O fator de diluição (FD) é um número que indica quantas vezes uma solução deve ser diluída para obter uma concentração mais baixa . A solução pode ter dissolvido um soluto sólido, líquido ou gasoso. Portanto, sua concentração depende do número de partículas de soluto e do volume total V.
No campo da química , são utilizadas muitas expressões de concentração: porcentagem, molar (M), normal (N), entre outras. Cada um deles depende de uma quantidade finita de soluto; de gramas, quilogramas ou moles a equivalentes. No entanto, ao reduzir essas concentrações, o DF aplica-se a todas essas expressões.
Na imagem acima, há um exemplo de uma diluição sucessiva de granadina. Observe que da esquerda para a direita a cor vermelha fica mais clara; que é igual a uma menor concentração de granadina.
O fator de diluição permite determinar como o último vaso diluído é comparado ao primeiro. Assim, em vez das propriedades organolépticas simples, com o FD, o experimento pode ser repetido a partir do mesmo frasco de granadina (solução estoque); de modo a garantir que as concentrações dos novos vasos sejam iguais.
A concentração de granadina pode ser expressa em qualquer unidade; no entanto, o volume dos vasos é constante e, para facilitar os cálculos, basta recorrer aos volumes de granadina dissolvida na água. A soma destes será igual a V: o volume de líquido total no vaso.
Como no exemplo da granadina, isso acontece no laboratório com qualquer outro reagente. Soluções de estoque concentradas são preparadas, das quais são retiradas alíquotas, e diluídas para obter soluções mais diluídas. Dessa forma, buscamos reduzir riscos em laboratório e perdas de reagentes.
Qual é o fator de diluição?
Diluição
A diluição é um procedimento que permite a diminuição da concentração de uma solução ou de sua densidade. A ação de diminuir a intensidade da cor na solução de um corante também pode ser considerada uma diluição.
Para diluir com sucesso uma solução para uma dada concentração, a primeira coisa a fazer é saber quantas vezes a concentração da solução estoque é maior em relação à concentração da solução diluída.
Assim, sabe-se quantas vezes a solução inicial deve ser diluída para obter uma solução com a concentração desejada. O número de vezes é o que é conhecido como fator de diluição. E isso consiste em uma fração adimensional, que indica uma diluição.
Fatores
É comum encontrar uma diluição expressa, por exemplo, da seguinte forma: 1/5, 1/10, 1/100, etc. O que significa isto? Simplesmente indica que, para obter uma solução com a concentração desejada, a solução-mãe deve ser diluída quantas vezes for indicado pelo denominador da fração nomeada.
Se, por exemplo, a diluição 1/5 for usada, a solução inicial deverá ser diluída 5 vezes para obter uma solução com essa concentração. Portanto, o número 5 é o fator de diluição. Isso se traduz da seguinte forma: a solução 1/5 é cinco vezes mais diluída que a mãe.
Como preparar esta solução? Se for tomado 1 mL da solução-mãe, esse volume deve ser quintuplicado, para que a concentração de soluto seja diluída por um fator de 1/5. Então, se for para diluir com água (como no exemplo de granadina), 1 mL desta água deve ser adicionado 1 mL desta solução (1 + 4 = 5 mL do volume final V F ).
A seguir, discutiremos como deduzir e calcular o DF.
Como o fator de diluição é removido?
Dedução
Para preparar uma diluição, um volume de uma solução inicial ou mãe é levado para um balão volumétrico, onde a água é adicionada até que a capacidade de medição do balão volumétrico seja concluída.
Nesse caso, quando a água é adicionada ao balão volumétrico, nenhuma massa de soluto é adicionada. Então, a massa de soluto ou solução permanece constante:
m i = m f (1)
m i = massa do soluto inicial (na solução concentrada).
Y m f = massa do soluto final (na solução diluída).
Mas, m = V x C. Substituindo na equação (1), você tem:
V i x C i = V f x C f (2)
V i = o volume da solução mãe ou inicial foi feita a diluição.
C i = concentração do estoque ou solução inicial.
V f = volume da solução diluída foi preparada.
C f = concentração da solução diluída.
A equação 2 pode ser escrita da seguinte maneira:
C i / C f = V f / V i (3)
Duas expressões válidas para FD
Porém, C i / C f, por definição, é o fator de diluição , pois indica quantas vezes a concentração da mãe ou da solução inicial é maior em relação à concentração da solução diluída. Portanto, indica a diluição a ser feita para preparar a solução diluída a partir da solução-mãe.
Além disso, a partir da observação da equação 3, pode-se concluir que a relação V f / V i é outra maneira de obter o fator de diluição. Ou seja, qualquer uma das duas expressões (C i / C f , V f / V i ) é válida para o cálculo de DF. O uso de um ou outro dependerá dos dados disponíveis.
Exemplos
Exemplo 1
Uma solução de NaCl 0,3 M foi usada para preparar uma solução diluída de NaCl 0,015 M. Calcule o valor do fator de diluição.
O fator de diluição é 20. Isso indica que, para preparar a solução diluída de NaCl 0,015 M, a solução 0,3 M de NaCl teve que ser diluída 20 vezes:
FD = C i / C f
0,3 M / 0,015 M
20
Exemplo 2
Sabendo que o fator de diluição é 15: qual volume de água deveria ter sido adicionado a 5 ml de uma solução concentrada de glicose para fazer a diluição desejada?
Como primeiro passo, o volume da solução diluída (V f ) é calculado . Uma vez calculado, o volume de água adicionado para fazer a diluição é calculado.
FD = V f / V i .
V f = DF x V i
15 x 5 ml
75 ml
Volume adicionado de água = 75 ml – 5 ml
70 ml
Em seguida, para preparar a solução diluída com um fator de diluição de 15, foram adicionados 70 ml de água a 5 ml da solução concentrada até que o volume final de 75 ml estivesse completo.
Exemplo 3
A concentração de uma solução-mãe de frutose é de 10 g / L. É desejável preparar a partir dele, uma solução de frutose com uma concentração de 0,5 mg / mL. Tomando a solução-mãe de 20 mL para fazer a diluição: qual deve ser o volume da solução diluída?
O primeiro passo para resolver o problema é calcular o fator de diluição (DF). Uma vez obtido, será feito o cálculo do volume da solução diluída (V f ).
Porém, antes de fazer o cálculo, é necessário fazer a seguinte observação: as quantidades de concentrações de frutose devem ser colocadas nas mesmas unidades. Nesse caso específico, 10 g / L é igual a 10 mg / mL, ilustrando essa situação através da seguinte transformação:
(mg / mL) = (g / L) x (1.000 mg / g) x (L / 1.000 mL)
Portanto:
10 g / L = 10 mg / mL
Continuando com os cálculos:
FD = C i / C f
DF = (10 mg / mL) / (0,2 mg / mL)
50.
Mas como V f = FD x V i
V f = 50 x 20 mL
1.000 mL
Em seguida, 20 mL da solução de frutose a 10 g / L foram diluídos para 1 L de solução de 0,2 g / L.
Exemplo 4
Um método de diluições em série será ilustrado. Existe uma solução de glicose com uma concentração de 32 mg / 100mL e, a partir dela, é desejável preparar por diluição um conjunto de soluções de glicose com as concentrações: 16 mg / 100mL, 8 mg / 100mL, 4 mg / 100mL, 2 mg / 100mL e 1 mg / 100mL.
Procedimento
São marcados 5 tubos de ensaio para cada uma das concentrações indicadas na declaração. Em cada um deles, por exemplo, são colocados 2 mL de água.
Em seguida, 2 mL da solução-mãe são adicionados ao tubo 1 com água. O conteúdo do tubo 1 é agitado e 2 mL de seu conteúdo são transferidos para o tubo 2. Por sua vez, o tubo 2 é agitado e 2 ml de seu conteúdo são transferidos para o tubo 3; procedendo da mesma maneira com os tubos 4 e 5.
Explicação
2 ml de água e 2 ml da solução estoque com uma concentração de glicose de 32 mg / 100 ml são adicionados ao tubo 1. Portanto, a concentração final de glicose neste tubo é de 16 mg / 100mL.
2 mL de água e 2 mL do conteúdo do tubo 1 com uma concentração de glicose de 16 mg / 100 mL são adicionados ao tubo 2. Então, no tubo 2, a concentração do tubo 1 é diluída 2 vezes (FD). Portanto, a concentração final de glicose neste tubo é de 8 mg / 100mL.
2 mL de água e 2 mL do conteúdo do tubo 2 são adicionados ao tubo 3, com uma concentração de glicose de 8 mg / 100 mL. E, como os outros dois tubos, a concentração é dividida em dois: 4 mg / 100 mL de glicose no tubo 3.
Pela razão explicada acima, a concentração final de glicose nos tubos 4 e 5 é, respectivamente, 2 mg / 100 mL e 1 mg / 100 mL.
As DF dos tubos 1, 2, 3, 4 e 5, em relação à solução-mãe, são: 2, 4, 8, 16 e 32, respectivamente.
Referências
- Aus e Tute. (sf). Cálculos do fator de diluição. Retirado de: ausetute.com.au
- JT (sf). Fator de diluição. [PDF]. Retirado de: csus.edu
- Ajuda de diluições. (sf). Retirado de: uregina.ca
- Josué (5 de junho de 2011). Diferença entre diluição e fator de diluição. DifferenceBetween.net. Recuperado de: differencebetween.net
- Whitten, Davis, Peck e Stanley. Química (8a ed.). Aprendizagem CENGAGE.
- Inovar (11 de março de 2014). Diluições em série. Recuperado de: 3.uah.es