Molalidade

A molalidade () é uma medida da concentração da solução que relaciona a quantidade de matéria (n) do soluto, dada em mol, com a quantidade de massa da solução, dada em quilograma (kg). Essa medida de concentração independe da temperatura, pois a massa do solvente não sofre variação de acordo com a mudança de temperatura, diferentemente do volume, utilizado em outras medidas de concentração.

Essa particularidade torna a molalidade fundamental em processos industriais e análises técnicas realizadas que exigem precisão na medição, como em estudos do solvente (como seu ponto de congelamento e ponto de ebulição).

Leia também: O que é solubilidade?

Resumo sobre molalidade

• A molalidade () é a razão entre a quantidade de mol do soluto e a quantidade de massa (kg) do solvente.
• A molalidade pode ser definida por suas fórmulas:  ou .
• Pode ser calculada dividindo o número de mol do soluto (n₁) pela massa do solvente (m₂) ou pela divisão da massa do solvente (m₁) pelo produto da massa molar do soluto (M₁) pela massa do solvente (m₂).
• Enquanto a molalidade (mol/kg) relaciona a quantidade de matéria do soluto (n) por unidade de massa do solvente, a molaridade (mol/L) relaciona a quantidade de matéria do soluto por unidade de volume da solução.
• A molalidade não depende da temperatura, pois a massa não sofre variação com a temperatura, diferentemente do volume, utilizado na molaridade.

Videoaula sobre molalidade

O que é molalidade?

A molalidade (), também chamada de concentração em quantidade de matéria por massa, é uma medida da concentração da solução que é definida por meio da razão entre a quantidade de matéria do soluto (n₁) e a massa do solvente, em quilograma (kg).

Vale destacar que essa medida de concentração costuma ser representada por diferentes símbolos, b ou , simbologias adotadas pela União Internacional de Química Pura e Aplicada (Iupac). Entretanto, o W também costuma ser utilizado para representar a molalidade, apesar de não ser a representação mais adequada.

Fórmula da molalidade

A molalidade é comumente definida pela razão entre a quantidade de matéria do soluto (n₁) e a massa do solvente (m₂), e a unidade de medida padrão da molalidade é o mol/kg. A fórmula da molalidade consiste na expressão:

Em que:

•  é a molalidade (concentração em quantidade de matéria por massa);

• n₁ é a quantidade de matéria do soluto, dada em mol (mol);

• m₂ é massa do solvente, em quilograma (kg);

Porém, é possível determinar a molalidade com base na massa do soluto por meio da expressão:

Em que M₁ é a massa molar (g/mol) do soluto.

Veja também: Partes por milhão — unidade usada para medir a concentração de soluções muito diluídas

Como calcular a molalidade?

O cálculo da molalidade ou concentração molal (mol/kg) é feito estabelecendo-se a razão entre a quantidade de matéria do soluto e a quantidade de massa do solvente.

Para entender melhor como se dá o cálculo dessa medida de concentração, vamos considerar uma solução formada por 10 g de bicarbonato de sódio (NaHCO₃) dissolvidos em 500 mL de água. Como a quantidade de solvente foi dada em volume, é necessário fazer a conversão para a massa com base na densidade da água, que é 1 g/mL.

A densidade da água indica que cada 1 mL de água equivale a 1 g de água; logo, 500 mL de água equivalem a 500 g de água. Como o valor da massa precisa ser dado em kg, o valor utilizado será 0,5 kg.

Considerando que a massa molar (M) do NaHCO₃ é 84 g/mol, podemos calcular a molaridade pela expressão:

Fazendo a substituição dos valores, temos:

O valor obtido no cálculo da molalidade indica que, a cada 1 kg de solvente, existe 0,25 mol do soluto (NaHCO₃) dissolvido.

Molalidade x molaridade

Apesar da semelhança dos termos molalidade e molaridade, essas medidas de concentração expressam relações diferentes entre soluto e solvente na composição da solução:

• A molalidade, dada em mol/kg, indica a quantidade de matéria do soluto (n) presente em cada unidade de massa do solvente.
• A molaridade (M), dada em mol/L, indica a quantidade de matéria do soluto presente em cada unidade de volume da solução.

É importante lembrar que o volume da solução é a soma do volume do soluto e do solvente (V₁ + V₂), e isso se reflete na massa da solução, dada pela soma das massas do soluto e do solvente (m₁ + m₂). Essa pequena diferença faz com que a medida de concentração informe relações diferentes entre soluto e solvente, ainda que os valores obtidos sejam o mesmo ou muito próximos.

Outra diferença significativa é que a molalidade não depende da temperatura, pois a massa do solvente não sofre variação com a temperatura, diferentemente do volume, usado no cálculo da molaridade.

Durante o aquecimento, é normal observar um aumento no volume da solução devido à dilatação térmica. As moléculas do líquido absorvem energia na forma de calor e a convertem em energia cinética, fazendo com que as moléculas do líquido se afastem. Isso se traduz na expansão do volume e faz com que a molaridade mude.

Saiba mais: Como se calcula a fração molar

Exercícios resolvidos sobre molalidade

Questão 1: (Idecan) Assinale a molalidade de uma solução preparada pela dissolução de 5,0g de glicose (C₆H₁₂O₆) em 50 mL de água destilada.

A) 0,27 mol.kg^-1

B) 0,54 mol.kg^-1

C) 0,05 mol.kg^-1

D) 0,1 mol.kg^-1

E) 1,2 mol.kg^-1

Gabarito: alternativa B.

A resolução da questão depende da massa molar (M) da glicose, que é 180,16 g/mol.

Como a molalidade é dada com base na massa do solvente, é preciso converter o volume de água para massa; logo, 50 mL = 50 g = 0,05 kg de água.

Substituindo os valores na fórmula da molalidade:

Temos:

Entre as alternativas da questão, o valor mais próximo é 0,54 mol.kg^-1, alternativa B.

Questão 2: (ITA-SP) O rótulo de um frasco diz que ele contém solução 1,50 molal de LiNO₃ em etanol. Isto quer dizer que a solução contém:

A) 1,50 mol de LiNO₃/quilograma de solução.

B) 1,50 mol de LiNO₃/litro de solução.

C) 1,50 mol de LiNO₃/quilograma de etanol.

D) 1,50 mol de LiNO₃/litro de etanol.

E) 1,50 mol de LiNO₃/mol de etanol.

Gabarito: Alternativa C.

Molal é uma forma de se referir à relação mol/kg da molalidade. É importante lembrar que essa relação indica a quantidade em mol do soluto presente a cada 1 kg do solvente.

Assim, se a concentração da solução é 1,50 molal, significa que há 1,50 mol do soluto (LiNO₃) a cada 1 quilograma (kg) do solvente (etanol), como apresentado corretamente na alternativa C.

Fontes

ATKINS, P. W. PAULA, J. de. Fundamentos de Físico-Química. Vol 1 & 2. 5 ed. Rio de Janeiro: LTC, 2003.

ATKINS, Peter; JONES, Loretta; Princípios de química: questionando a vida moderna e o meio ambiente; 3ª ed.; Porto Alegre; Bookman; 2006.

CHANG, Raymond; Química Geral: Conceitos Essenciais; 4ªed.; São Paulo;McGraw-Hill;2007.

IUPAC. Molality. Gold Book. Disponível em: https://goldbook.iupac.org/terms/view/M03970

SKOOG, Douglas A (2006). Fundamentos de Química Analítica. 8ª ed. São Paulo-SP: Thomson.