Solutii chimice. Concentratii. Preparare.
Definitie: Solutiile sunt sisteme chimice formate din cel putin doua componente,
dintre care una majoritara (solventul) si una sau
mai multe minoritare (substanta , substantele dizolvate), omogene lao anumita
scara de referinta (atomica, ionica, moleculara, coloidala etc).
De regula in laboratoarele
chimice, se folosesc solutii unicomponente adica cu o singura substanta care reprezinta faza minoritara, substanta dizolvata.
Schematic sistemul ca modalitate de obtinere se reprezinta astfel:
|
SUBST.
DIZ.
|
SOLVENT
|
sau
|
SUBST.
DIZ.
|
SOLVENT
|
|
pd
|
ß--psolvent---->
|
|
ß----pd-------->
|
|
|
|
|
ß------------- psolutie ---------------->
|
Concentratia solutiilor.
Definitie:
Concentratia
solutiilor, reprezinta raportul in care se gasesc in sistem ,fazele componente (substanta dizolvata, solventul, solutia etc.)
Dupa modul de raportare
avem si diferite
tipuri de exprimare a concentratiei solutiilor.
Tipuri de concentratii:
1.Concentratia procentuala. Definitie: Reprezinta parti de substanta dizolvata in 100 de parti de solutie.
|
SUBST.
DIZ.
|
SOLVENT
|
|
> -----------------------pd--------------------------<
|
|
|
ß-----------------------------------------------------
ps
------------------------------------------------------à
|
Pd = parti de subsatnta dizolvata
Ps = parti de solutie
masic: md; ms
Pd,
Ps se pot masura : volumic: Vd; Vs
molar: md; ms
Conform definitiei
rezulta formula de calcul:
C,(%)=pd/ps x100 pd/ps=parti substanta
dizolvata intr-o parte de solutie
Cea mai utilizata forma de raportare este concentratia
masica procentuala:
Cm=md/ms
x100
dar cand este vorba
de gaze si lichide se foloseste concentratia volumica:
Cv=Vd/Vs x100
Deoarece marea majoritate
a reactiilor chimice si a proceselor chimice de fabricatie se desfasoara intre solutii s-au adoptat moduri mai uzuale
de raportare.
2.Concentratia molara (CM)
Definitie:
Reprezinta numarul de moli de substanta dizolvata intr-un litru de solutie. Notiunea de mol reprezinta
o unitate de masura in toate domeniile (este o marime
universala) si reprezinta un sistem care contine numarul lui Avogadro particule (NA=
6,023x1023particule/mol).
Numarul
s-a calculate prin masuratori
fizice pornind de la definitia sa : reprezinta masa
in grame a masei moleculare (atomica,ionica,moleculare
etc) relative a acelei substante.
Unitatea atomica de masa= 1/12 x A
126C ≈ A 10n ≈ A11 p
(u.a.m.)
Masa moleculara
relativa reprezinta un multiplu sau
de cate ori este aceasta mai
mare decat u.a.m.
Exemplu:HCL
. MHCL = AH + ACl = 1 + 35,5=36,5 u.a.m.
Masa unui
mol de HCL este
MHCl=36,5 g/mol
Pentru o cantitate
de 3,65 g de HCL pur, putem calcula ca reprezinta de fapt
3,65g/36,5g/mol=0,1 moli .
Schematic o solutie molara se reprezinta
Md V
Md= masa
de substanta dizolvata in volumul V de solutie (g)
V= volum de solutie
(L)
Numarul de moli
du substanta dizolvata in volumul V (L)
Md/M-molgram
de substanta dizolvata in V
(L) de solutie
M -masa unui mol de substanta dizolvata
Formula de calcul se deduce astfel:
CM= md/M /V, moli/L
3.Concentratia normala (CN)
Definitie
Reprezinta numarul de echivalenti
gram de substanta dizolvata
intr-un litru de solutie.
Notiunea de echivalant
gram reprezinta unitatea
de referinta in calculele stoichiometrice (calculele in reactiile chimice) si reprezinta masa
in grame de substanta care reactioneaza cu 1g de hidrogen sau cu 8g de oxigen.
Eà1/2 H2 + 1/4 O2=1/2 H2O
?g 1g 8g 9g
Conform teoriei
protolitice (Bronsted) si a teoriei electronice
(Lewis) notiunea de echivalent
gram se calculeaza astfel:
E
à H+ à e-
? g 1g
E = reprezinta masa
de substanta care reactioneaza
la schimbul unei particule gram de particula de schimb (1H +, 1e..)
Conform definitiei formula de calcul este:
E =M/ numarul de H+ sau e cedati s-au acceptati de 1 mol in
cursul reactiei chimice
__2H+_____
Exemplu: 2HCl + Na2 CO3=
2 NaCl + H2CO3
__H+___
HCl + ½ Na2CO3=
NaCl + ½ H2CO3
36.5g
½ 106g
Deci echivalentul
gram, al substantelor reactante
din cadrul reactiei mai sus este:
EHCl = 36,5/1 g/ echivalent HCl
ENa2C03=
106/2 g/ echivalent
Na2CO3
Calculele stoechiometrice
devin mai usor de realizat in acest caz de prezentare
a solutiilor in concentratii
normale deoarece numarul de echivalenti de substante reactante este egal conform Legii echivalentilor gram (rezulta usor o ecuatie).
eHCl = e Na2CO3
iar e = md/E , md, masa de substanta
dizolvata
E, echivalentul
gram al substantei
Formula de calcul a concentratiei normale a unei substante se deduce astfel:
CN
= e/V = mol/ E / V echivalenti /L
Reactii de transformare a diferitelor moduri de exprimare a concentratiei solutiilor
Cm = md / ms x100 [md]
=g
CM = md / M / V [V] = L
[M]
= g / mcl
CN = md/E / V [E] = g / echivalent
ms = Vx
103 x ρ [g] = g/ ml , g/cm3
Focalinand un raport
multiplu si simplificand raportul cu md/ V rezulta :
Cm : CM : Cn = 1/10 ρ : 1/M : 1/E
Exemplu de transformare:
CN= Cm 10g / E
Prepararea unei
solutii de acid clorhidric
de concentratie 0.1 normal (CN = 0.1 = 10-1 ) cu o
solutie concentrata
de acid clorhidric ( Cm ≈ 37%) aproximativ 37%
~
CN
= Cm x10x ρ
/ E ≈ 37 x10 x 1,19 / 36,5 ≈ 12 echivalenti / L
ρ HCl 37% = 1,19
g / cm3
Deci concentratia
acestei solutii este de
120 ori mai
mare decat a solutiei pe care vrem so o obtinem.
Schematic prepararea solutiei se realizeaza astfel:
1.
~ 37% 1V 119
V apa distilata
Solutie 0.1N
2.
e1
HCl
conc.
e2 HCl diluat
Conform legii conservarii nr. de echivalenti:
e1 = e2 e1 = CN1 xV1
e2
= CN2 xV2
CN1 x V1 = CN2
x V2
12 x V1 = 0,1
x V2
Daca preparam V2 = 1 litru
rezulta
V1 = (0,1/12) (L) = 100/12 (mL) = 8,(3) mL
