Mol e Molaridade — Fórmulas e Cálculos

O mol mede a quantidade de matéria. A molaridade mede quantos mols de soluto estão presentes por litro de solução. Na maioria das questões de química, você passa primeiro de massa para mols e depois de mols para concentração.

As duas fórmulas que você vai usar com mais frequência são

$$n = \frac{m}{M_\mathrm{m}}$$

e

$$M = \frac{n}{V}$$

Aqui, $n$ é a quantidade em mols, $m$ é a massa, $M_\mathrm{m}$ é a massa molar, $M$ é a molaridade e $V$ é o volume final da solução em litros.

Se você lembrar de apenas uma diferença, lembre-se desta: mols descrevem quantidade, enquanto molaridade descreve quantidade por litro de solução.

O Que Significa Mol

O mol é a unidade de contagem da química para partículas. Um mol contém exatamente $6.02214076 \times 10^{23}$ partículas especificadas, mas na maioria dos problemas introdutórios você não conta partículas diretamente. Normalmente, você começa com a massa, converte para mols e depois usa os mols na etapa seguinte.

É por isso que os mols funcionam como uma unidade de ligação. Eles conectam massa, número de partículas, fórmulas de gases e concentração de soluções.

O Que Significa Molaridade Em Química

Molaridade é a concentração de uma solução em mols de soluto por litro de solução:

$$M = \frac{n}{V}$$

Uma solução de cloreto de sódio $0.50\ \mathrm{M}$ contém $0.50$ mol de $\mathrm{NaCl}$ em cada $1.00\ \mathrm{L}$ de solução. As palavras "de solução" importam. A molaridade se baseia no volume final da mistura, não na quantidade de água com que você começou.

Como Mol e Molaridade Funcionam Juntos

Quando um problema fornece a massa e pede a molaridade, o caminho usual é:

$$\text{gramas} \rightarrow \text{mols} \rightarrow \text{molaridade}$$

Primeiro, converta gramas em mols:

$$n = \frac{m}{M_\mathrm{m}}$$

Depois, use esses mols na fórmula da molaridade:

$$M = \frac{n}{V}$$

Se o problema funcionar no sentido oposto, você pode reorganizar a mesma definição:

$$n = MV$$

Isso só funciona quando $V$ está em litros e a molaridade se refere ao mesmo soluto na mesma solução.

Exemplo Resolvido: Converter Gramas Em Molaridade

Suponha que $9.00\ \mathrm{g}$ de glicose, $\mathrm{C_6H_{12}O_6}$, sejam dissolvidos e que o volume final da solução seja $250\ \mathrm{mL}$. Qual é a molaridade?

Etapa 1: Encontrar a massa molar

Para a glicose,

$$M_\mathrm{m} \approx 6(12.01) + 12(1.008) + 6(16.00) \approx 180.16\ \mathrm{g/mol}$$

Etapa 2: Converter gramas em mols

$$n = \frac{9.00}{180.16} \approx 0.0499\ \mathrm{mol}$$

Etapa 3: Converter o volume para litros

$$250\ \mathrm{mL} = 0.250\ \mathrm{L}$$

Etapa 4: Calcular a molaridade

$$M = \frac{0.0499}{0.250} \approx 0.200\ \mathrm{mol/L}$$

Portanto, a concentração da solução é

$$0.200\ \mathrm{M}$$

A lógica é o ponto principal: use a massa molar para obter os mols e depois divida pelos litros de solução.

Erros Comuns Em Problemas de Mol e Molaridade

Usar gramas diretamente na fórmula da molaridade

A fórmula da molaridade exige mols, não gramas. Se a massa for dada, converta primeiro com $n = m / M_\mathrm{m}$.

Usar mililitros como se fossem litros

$500\ \mathrm{mL}$ é $0.500\ \mathrm{L}$, não $500\ \mathrm{L}$. Essa é uma das maneiras mais rápidas de errar por um fator de $1000$.

Usar o volume do solvente em vez do volume da solução

Se um problema disser "complete a solução até $250\ \mathrm{mL}$", use $250\ \mathrm{mL}$ como volume final. Não suponha que o volume inicial de água seja o mesmo.

Usar a massa molar errada

A massa molar deve corresponder à fórmula completa. Por exemplo, a massa molar de $\mathrm{NaCl}$ não é a massa molar apenas do sódio.

Quando Químicos Usam Mol e Molaridade

Você usa essas ideias sempre que a química passa de "que substância é esta?" para "quanto está presente?" ou "quão concentrada está a solução?". Elas aparecem no preparo de soluções, na estequiometria, em titulações e em cálculos rotineiros de laboratório.

Se a temperatura mudar o suficiente para alterar perceptivelmente o volume da solução, a molaridade também pode mudar. Essa condição importa porque a molaridade depende do volume.

Tente Uma Questão Parecida de Mol e Molaridade

Tente sua própria versão com $5.84\ \mathrm{g}$ de $\mathrm{NaCl}$ completados até $500\ \mathrm{mL}$ de solução. Primeiro encontre os mols, depois calcule a molaridade e verifique se o volume está em litros antes da última etapa.