Mistura de soluções com solutos diferentes sem reação química

Uma solução é a uma mistura homogênea que apresenta um solvente (material que dissolve outro material) e um soluto (material que será dissolvido). Uma mistura de soluções pode apresentar solutos com natureza diferente, mas dissolvidos em um mesmo solvente. Veja o exemplo a seguir:

A mistura de soluções de água com sal e água com açúcar é um exemplo de mistura de mesmo solvente e solutos diferentes

Quando dois solutos diferentes entram em contato, existe a possibilidade de haver ou não uma reação química. Para saber se haverá ou não reação, basta conhecer os solutos de cada solução que está sendo misturada. Se eles apresentarem o mesmo cátion ou o mesmo ânion, não haverá reação química; caso contrário, haverá. Veja algumas combinações para exemplificar a ocorrência ou não de reação química:

NaCl + Na₂SO₄ = não haverá reação por apresentarem o mesmo cátion (Na);

HCl + NaOH = haverá reação porque apresentam cátions (H e Na) e ânions (Cl e OH) diferentes;

KBr + FeBr₃ = não haverá reação por apresentarem o mesmo ânion (Br);

AuNO₃ + CaS = haverá reação porque apresentam cátions (Au e Ca) e ânions (NO₃ e S) diferentes.

Neste texto vamos realizar análises apenas sobre misturas de soluções de solutos diferentes que não reagem entre si. Quando realizamos uma mistura como essa, a análise é bem simples. Veja um exemplo:

Em uma mistura de soluções, sempre que o solvente for o mesmo, podemos somar os volumes misturados

Podemos observar na imagem acima que a Solução 1 apresentava 300 mL e a Solução 2 apresentava 500 mL. Ao serem misturadas, o volume passou a ser de 800 mL. Podemos realizar essa somatória do volume porque o solvente é o mesmo. Mas isso não pode ser feito com a massa do soluto de cada uma dessas soluções. Acompanhe o exemplo a seguir:

As soluções misturadas apresentam solutos diferentes que não reagem entre si

A Solução 1 possui 60 gramas de KBr, e a solução 2, 40 gramas de KI. Depois de misturadas, as duas soluções continuam com 60 g de KBr e 40 g de KI. As massas não podem ser somadas porque os solutos são diferentes. A única mudança que ocorre é a de que, antes, os 60 gramas de KBr estavam em 300 mL e os 40 gramas de KI estavam em 500 mL, agora ambos estão em um volume de 800 mL de solvente. Resumindo, houve uma diluição de ambas as soluções, pois apenas a quantidade de solvente sofreu alteração.

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O resultado esperado quando uma mistura de soluções de solutos diferentes sem reação química é realizada é a diminuição da concentração de cada um dos solutos. Vamos comprovar esse fato calculando as concentrações antes e depois das alterações na nossa mistura de KBr com KI. Para isso, vamos utilizar a fórmula da concentração comum:

C = m₁(massa do soluto)
V (volume da solução)

Para a solução inicial de KBr, temos:

m₁ = 60g
V = 300 mL ou 0,3 L

Assim:

C = 60
0,3

C = 200g/L

Para a solução inicial de KI, temos:

m₁ = 40g
V = 500 mL ou 0,5 L

Assim:

C = 40
0,5

C = 80g/L

Agora vamos calcular a concentração de cada um dos solutos novamente, mas no novo volume, que é 800 mL.

Analisando os resultados, fica claro que a concentração de cada um dos solutos após a mistura das duas soluções sofreu uma diminuição, ocorrência ligada à mudança na quantidade de solvente. Veja o quadro comparativo:

De uma forma geral, a concentração de cada um dos solutos após a mistura pode ser calculada pela mesma fórmula da diluição, mas que deve ser utilizada para cada um dos solutos separadamente. As duas modalidades de concentração mais utilizadas são a comum e a molaridade (concentração em quantidade de matéria):

Comum Molaridade

C₁.V₁ = C_f.V_f M₁.V₁ = M_f.V_f

C₂.V₂ = C_f.V_f M₂.V₂ = M_f.V_f

Observação: 1 indica solução 1; 2 indica solução 2; f indica solução final.

Veja um exemplo de aplicação dessas fórmulas:

Misturamos 300 mL de uma solução aquosa de H₃PO₄ 0,5 mol/L com 150 mL de solução aquosa de K₃PO₄ 3,0 mol/L. Qual é a molaridade da solução final em relação aos dois solutos?

M₁ = 0,5 mol/L
V₁ = 300 mL
M₂ = 3,0
V₂ = 150 mL
V_f = 300 + 150 =450 mL

Observação: Se o exercício tivesse requerido a concentração de cada íon (cátion e ânion), trabalho que só pode ser realizado em função da molaridade, a resposta seria baseada na molaridade final, da seguinte forma: