O mundo da ciência está repleto de maneiras diferentes de expressar o conceito vital de concentração, que é a quantidade de algo presente por unidade de volume. Essa "quantidade" geralmente tem unidades de massa, mas pode incluir virtualmente qualquer coisa que possa ser quantificada: partículas de gás, fótons e muito mais.
O volume em questão é muitas vezes um solução, que envolve uma substância (chamada de soluto neste contexto) dissolvido em um líquido (chamado de solvente).
Quando o sólido se dissolve em um solvente para criar uma solução, a concentração da solução pode ser expressa de várias maneiras. Isso está relacionado ao fato de que os produtos químicos reagem entre si não com base na massa, mas com base na proporção de "peças" individuais, independentemente do tamanho.
O conceito de moles e equivalentes e, portanto, milimoles e miliequivalentes, está subjacente a esta relação e é de vital importância na medicina e na farmacologia clínica.
Moles e peso molecular
Em um exemplo de uma reação química simples, um átomo de potássio (K) pode reagir com um átomo de cloro (Cl) para formar uma molécula de cloreto de potássio (KCl) sem sobrar nada. Mas isso não ocorre porque os átomos de potássio e átomos de cloro têm a mesma massa. Em vez disso, é porque K e Cl reagem em uma razão molar de 1 para 1.
UMA toupeira consiste em 6,02 × 1023 "pedaços" irredutíveis (átomos ou moléculas) de uma substância. De cada elemento massa molar, ou a massa de um único molar em gramas é fornecida na tabela periódica de elementos (consulte os Recursos para obter uma versão online). Por exemplo, o carbono tem 12,11 g. Isso significa que um mole (1 mol) de átomos de C tem uma massa de 12,011 g.
Como os átomos se tornam mais massivos à medida que você passa dos números atômicos inferiores para os superiores na tabela periódica, as massas molares variam enormemente, sendo a do urânio mais de 200 vezes a do hidrogênio.
Moles e equivalentes
A unidade equivalente foi introduzida para explicar o fato de que, quando os solutos se dissolvem no solvente para criar uma solução, o número de partículas dispersas depende da valência do soluto. Por exemplo, quando uma molécula de KCl se dissolve, ela deixa dois íons, ou partículas carregadas - um K+ íon e um Cl- íon. Isso significa que KCl tem uma valência de 2.
Da mesma forma, CaCl2 separa-se em três íons por molécula de soluto (1 Ca+ e 2 Cl-) e, portanto, tem uma valência de 3. Isso leva à definição de um equivalente, ou especificamente um miliequivalente:
mEq = \ dfrac {(massa) (valência)} {MW}
Essa equação assume que tanto a massa quanto o MW, ou peso molecular (o mesmo que a massa molar, mas aplicada a moléculas em vez de átomos individuais), são dados em miligramas.
Equivalentes por litro é, portanto, uma unidade de concentração, mas a unidade mais comumente vista em toda a química é o mEq / L.
Exemplos de mEq / L
1. Quantos mEq de potássio existem em 750 mL de solução que tem uma concentração de K + de 58,65 mg / L? (Nota: A massa molar de potássio, dada na tabela periódica, é 39,1 g / mol.)
- Primeiro, você precisa da massa total de potássio nesta solução, que é obtida multiplicando a concentração em mg / L pelo volume da solução em litros:
(78,2 mg / L) (0,75 L) = 58,65 mg
A partir da equação acima, e com a valência do potássio elementar sendo 1, você tem mEq = [(58,65 mg) (1)] / 39,1 mg / mmol = 1,5 mEq.
Uma solução contém 30 mg de NaCl (sal de cozinha) por 400 mL de solução. Expresse a solução em termos de miliequivalentes por litro (mEq / L). (Nota: o peso molecular do NaCl é 58,44 g / mol.)
- Desta vez, o soluto tem valência 2, pois o NaCl se separa em Na+ e Cl-. A equação para obter mEq é, portanto, [(30 mg) (2)] / (58,44 mg / mmol) = 1,027 mEq.
Como há 400 mL = 0,4 L, a concentração em mEq / L é, portanto, 1,027 / 0,4 = 2,567 mEq / L.