Rozpuszczalność, stężenia cz.I

Rozpuszczalność substancji - to maksymalna liczba gramów substancji rozpuszczonej w 100g rozpuszczalnika, charakterystyczna dla danej substancji i rozpuszczalnika. Zależy od temperatury, a dla gazów także od ciśnienia. Rozpuszczalność substancji rośnie wraz ze wzrostem temperatury i zależy także od rodzaju rozpuszczalnika. Rozpuszczalność gazów maleje wraz ze wzrostem temperatury. Dlatego im cieplej, tym mniej tlenu w jeziorze, tym szybciej ucieka nam CO2 z coli w postaci bąbelków (dlatego napoje gazowane trzymamy w chłodzie).

Rozpuszczalność zależy od:
-rodzaju substancji rozpuszczonej
-temperatury
-rodzaju rozpuszczalnika

Szybkość rozpuszczania zależy od:
 -temperatury
-mieszania roztworów
-rozdrobnienia substancji rozpuszczonej
np:
RHNO3/24C = 20g HNO3/100g H2O
Rozpuszczalność HNO3 w temperaturze 24 stopni celsjusza wynosi 20g HNO3/100g H2O
ms= 20g
mH2O=100g
mr=120g

Stężenie procentowe
        ms
Cp= --- * 100%
        mr
Co to znaczy, że roztwór jest 5%?
ms=5g
mr=100g
mH2O=95g

Gdy mamy podaną gęstość masę roztworu możemy obliczyć z gęstości.

Stężenie molowe
         n
Cm=----
         vr

Co to znaczy, że roztwór jest 2 molowy?
n=2
v=1dm3
Oznacza, to że w 1dm3 znajdują się 2 mole substancji.

Liczbę moli bierzemy zawsze z masy substancji.
Musicie czuć różnicę masa roztworu, a masa substancji.

Reguła mieszania lub rozcieńczania (metoda krzyżowa)
Po zmieszaniu mr1 gramów roztworu stężeniu Cp1 z mr2 gramów roztworu o Cp2 otrzymano roztwór o stężeniu Cp i masie mr1+mr2. Przy rozcieńczaniu, czyli dodawaniu wody do roztworu, zmienia nam się masa roztworu i stężenie, a masa substancji w owym roztworze pozostaje taka sama.

Cp1                mr1= /Cp2-Cp/
            Cp
Cp2                mr2= /CP1-Cp/


Cm1              v1=/Cm2-Cm/
          Cm
Cm2             v2=/Cm1-Cm/

Otrzymujemy stosunki masowe ROZTWORÓW lub objętościowe. Aby otrzymać właściwą masę dokonujemy obliczeń.

Wzory łączące przeliczenia molowe i procentowe:

           Cp *dr
Cm= ----------
         100%*M

         Cm*M*100%
Cp=  ---------------
               dr

Uwaga tych wzorów nie warto uczyć się na pamięć. Możecie je wyprowadzić lub po prostu rozwiązać zadanie drogą dedukcji, co pokażę pod spodem.

Zad.1

300g 15% roztworu rozcieńczono wodą i otrzymano roztwór 8%.  Oblicz masę dodanej wody.

mr1=300g
Cp1=15%
mH2O=?
mr2= 300g + mH2O
Cp2=8%

15            m1 = 8
          8
0              m2 = 7

Obliczyliśmy stosunek masowy 15% roztworu do masy wody.

8        300g
--- = --------   => mH2O= 262,5g => tyle wody dodano do roztworu
7          mH2O


Zad. 2

W jakim stosunku masowym należy zmieszać 96% roztwór H2SO4 z 15% roztworem H2SO4, aby otrzymać roztwór 15%?

96        m1= 35
     50
15        m2=46

Należy zmieszać 46 części masowych 95% kwasu i 35 części masowych 15%.
Łącznie 81 części masowych.
m1    35
--- = ---
m2    46

Ile gram tych roztworów należy zmieszać, aby otrzymać 1kg (1000g) roztworu 50%?

W 81 gram roztworu 50% - 35g roztworu 96%
                      1000g 50% - x
x= 432g 96%

1000g-432g => 568g 15%.

Zad.3

W tym zadaniu pokażę jak dokonać przeliczenia stężeń nie pamiętając wzoru łączącego Cp i Cm.
Oblicz stężenie molowe 20% roztworu KOH o dr= 1,19g/cm3.

Dane:
M=56g/mol
Cp=20% ,to ms=20g
                    mr=100g

dr= 1190g/dm3

w 100g roztworu - 20g substancji
w 1190g roztworu - xg
x= 238g => n= 4,25g
v=1dm3, bo obliczamy liczbę moli KOH w 1dm3 roztworu
    
Cm= 4,25mol/dm3

Zad.4

Oblicz Cp 1,25-molowego NaOH o dr=1,02 g/cm3.

Dane:
Cm= 1,25 mol/dm3
dr= 1020g/dm3
M= 40g/mol

1,25 mola => ms = 50g

50g substancji - 1020g roztworu
                  xg - 100g roztworu ( definicja Cp!)
x= 4,9g
Cp=4,9 %

Zad. 5

W 150g wody rozpuszczono 50g SO3. Oblicz Cp otrzymanego H2SO4.
80g       18g             98g
SO3 + H2O ----> H2SO4
50g        150g

1.Obliczymy masę substancji, czyli masę powstałego H2SO4

80g-98g
50g-msg
ms=61,25g H2SO4

2.Obliczymy Cp%
mr= 50g + 150g = 200g

         61,25*100
Cp = ------------
             200g

ZADANIE Z PRODUKTEM UBOCZNYM
Zad. 6

Oblicz stężenie % KOH otrzymanego w reakcji 3,9 g potasu ze 150cm3 wody.

78g      36g               112g
2K + 2H2O ----> 2KOH + H2

 3,9g   150g

1. Obliczymy ile powstało substancji czyli masę KOH

78g-112g
3,9g-x
x=5,6g (ms)

2. Do obliczenia masy roztworu potrzebujemy jeszcze masę wody, widzimy że część wody przereagowała, zużyła się i powstał produkt gazowy opuszczający środowisko reakcji, zatem wody było mniej niż 150g bo powstał produkt uboczny.

78g potasu reaguje z 36g wody
3,9g reaguje - xg H2O
x= 1,8g oznacza to, że tyle przereaguje  powstanie wodór, reszta wody nie przeraguje.

150g-1,8= 148,2 H2O pozostanie w roztworze.

3.Obliczymy stężenie %

mr=5,6+148,2g
ms=5,6

Cp= 3,64% 

ZADANIE Z SUBSTANCJĄ UWODNIONĄ I ROZPUSZCZALNOŚCIĄ

Zad.7

Rozpuszczalność dwuwodnego chlorku baru wynosi 41,3g. Oblicz stężenie % chlorku baru w roztworze nasyconym.

Przede wszystkim musicie pamiętać, że przy obliczeniach dla Cp, masą substancji może być tylko masa bezwodnego BaCl2, natomiast masą roztworu będzie masa substancji uwodnionej + 100g H2O.

Dane:
R= 41,3g BaCl*2H2O /100g H2O
mr=41,3+100g=141,3g
M soli uw.= 244g/mol
M soli bezw.= 208g/mol
 
Szukamy ms, do tego potrzebujemy wyliczyć ile w 41,3g soli uwodnionej znajduje się soli bezwodnej.

244 soli uw - 208g soli bezw
41,3g soli uw - xg
x= 35,2g bezw
         35,2
Cp=--------  * 100% = 25%
          141,3

 
Zad. 8

To wyższa szkoła jazdy ;). 
Kilka zasad o których musimy pamiętać:

-Cp zawiera masę substancji bezwodnej, a masa wody z Cp zawiera wodę związaną z hydratu + masę rozpuszczalnika
-należy obliczyć osobno ile gram wody przypada na rozpuszczalnik, a ile na hydrat. Pamiętajcie, że do R potrzebna nam masa hydratu na 100g rozpuszczalnika.

Oblicz rozpuszczalność pięciowodnego CuSO4 w H2O w temp 40 stopni, jeżeli wiadomo że Cp=23%.

Cp=23%
m soli bezw.= 23g
mr = 100g
mH2O ( hydrat + rozpuszczalnik) = 77g
Msoli uw=250g/mol
Msoli bezw= 160g/mol

Musimy obliczyć ile wody przypada na hydrat a ile na rozpuszczalnik.

250g soli uw - 160g soli bezw
 x                  -    26g soli bezw
x=ok.36g soli uwodnionej

Odejmując masę soli bezwodnej od uwodnionej otrzymamy wodę jaka przypada na hydrat
36-26=13g

Masa całkowita wody wynosi 77g jak wynika z Cp. Odejmując wodę związaną z hydratem dostaniemy wodę z rozpuszczalnika
77g-13g= 64g H2O

Teraz należy dokonać odpowiednich przeliczeń, aby wyszło R

64g wody - 36 g soli uw
100g wody -x
x= 56,25g

R= 56,25g CuSO4*5H2O/ 100g H2O

Jutro kolejna porcja zadań tego typu :)