Obliczenia z rozpuszczalnością i gęstością roztworu

Rozpuszczalność mówi, jaka jest największa masa substancji, którą można rozpuścić w $100\,\mathrm{g}$ wody w określonej temperaturze. Jej jednostką jest zwykle $\mathrm{g}/100\,\mathrm{g}$ wody.

Jeżeli rozpuszczalność cukru wynosi $30\,\mathrm{g}$, oznacza to, że w $100\,\mathrm{g}$ wody można maksymalnie rozpuścić $30\,\mathrm{g}$ cukru. Powstaje wtedy roztwór nasycony.

Gdy dodamy mniej substancji, niż wynika z rozpuszczalności, otrzymamy roztwór nienasycony. Można wtedy rozpuścić jeszcze kolejną porcję substancji. Gdy dodamy więcej, nadmiar pozostanie nierozpuszczony, na przykład na dnie naczynia.

W zadaniach trzeba porównać masę wody w doświadczeniu z $100\,\mathrm{g}$ wody podanymi w informacji o rozpuszczalności. Jeśli masa wody jest kilka razy większa, maksymalna masa rozpuszczonej substancji również jest tyle razy większa.

Przy masie wody mniejszej niż $100\,\mathrm{g}$ postępujemy podobnie. Dla $50\,\mathrm{g}$ wody maksymalna masa substancji będzie dwa razy mniejsza.

W każdym zadaniu odczytaj także temperaturę. Rozpuszczalność wielu substancji zmienia się wraz z temperaturą, więc wartość podana dla jednej temperatury nie musi pasować do innej.

Roztwór składa się z substancji rozpuszczonej i rozpuszczalnika, którym w szkolnych zadaniach najczęściej jest woda. Masa całego roztworu jest sumą mas jego składników:

$$m_r=m_s+m_w$$

Symbole oznaczają: $m_r$ — masę roztworu, $m_s$ — masę substancji rozpuszczonej, a $m_w$ — masę wody.

Jeśli znasz masę roztworu i masę substancji, masę wody obliczysz przez odejmowanie: $m_w=m_r-m_s$. Tak samo można znaleźć masę substancji: $m_s=m_r-m_w$.

Gęstość informuje, jaka masa przypada na określoną objętość roztworu. Obliczamy ją ze wzoru:

$$d=\frac{m_r}{V_r}$$

Najczęściej masa jest podana w gramach, a objętość w $\mathrm{cm^3}$ lub $\mathrm{mL}$. Należy pamiętać, że $1\,\mathrm{cm^3}=1\,\mathrm{mL}$, dlatego można stosować jednostki $\mathrm{g/cm^3}$ albo $\mathrm{g/mL}$.

Gdy szukamy masy roztworu, przekształcamy wzór do postaci $m_r=d\cdot V_r$. Gdy szukamy objętości, korzystamy z zapisu $V_r=\frac{m_r}{d}$.

Najpierw wypisz dane wraz z jednostkami i ustal, czego szukasz. Następnie wybierz właściwą zależność: rozpuszczalność dotyczy masy substancji i masy wody, a gęstość łączy masę roztworu z jego objętością.

• Przy rozpuszczalności sprawdzaj, czy zadanie dotyczy $100\,\mathrm{g}$ wody, czy innej masy wody.
• Przy masie roztworu dodawaj masę wody i masę substancji, która się rozpuściła.
• Przy gęstości nie myl masy z objętością i pilnuj zgodnych jednostek.
• Na końcu oceń wynik: masa roztworu powinna być większa od masy samej wody, jeśli substancja została rozpuszczona.

Częstym błędem jest dodanie do masy roztworu całej wsypanej substancji mimo tego, że część pozostała jako osad. W roztworze nasyconym uwzględniamy tylko maksymalną masę wynikającą z rozpuszczalności.