Questão de Química — Soluções e Substâncias Inorgânicas — IBFC 2023

Diluição de soluções: preparo de solução diluída a partir de estoque concentrado

Gabarito: letra D. Para preparar 250 mL de HCl 0,05 mol/L a partir de HCl 5 mol/L, são necessários 2,5 mL da solução estoque, completando-se o volume com água até 250 mL. Isso decorre da relação fundamental da diluição: o número de mols de soluto não muda ao diluir, apenas o volume aumenta — matematicamente, $C_1 \cdot V_1 = C_2 \cdot V_2$.

A diluição é um dos procedimentos mais comuns em laboratório: partimos de uma solução concentrada (estoque) e adicionamos solvente (geralmente água) para obter uma solução menos concentrada. O ponto-chave é que a quantidade de soluto permanece constante — o que muda é apenas o volume total da solução. Por isso, a relação entre concentração e volume é inversamente proporcional: se você quer uma solução 100 vezes menos concentrada (de 5 mol/L para 0,05 mol/L), o volume final deve ser 100 vezes maior que o volume da alíquota retirada do estoque.

Vamos aplicar isso ao caso concreto. Queremos $C_2 = 0{,}05\ \text{mol/L}$ e $V_2 = 250\ \text{mL} = 0{,}25\ \text{L}$. A solução estoque tem $C_1 = 5\ \text{mol/L}$. Substituindo na fórmula:

Ou seja, retiramos 2,5 mL da solução 5 mol/L e completamos com água até o volume final de 250 mL. O termo "q.s.p." (quantidade suficiente para) indica exatamente isso: adiciona-se água até atingir o volume desejado, não um volume fixo pré-determinado de água.

A pegadinha clássica desta questão é a confusão entre a razão de diluição e o volume de estoque. Como a diluição é de 100 vezes (5 ÷ 0,05 = 100), alguns candidatos dividem 250 mL por 100 e obtêm 2,5 mL — que é o caminho correto. Outros, porém, erram ao fazer contas apressadas com as casas decimais, obtendo 0,5 mL ou 0,05 mL, que corresponderiam a diluições de 500 e 5000 vezes, respectivamente. A alternativa A (5 mL) corresponderia a uma diluição de apenas 50 vezes, resultando em uma solução 0,1 mol/L — o dobro da concentração desejada.

Guarde o raciocínio: a quantidade de matéria (mols) do soluto na alíquota retirada é exatamente a quantidade de matéria na solução final. É essa conservação que permite usar a fórmula $C_1V_1 = C_2V_2$ com volumes em qualquer unidade, desde que consistentes (mL com mL, L com L).

Alternativa A — ❌ Incorreta

Usar 5 mL da solução 5 mol/L resultaria em uma solução final com concentração de 0,1 mol/L, o dobro do desejado. Isso porque $5\ \text{mL} \times 5\ \text{mol/L} = 0{,}025\ \text{mol}$ de HCl, que diluídos em 250 mL (0,25 L) dariam $0{,}025 / 0{,}25 = 0{,}1\ \text{mol/L}$. O erro está em não considerar a razão de diluição correta (100 vezes) — 5 mL representaria uma diluição de apenas 50 vezes.

Alternativa B — ❌ Incorreta

0,05 mL é um volume absurdamente pequeno, que corresponderia a uma diluição de 5000 vezes. Isso resultaria em uma concentração final de apenas 0,001 mol/L — 50 vezes menor que a desejada. O erro provavelmente vem de uma confusão com a notação decimal: o candidato pode ter trocado 2,5 mL por 0,05 mL ao fazer a divisão 250 ÷ 100 de forma incorreta, ou confundido a concentração final (0,05) com o volume necessário.

Alternativa C — ❌ Incorreta

0,5 mL também está incorreto. Esse volume corresponderia a uma diluição de 500 vezes, resultando em uma solução 0,01 mol/L — cinco vezes mais diluída que a desejada. O erro aqui é mais sutil: o candidato pode ter dividido 250 mL por 500 em vez de 100, ou errado na manipulação das casas decimais ao calcular $0{,}05 / 5 = 0{,}01$ e depois multiplicar por 250, obtendo 2,5 — mas esquecendo de converter corretamente as unidades.

Alternativa D — ✅ Correta ⟵ GABARITO

2,5 mL é exatamente o volume necessário. Aplicando a fórmula da diluição: $C_1 \cdot V_1 = C_2 \cdot V_2$, temos $5 \cdot V_1 = 0{,}05 \cdot 250$, logo $V_1 = 12{,}5 / 5 = 2{,}5\ \text{mL}$. Esse volume contém $2{,}5\ \text{mL} \times 5\ \text{mol/L} = 0{,}0125\ \text{mol}$ de HCl, que diluídos em 250 mL resultam em $0{,}0125 / 0{,}25 = 0{,}05\ \text{mol/L}$ — exatamente a concentração pedida.

Gabarito: letra D — 2,5 mL de HCl 5M e água pura q.s.p. 250 mL.