II.7. Concentrația procentuală a soluțiilor.

• II.7.1. Clasificarea soluțiilor apoase.
• II.7.2. Concentrația procentuală de masă.
• II.7.3. Probleme rezolvate cu concentrația procentuală de masă.

II.7.1. Clasificarea soluțiilor apoase.

Solubilitatea este proprietatea unei substanțe de a se dizolva într-un anumit solvent.

Coeficientul de solubilitate măsoară cantitatea maximă de substanță care se dizolvă în 100 g de solvent, la o anumită temperatură.

Solubilitatea depinde atât de natura dizolvantului, cât și de natura dizolvatului.

Clasificarea substanțelor după solubilitatea în apă:

a) Substanțe ușor solubile au coeficientul de solubilitate > 10g exemple: piatra vânătă, sarea, zahărul

b) Substanțe greu solubile au coeficientul de solubilitate < 10g, dar > 0,01g exemple: carbonatul de magneziu, var stins, oxigenul, iodul

c) Substanțe insolubile au coeficientul de solubilitate < 0,01g exemple: metalele, sulful, cărbunele, uleiul, plasticul etc.

👀 Experiment: Solubilitatea substanțelor.

Materiale necesare:
3 eprubete, apă, sare, ulei, hidroxid de calciu.

Descrierea experimentului:

• Pune în cele 3 eprubete aceeași cantitate de apă și adaugă în fiecare aceeași cantitate de sare, în a doua ulei și în a treia hidroxid de calciu.
• Agită-le.
• Ce observi?

  Sarea s-a dizolvat ușor, uleiul nu s-a dizolvat (adică este insolubil în apă) și hidroxidul de calciu s-a dizolvat parțial (mai greu).

Concluzia experimentului:
Unele substanțe se dizolvă ușor în apă (sarea), altele nu se dizolvă deloc (uleiul) și mai există substanțe care se dizolvă mai greu (hidroxidul de calciu).

Factorii care influențează solubilitatea substanțelor:

• Natura solutului şi a solventului este un prim factor care influențează solubilitatea substanțelor.
• Temperatura este un alt factor care influențează solubilitatea substanțelor. În general cu creșterea temperaturii, creşte solubilitatea substanțelor solide şi lichide şi scade solubilitatea gazelor.
• Presiunea influențează solubilitatea gazelor. Cu creșterea presiunii, creşte solubilitatea substanțelor gazoase în solvenții lichizi.

Clasificarea soluțiilor după masa de substanță dizolvată:

• Soluții nesaturate

  • diluate: conțin o masă mică de dizolvat
  • concentrate: conțin o masă mare de dizolvat

• Soluții saturate: conțin masa maximă de dizolvat la o temperatură dată, fiind egală cu coeficientul de solubilitate al substanței respective.

• Soluții suprasaturate: conțin mai multă masă de dizolvat decât coeficientul de solubilitate al acestuia la temperatura dată.

👀 Experiment: Obținerea soluțiilor diluate, concentrate, saturate și suprasaturate.
🔥 Atenție! Acest experiment se efectuează numai în prezența unui adult!
🔥 Atenție! Când lucrezi cu surse de foc ai grijă să ai părul strâns și să nu porți haine cu mâneci largi!
🔥 Atenție! Atenție când lucrezi cu apă caldă să nu te arzi!
🔥 Atenție! Piatra vânătă este toxică. Nu o atinge și nu o gusta!

Materiale necesare:
Sare, pahare Berzelius, sită, trepied, spirtieră, chibrit, baghetă, piatră vânătă.

Coeficientul de solubilitate al unei substanțe este o constantă de material, piatra vânătă având 20,7 g / 100 g apă, la 20 °C (vezi Anexa 1 de la sfârșitul manualului).

Descrierea experimentului:

• Pentru a obține o soluție diluată în 100 mL apă, adaug puțină piatră vânătă față de coeficientul de solubilitate al ei (5 g) și o dizolv.

• Pentru a obține o soluție concentrată în 100 mL apă adaug mai multă piatră vânătă, dar mai puțin față de coeficientul de solubilitate al ei (15 g) și o dizolv.

• Pentru a obține o soluție saturată în 100 mL apă adaug o cantitate de piatră vânătă egală cu coeficientul de solubilitate al ei (20,7 g) și o dizolv.

• Pentru a obține o soluție suprasaturată în 100 mL apă adaug mai multă piatră vânătă față de coeficientul de solubilitate al ei (25,1 g) și pentru a o dizolva o încălzesc în flacăra spirtierei și apoi o răcesc.

II.7.2. Concentrația procentuală de masă.

Cum putem afla cum este o soluție? Simplu, îi aflăm concentrația procentuală.

Concentrația procentuală de masă (c) reprezintă masa de substanță dizolvată în 100 g soluție.

Dacă m_d = c și m_s = 100, atunci obținem următoarea formulă de calcul a concentrației:

Și ca să rămână c singur într-o parte a egalității, îl ducem pe 100 în dreapta.

Unde m_d = masa dizolvatului, m_s = masa soluției

a) Concentrația procentuală de masă (c) se exprimă în procente (%). Deci, o soluție de sare de concentrație 25% arată că 25g sare sunt dizolvate în 100g soluție și nu 100g apă ca la solubilitate.

b) O soluție se poate concentra prin:

• Adăugare de solvat (dizolvat).

• Îndepărtarea prin evaporare a unei mase de apă din soluție.

• Adăugarea unei soluții de același tip, dar cu concentrație mai mare.

c)** O soluție se poate dilua prin:**

• Adăugare de apă.
• Adăugarea unei soluții de același tip, dar mai diluată.

II.7.3. Probleme rezolvate cu concentrația procentuală de masă.

🔓 Probleme rezolvate cu concentrația procentuală de masă

1. Determinarea masei de substanță dizolvată (m_d) când se dă masa soluției (m_s) și concentrația acesteia (c)

Mama a preparat 400 g sirop de concentrație 30%. Eu doresc să știu ce masă de zahăr, respectiv de apă a folosit mama.

m_s = 400 g sirop

c = 30%

m_d = ?

m_apă = ?

Rezolvare:

2. Aflarea masei de soluție când se dă masa dizolvantului (m_d) și concentrația(c).

Maria dorește să prepare o saramură de concentrație 20%. Ea are la dispoziție 2 kg de sare. Ce masă de saramură a obținut și câtă apă a folosit?

c = 20%

m_d = 2 kg sare

m_s =?

m_apă = ?

Rezolvare:

3. Calculează masa de apă care trebuie evaporată din 30g soluție de sare de concentrație 10% pentru a ajunge la o concentrație de 30%.

m_s1 = 30 g sol. de sare

c₁ = 10%

c₂ = 30%

m_{apă evaporată} =?

Rezolvare:

4. Se amestecă 300 g sirop de concentrație 20% cu 400 g sirop de concentrație 30%. Ce concentrație va avea soluția obținută?

m_s1 = 300 g sol. de zahăr

c₁ = 20%

ms₂ = 400 g sol. de zahăr

c₂ = 30%

c = ?%

Rezolvare:

5. Ce masă de apă trebuie adăugată la 80 g soluție 40% de sare pentru a o dilua la 20% ?

m_s1 = 80 g sol. de sare

c₁ = 40%

c₂ = 20%

m_{apă adăugată} = ?

Rezolvare:

6. Determină relația de legătură între solubilitatea (s) a unei substanțe și concentrația (c) a soluției saturate a acesteia.

Rezolvare:

La m_apă = 100 g apă avem m_d = s

m_s = m_d + m_apă = s + 100