Chemia - w3

1. Rozpuszczalność substancji i rodzaje roztworów Chemia - w3

2. Roztwór – jednorodny, jednofazowy układ dwu - lub więcej składnikowy,w którym substancja rozpuszczona występuje w dyspersji (rozdrobnieniu) molekularnej. Roztwory

3. Roztwory • Ze względu na stan skupienia rozróżnia się roztwory: • gazowe, • ciekłe, • stałe

4. Składnik roztworu będący w przewadze ilościowej nosi nazwę rozpuszczalnika, pozostałe składniki są rozpatrywane jako substancje rozpuszczone. Roztwory

5. ciało stałe w cieczy: sól kuchenna w wodzie ciecz – ciecz: metanol w wodzie Roztwory - przykłady

6. Jako rozpuszczalniki ciekłe stosowane są najczęściej: 1) ciecze nieorganiczne: woda, ciekły amoniak (rozpuszczalnik elektrolitów), 2) ciecze organiczne np. alkohol, eter, estry (rozpuszczalnik polarnych związków organicznych). 3) ciecze organiczne np. benzen, ksylen (rozpuszczalnik substancji niepolarnych). Roztwory

7. Roztwory

8. Roztwory • W zależności od charakteru związku (wiązań między atomami) występują różne oddziaływania między wodą (rozpuszczalnikiem) i substancją rozpuszczoną: • w przypadku elektrolitów: oddziaływania elektrostatyczne, tworzenie jonów na skutek dysocjacji elektrolitycznej, np. MgCl2 • w przypadku nieelektrolitów: „rozproszenie”substancji w rozpuszczalniku, np. metanol, cukier

9. Roztwory

10. Roztwory

11. Roztwór nasycony – roztwór substancji pozostający w równowadze z osadem tej substancji. Roztwory

12. Rozpuszczalność (substancji) – ilość gramów danej substancji, która w danej temperaturze może rozpuścić się w 100 g rozpuszczalnika, dając roztwór nasycony Roztwory

13. Stężenie roztworu – ilość substancji rozpuszczonej w określonej ilości (najczęściej objętości) roztworu. Roztwory

14. Roztwór mianowany – titrant, roztwór odczynnika chemicznego o znanym stężeniu. Dokładne ustalenie stężenia roztworu mianowanego (tzw. nastawianie miana, czyli inaczej mianowanie roztworu) odbywa się za pomocą substancji podstawowych lub innych roztworów mianowanych. Roztwory

15. Istnieje wiele sposobów wyrażania stężenia roztworów. Różnią się one między sobą tylko jednostkami, w których podaje się ilości substancji rozpuszczonej, rozpuszczalnika lub roztworu. Roztwory

16. W praktyce chemicznej stężenia roztworów wyraża się najczęściej: w procentach (%) - wagowych, objętościowych w molach na 1 dm3 roztworu (stężenie molowe, mol/dm3, M) w jednostkach masy/objętość: kg/l; g/ml Roztwory

17. 1 litr (1 l) = 1 dm3 1 mililitr (1 ml) = 1 cm3 jednostki

18. Stężenie procentowe - wyraża procentową zawartość substancji rozpuszczonej w stosunku do roztworu. W sposób uproszczony określa się ją jako ilość gramów substancji rozpuszczonej w 100 g roztworu. Cp = Msubst. / Mroztw. * 100 [%] Stężenie procentowe

19. Ze względów praktycznych stosuje się czasem określenie stężenia procentowego wagowo/objętościowego, jako stosunku masy substancji rozpuszczonej do objętości roztworu (ilość gramów substancji w 100 ml roztworu) lub stężenia objętościowo/objętościowego, czyli ilości mililitrów substancji rozpuszczonej w 100ml roztworu. Cp = Msubst. / Vroztw. * 100 [%] Stężenie procentowe

20. Stężenie procentowe roztworu Cp jest określane liczbą jednostek wagowych (mg, g, kg, Mg) substancji rozpuszczonej zawartych w 100 jednostkach wagowych (mg, g, kg, Mg) roztworu. Stężenie procentowe

21. Przykład: roztwór 20%-owy jest to roztwór zawierający 20 jednostek wagowych (mg, g, kg, Mg) substancji rozpuszczonej w 100 jednostkach wagowych (mg, g, kg, Mg) roztworu, czyli jest to roztwór powstały ze zmieszania 20 jednostek wagowych (mg, g, kg, Mg) substancji z 80 jednostkami wagowymi (mg, g, kg, Mg) rozpuszczalnika Stężenie procentowe

22. Związek między stężeniem procentowym roztworu Cp, liczbą jednostek wagowych substancji rozpuszczonej a oraz liczbą jednostek rozpuszczalnika b wyprowadza się w następujący sposób: jeżeli w a + b jednostek wagowych roztworu znajduje się a jednostek wagowych substancji rozpuszczonej, to w 100 jednostkach wagowych roztworu znajduje się Cp jednostek wagowych substancji rozpuszczonej, czyli; a + b j.wag. roztworu - a j. wag. substancji 100 j.wag.roztworu - Cp j. wag. substancji Z powyższego otrzymujemy wzór na stężenie procentowe Cp = a * 100 % / (a+b) Stężenie procentowe

23. Przykład 1 Oblicz stężenie procentowe roztworu otrzymanego ze zmieszania 20 g soli NaCl i 140 g wody. Rozwiązanie: Masa roztworu jest sumą masy substancji rozpuszczonej i masy rozpuszczalnika: 20 g + 140 g = 160 g Stąd możemy zapisać że: w 160 g roztworu znajduje się 20 g NaCl a w 100 g roztworu znajduje się x g cukru x = 20*100 / 160 = 12,5 g W 100 g otrzymanego roztworu znajduje się 12,5 g NaCl, a więc roztwór jest 12,5% - owy Stężenie procentowe

24. Przykład 2 Do 30 g 60%-owego roztworu dodano 50 g wody. Oblicz stężenie procentowe otrzymanego roztworu. Rozwiązanie: Po dodaniu do roztworu wody jego stężenie zmniejszy się, ale masa substancji rozpuszczonej pozostanie bez zmiany. Należy więc obliczyć masę substancji znajdującej się w 30 g 60% -owego roztworu: 100 g roztworu zawiera 60 g substancji 30 g roztworu zawiera x g substancji x = 30*60 / 100 = 18 g Masa roztworu po dodaniu wody wynosi: 30 g + 50 g = 80 g. Po rozcieńczeniu: 80 g roztworu zawiera 18 g substancji 100 g roztworu zawiera x g substancji x = 18*100 / 80 = 22,5 g Otrzymany roztwór jest 22,5%-owy Stężenie procentowe

25. Stężenie molowe • Stężenie molowe – określa ilość moli substancji rozpuszczonej w 1 l roztworu. • Obliczamy je dzieląc masę substancji rozpuszczonej, zawartej w 1 l roztworu, przez jej masę cząsteczkową.

26. Stężenie molowe • Mol – jest to liczebność materii występująca, gdy liczba cząstek (elementów) układu jest równa liczbie atomów zawartych w masie 12 g węgla 12C (równa liczbie Avogadro - 6,023·1023 elementów).

27. Stężenie molowe • Masa atomowa – średnia masa atomowa danego pierwiastka; uwzględnia występujące naturalnie izotopy (ich masy i procentowy udział w pierwiastku). Suma mas atomowych wszystkich atomów tworzących cząsteczkę stanowi jej masę cząsteczkową. Jednostką masy atomowej (cząsteczkowej) jest 1 dalton, czyli masa 1/12 atomu izotopu węgla 12C.

28. Stężenie molowe • Masa molowa (cząsteczkowa) = suma mas atomowych poszczególnych pierwiastków tworzących cząsteczkę, np. • MNaCl = MNa + MCl • MNa = 23; MCl = 35,5 • MNaCl = 23 + 35,5 = 58,5

29. Stężenie molowe • Najczęściej spotykany sposób wyrażenia stężenia. Ponieważ w każdym molu jest taka sama ilość cząsteczek (liczba Avogadro), substancje reagują ze sobą w takich proporcjach (jeśli ich ilości wyrazimy w molach) w jakich występują cząsteczki reagujących związków w zapisie stechiometrycznym reakcji, np.: 2 NaHCO3 ——> Na2CO3 + H2O + CO2

30. •2 NaHCO3 ——> Na2CO3 + H2O + CO2 • Z zapisu reakcji wynika, że z każdych dwóch cząsteczek kwaśnego węglanu sodu powstaje (pod wpływem ogrzewania) cząsteczka węglanu sodu, cząsteczka wody i cząsteczka ditlenku węgla. Oznacza to równocześnie, że z dwóch moli kwaśnego węglanu sodu (168 g) powstanie 1 mol węglanu sodu (106 g), jeden mol wody (18 g) i jeden mol ditlenku węgla (44 g; 22,4 l w warunkach normalnych) Stężenie molowe

31. Stężenie molowe roztworu (Cm) jest liczbą moli substancji rozpuszczonej w 1 dm3 roztworu Stężenie molowe

32. Przykład Roztwór 1 molowy jest to roztwór, który w 1 dm3 roztworu zawiera 1 mol substancji (definicja mola). Stężenie molowe możemy wyrazić wzorem Cm = n / V gdzie; n - ilość moli składnika, V - objętość roztworu Ilość moli składnika n możemy obliczyć z wzoru n = m / M gdzie: m - masa substancji, M - masa molowa substancji Stężenie molowe

33. Przykład c.d. Wstawiając wyrażenie na n do wzoru na Cm otrzymamy Cm = m / (M * V) Przy obliczaniu stężeń molowych możemy korzystać z wzorów na stężenie molowe Cm lub z równań na proporcję Stężenie molowe

34. Przykład 1 Ile gramów NaOH znajduje się w 300 cm3 0,1 molowego roztworu? Rozwiązanie Obliczamy masę molową MNaOH - wynosi ona 40 g/mol. Ponieważ roztwór jest 0,1 molowy, to 0,1 mola NaOH ma masę: 0,1 mola x 40 g/mol = 4 g. To oznacza, że w 1 dm3 roztworu znajduje się 4 g NaOH. Układając równania na proporcję możemy napisać w 1000 cm3 0,1 molowego znajduje się 4 g NaOH a w 300 cm 3 0,1 molowego roztworu zawiera x g NaOH x = 4 x 300 / 1000 = 1,2 g NaOH Stężenie molowe

35. Rozwiązanie z wykorzystaniem wzoru W celu obliczenia masy NaOH wzór na Cm przekształcamy i otrzymujemy postać, która pozwala nam obliczenie masy NaOH. m = Cm*M*V stąd wstawiając do wzoru dane otrzymamy. mNaOH = 0,1 mol/dm3 * 40 g/mol * 0,3 dm3 = 1,2 g NaOH W 300 dm3 0,1 molowego roztworu NaOH znajduje się 1,2 g NaOH Uwaga: Korzystając z równań na proporcję jak i z wzoru należy pamiętać o zastosowaniu właściwych jednostek. Jeżeli nie są zgodne, dokonujemy przeliczeń. Stężenie molowe