
Mercúrio .................................13,6 g/cm3
Água ......................................... 1,0
g/cm3
Uma solução aquosa foi preparada dissolvendo-se certa massa de hidróxido de sódio (NaOH) em 600 mL de água, originando um volume de 620 mL. Qual será a massa do soluto presente nessa solução? (Dados: densidade da solução = 1,19 g/mL; densidade da água = 1,0 g/mL)
a) 222,4 g
b) 137,8 g
c) 184,5 g
d) 172,9 g
e) 143,1 g
(UFPE) Para identificar três líquidos – de densidades 0,8,1,0 e 1,2 – o analista dispõe de uma pequena bola de densidade 1,0. Conforme as posições das bolas apresentadas no desenho a seguir, podemos afirmar que:
a) os líquidos contidos nas provetas 1, 2 e 3 apresentam
densidades 0,8, 1,0 e 1,2.
b) os líquidos contidos nas provetas 1, 2 e 3 apresentam densidades 1,2, 0,8 e 1,0.
c) os líquidos contidos nas provetas 1, 2 e 3 apresentam densidades 1,0, 0,8 e 1,2.
d) os líquidos contidos nas provetas 1, 2 e 3 apresentam densidades 1,2, 1,0 e 0,8.
e) os líquidos contidos nas provetas 1, 2 e 3 apresentam densidades 1,0, 1,2 e 0,8.
(Fuvest-SP) Em uma indústria, um operário misturou, inadvertidamente, polietileno (PE), policloreto de vinila (PVC) e poliestireno (PS), limpos e moídos. Para recuperar cada um destes polímeros, utilizou o seguinte método de separação: jogou a mistura em um tanque contendo água (densidade = 1,00 g/cm3), separando, então, a fração que flutuou (fração A) daquela que foi ao fundo (fração B). Depois, recolheu a fração B, secou-a e jogou-a em outro tanque contendo solução salina (densidade = 1,10g/cm3), separando o material que flutuou (fração C) daquele que afundou (fração D).
(Dados: densidade na temperatura de trabalho em g/cm3: polietileno = 0,91 a 0,98; poliestireno = 1,04 a 1,06; policloreto de vinila = 1,5 a 1,42)
As frações A, C e D eram, respectivamente:
a) PE, PS e PVC
b) PS, PE e PVC
c) PVC, PS e PE
d) PS, PVC e PE
e) PE, PVC e PS
(Unicamp-SP) Três frascos de vidro transparentes, fechados, de formas e dimensões iguais, contêm cada um a mesma massa de líquidos diferentes. Um contém água, o outro, clorofórmio e o terceiro, etanol. Os três líquidos são incolores e não preenchem totalmente os frascos, os quais não têm nenhuma identificação. Sem abrir os frascos, como você faria para identificar as substâncias?
A densidade (d) de cada um dos líquidos, à temperatura ambiente, é:
d(água) = 1,0 g/cm3
d(clorofórmio) = 1,4 g/cm3
d(etanol) = 0,8 g/cm3
(FMU-SP) Um vidro contém 200 cm3 de mercúrio de densidade 13,6 g/cm3. A massa de mercúrio contido no vidro é:
a) 0,8 kg
b) 0,68 kg
c) 2,72 kg
d) 27,2 kg
e) 6,8 kg
respostas
A alternativa correta é a letra “d”
Dados:
m1 (massa do soluto) = 30 g
m2 (massa do solvente) = 300 g
m (massa da solução) = (30 + 300)g = 330 g
v (volume da solução) = 300 mL
- Substituindo os valores na fórmula da densidade:
d = m
v
d =
330 g
300 mL
d = 1,1 g/mL
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A = benzeno;
B = água;
C = clorofórmio.
Isso se dá porque os líquidos menos densos ficam sobre os mais densos. Assim, como o benzeno é o menos denso, ele fica na superfície; e como o clorofórmio é o mais denso, ele afunda, ficando na parte inferior, deixando a água no meio.
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Flutuarão os materiais que possuírem a densidade menor que 1,0 g/cm3, que é a densidade da água. Portanto: o pau-brasil e o carvão.
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A alternativa correta é a letra “b”.
Dados:
- m1 (massa do soluto NaOH) = ?
- m2 (massa do solvente ─ água) = ?
- v (volume da solução) = 620 mL
- v2 (volume do solvente – água) = 600 mL
- d (densidade da solução) = 1,19 g/mL
- d2 (densidade da água) = 1,0 g/mL
- A fórmula da densidade pode ser escrita da seguinte forma:
d = m1 + m2
v
- Para substituir os valores nessa fórmula e resolver a questão é preciso descobrir primeiro o valor de m2:
d2 = m2 →m2 = d2 . v2 →m2 = (1,0 g/mL) . (600 mL)
→m2 = 600 g
v2
- Agora sim temos todos os dados para substituir na fórmula da densidade da solução e descobrir o valor da massa do soluto:
d = m1 + m2
v
1,19 g/mL = m1 + 600g
620 mL
(1, 19 g/mL) . (620 mL) = m1 + 600g
737, 8 g = m1 + 600 g
m1 = (737, 8 – 600) g
m1 = 137,8 g
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A alternativa correta é a letra “a”.
Na proveta 1, a bolinha é mais densa que o líquido, pois se encontra no fundo do recipiente. Logo, o líquido é menos denso que a bolinha (d = 0,8). Na proveta 2, a bolinha não afunda nem flutua, isso significa que possui a mesma densidade que o líquido (d = 1,0). Na proveta 3, a bolinha flutua na superfície do líquido, logo, o líquido possui densidade maior do que a da bolinha (d = 1,2).
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Alternativa “a”
A fração A, que flutuou na água (d = 1,00 g/cm3), foi o polietileno (densidade entre 0,91 e 0,98). A fração C, que flutuou na solução salina (d = 1,10 g/cm3), foi o poliestireno (densidade entre 1,04 e 1,06). A fração D, portanto, é o policloreto de vinila, cuja densidade é maior que a da solução salina, ou seja, entre 1,5 g/cm3 e 1,42 g/cm3.
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A partir da expressão que permite calcular densidades (d = m/v), temos m = d . v.
mágua = dágua . vágua
mclorofórmio = dclorofórmio . vclorofórmio
metanol = detanol . vetanol
No enunciado foi dito que a massa é a mesma. Portanto, o líquido de maior densidade deverá apresentar o menor volume. Como o clorofórmio é o que possui a densidade maior (1,4 g/cm3) então ele seria o que teria o menor volume. Já o volume do etanol seria o maior, e o da água seria intermediário. A ilustração a seguir nos fornece uma representação dos três frascos:
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Alternativa “c”
Pela densidade sabemos que há 13,6 g de mercúrio em 1 cm3. Assim, podemos resolver esse problema com uma regra de três simples:
13,6 g de mercúrio ------------------ 1 cm3
x ----------------------------- 200 cm3
X = 200 . 13,6 →x = 2720 g ou 2,720 kg
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