V.4.3. Cristalohidrați*.

Numeroase săruri se găsesc în natură sub formă de cristalohidrați.

Cristalohidrații sunt cristale care au înglobată în ele un anumit număr de molecule de apă, numită apă de cristalizare.

Cristalohidrați

Piatră vânătă

Sodă cristalizată

Ghips

Sare amară (sare Epson)

Calaican

Alaun (piatră acră)

Borax

Prin încălzire, cristalohidrații pierd parțial sau total apa de cristalizare. Cei care pierd total apa de cristalizare devin săruri anhidre.

🔦 Observație

Când preparăm soluții cu cristalohidrați trebuie să ținem cont de apa de cristalizare a acestora, deoarece aceasta este o parte din apa necesară preparării soluției.

👀 Experiment: Prepararea unei soluții de cristalohidrat
🔥 Atenție! Acest experiment se realizează numai de către profesor.
🔥 Atenție! Piatra vânătă este toxică și periculoasă pentru mediu!

Materiale necesare:
Pahar Berzelius, piatră vânătă, apă distilată, fiolă, pâlnie de sticlă, balon cotat, spatulă, cântar.

Mod de lucru:

• Se calculează masa de CuSO4 necesară obținerii a 40 g de soluție CuSO4 4% din formula concentrației procentuale de masă :

• Se calculează masa molară a CuSO₄ anhidru:
  μ = 1 ∙ A_Cu + 1 ∙ A_S + 4 ∙ A_O = 160 g/mol

• Se calculează masa molară a H₂O:
  μ = 2 ∙ A_H + 1 ∙ A_O = 18 g/mol

• Se calculează masa molară a cristalohidratului CuSO₄ ∙ 5H₂O:
  μ = 1 ∙ A_Cu + 1 ∙ A_S + 4 ∙ A_O + 5 ∙ (2 ∙ A_H + 1 ∙ A_O ) = 160 + 5 ∙18 = 250 g/mol

• Se observă că din toată masa molară a CuSO₄ ∙ 5H₂O de 250 g/mol avem 160 g/mol CuSO₄ și cu regula de trei simplă aflăm ce masă de CuSO₄ ∙ 5H₂O conține 1,6 g de CuSO₄:

• Se calculează masa de apă ce trebuie adăugată peste 2,5 g CuSO₄ ∙ 5H₂O pentru a obține 40 g soluție 4% de CuSO₄ :
  m_{apă adăugată} = 40 g – 2,5 g = 37,5 g apă

• Se cântăresc 2,5 g de CuSO₄ ∙ 5H₂O și se introduc cu ajutorul unei pâlnii de sticlă într-un balon cotat de 50 mL.

• Se cântăresc 37,5 g de apă distilată, se adaugă puțină din această apă în balon și se agită cu grijă amestecul până la dizolvarea completă a dizolvatului.

• După dizolvare se adaugă restul de apă în balon.

🔓 Probleme rezolvate

1. Calculează numărul de moli de apă corespunzător cristalohidratului MgSO₄ ∙ x H₂O care conține 51,22% apă.

Rezolvare

Se calculează masa molară a cristalohidratului MgSO₄ ∙ x H₂O:
μ = 1 ∙ A_Mg + 1 ∙ A_S + 4 ∙ A_O + x (2 ∙ A_H + 1 ∙ A_O ) = 120 + x ∙ 18

Cu regula de trei simplă aflăm valoarea lui x:

Scriem formula cristalohidratului:
MgSO₄ ∙ 7 H₂O, numit și sare amară.

2. Calculează ce cantitate de soluție de acid azotic 20% reacționează cu 71,5 g de Na₂CO₃ ∙ 10H₂O.

Rezolvare

Se calculează masa molară a Na₂CO₃ și a cristalohidratului Na₂CO₃ ∙ 10H₂O:
μ _Na2CO3 = 106 g/mol
μ _{Na2CO3 ∙ 10H2O} = 106 + 10 ∙18 = 286 g/mol

Cu regula de trei simplă aflăm ce masă de Na₂CO₃ este conținută de 71,5 g de Na₂CO₃ ∙ 10H₂O :

Se calculează masa molară a HNO₃:
μ _HNO3 = 63 g/mol

Scriem ecuația reacției chimice și aflăm ce masă de acid azotic reacționează cu 26,5 g de Na₂CO₃ din cristalohidratul dat:

Pentru a afla masa soluției de HNO₃ 20%, aplicăm formula concentrației procentuale de masă: