Rozpuszczalność i stężenie procentowe - Chemia Nowej Ery 7

1.Rozpuszczalność substancji

Maksymalna liczba gramów substancji, którą można rozpuścić w 100 g rozpuszczalnika w danej temperaturze i pod danym ciśnieniem, aby otrzymać roztwór nasycony. Rozpuszczalność jest właściwością fizyczną substancji.

2.Od czego zależy rozpuszczalność substancji?

Od rodzaju substancji, rodzaju rozpuszczalnika i temperatury. Rozpuszczalność gazów zależy także od ciśnienia.

3.Rozpuszczalność a szybkość rozpuszczania

Rozpuszczalność mówi, ile gramów substancji maksymalnie rozpuści się w 100 g rozpuszczalnika; zależy od rodzaju substancji, rodzaju rozpuszczalnika i temperatury. Szybkość rozpuszczania mówi, jak szybko substancja się rozpuszcza; zależy od temperatury, mieszania i rozdrobnienia substancji.

4.Krzywa rozpuszczalności

Wykres zależności rozpuszczalności substancji od temperatury. Na osi poziomej jest temperatura, a na osi pionowej rozpuszczalność w gramach substancji na 100 g wody.

5.Co oznacza punkt na krzywej rozpuszczalności, a co obszar pod nią?

Punkt na krzywej oznacza roztwór nasycony w danej temperaturze. Obszar pod krzywą oznacza roztwory nienasycone - w 100 g wody jest w nich mniej substancji, niż wynosi rozpuszczalność.

6.Jak odczytać rozpuszczalność z wykresu?

Znajdź daną temperaturę na osi poziomej, poprowadź od niej linię pionowo do krzywej danej substancji, a potem poziomo do osi pionowej. Odczytana wartość to rozpuszczalność w gramach na 100 g wody.

7.Jak porównać rozpuszczalność dwóch substancji na wykresie?

W danej temperaturze większą rozpuszczalność ma substancja, której krzywa leży wyżej. W punkcie przecięcia dwóch krzywych obie substancje mają jednakową rozpuszczalność.

8.Rozpuszczalność $\ce{KNO3}$ w temperaturze 20°C wynosi 30 g - co to oznacza?

W 100 g wody o temperaturze 20°C można rozpuścić najwyżej 30 g azotanu(V) potasu - powstaje wtedy roztwór nasycony. Jeśli rozpuści się mniej niż 30 g, roztwór będzie nienasycony.

9.Rozpuszczalność substancji stałych a temperatura

Rozpuszczalność większości substancji stałych w wodzie zwiększa się wraz ze wzrostem temperatury. Znacznie rośnie np. rozpuszczalność azotanu(V) srebra(I) $\ce{AgNO3}$ i azotanu(V) potasu $\ce{KNO3}$, a chlorku sodu $\ce{NaCl}$ - tylko w bardzo małym stopniu.

10.Rozpuszczalność gazów a temperatura

Rozpuszczalność gazów w wodzie zmniejsza się wraz ze wzrostem temperatury. Ciepła woda zawiera mniej rozpuszczonych gazów, np. tlenu, niż zimna. Dlatego ryby łatwiej oddychają w zimnej wodzie, a wodę w akwarium trzeba napowietrzać.

11.Ciśnienie a rozpuszczalność gazów

Im wyższe ciśnienie, tym więcej gazu rozpuszcza się w cieczy. W zamkniętej puszce napoju $\ce{CO2}$ jest rozpuszczony pod wysokim ciśnieniem; po otwarciu ciśnienie spada i gaz uchodzi w postaci pęcherzyków. Im chłodniejszy napój, tym więcej $\ce{CO2}$ jest w nim rozpuszczone.

12.Krystalizacja jako zjawisko egzotermiczne

Podczas krystalizacji związku chemicznego z roztworu wydziela się energia na sposób ciepła, więc jest to zjawisko egzotermiczne. Wykorzystuje się to m.in. w ogrzewaczach termicznych.

13.Jak obliczyć masę substancji potrzebną do nasycenia danej masy wody?

Odczytaj rozpuszczalność w danej temperaturze (gramy substancji na 100 g wody) i ułóż proporcję: 100 g wody - rozpuszczalność, masa wody - x. Wtedy $x = \frac{\text{rozpuszczalność} \cdot m_w}{100~\mathrm{g}}$.

14.Ile substancji trzeba dodać po ogrzaniu roztworu nasyconego, aby nadal był nasycony?

Oblicz różnicę rozpuszczalności w wyższej i niższej temperaturze - tyle gramów substancji można dodatkowo rozpuścić w każdych 100 g wody. Potem przelicz wynik proporcją na masę wody w roztworze.

15.Ile substancji wykrystalizuje po ochłodzeniu roztworu nasyconego?

Różnica rozpuszczalności w wyższej i niższej temperaturze to masa substancji, która wydzieli się z każdych 100 g wody. Wynik przelicza się proporcją na masę wody w roztworze.

16.Stężenie procentowe roztworu

Liczba gramów substancji rozpuszczonej w 100 g roztworu. To jeden ze sposobów wyrażania stężenia, czyli zawartości substancji w danej ilości roztworu.

17.Co oznacza roztwór 12-procentowy?

W 100 g roztworu znajduje się 12 g substancji rozpuszczonej. Roztwór składa się więc z 12 g substancji i 88 g wody.

18.Wzór na stężenie procentowe

$C_p = \frac{m_s \cdot 100\%}{m_r}$, gdzie $C_p$ - stężenie procentowe (%), $m_s$ - masa substancji rozpuszczanej (g), $m_r$ - masa roztworu (g).

19.Masa roztworu

Masa roztworu jest sumą masy wody (rozpuszczalnika) i masy substancji rozpuszczanej: $m_r = m_w + m_s$. Z tego wzoru masa wody to $m_w = m_r - m_s$.

20.Jak obliczyć masę substancji, znając stężenie procentowe i masę roztworu?

Przekształca się wzór na stężenie procentowe: $m_s = \frac{C_p \cdot m_r}{100\%}$. Masę wody oblicza się potem jako $m_w = m_r - m_s$.

21.Obliczanie stężenia procentowego za pomocą proporcji

Masa roztworu odpowiada 100%, a masa substancji - x: $\frac{m_r}{m_s} = \frac{100\%}{x}$. Można też obliczyć, ile gramów substancji przypada na 100 g roztworu - ta liczba gramów to stężenie w procentach.

22.Najczęstszy błąd przy obliczaniu stężenia procentowego

Wstawianie do mianownika masy wody zamiast masy roztworu. Gdy znasz masę wody i masę substancji, najpierw oblicz $m_r = m_w + m_s$, a dopiero potem $C_p$.

23.Jak obliczyć stężenie procentowe roztworu nasyconego?

Odczytaj rozpuszczalność w danej temperaturze. Roztwór nasycony zawiera tyle gramów substancji w 100 g wody, więc $m_r = 100~\mathrm{g} + m_s$. Potem oblicz $C_p = \frac{m_s \cdot 100\%}{m_r}$. Stężenie wychodzi zawsze mniejsze niż liczba gramów rozpuszczalności.

24.Gęstość roztworu

$d_r = \frac{m_r}{V_r}$ - masa roztworu podzielona przez jego objętość. Gdy znamy gęstość i objętość, masę roztworu obliczamy ze wzoru $m_r = d_r \cdot V_r$. Pamiętaj, że $1~\mathrm{dm^3} = 1000~\mathrm{cm^3}$.

25.Jak obliczyć masę substancji w roztworze o znanej objętości, stężeniu i gęstości?

Zamień objętość na $\mathrm{cm^3}$, oblicz masę roztworu $m_r = d_r \cdot V_r$, a następnie masę substancji $m_s = \frac{C_p \cdot m_r}{100\%}$.

26.Areometr

Przyrząd do pomiaru gęstości cieczy - gęstość odczytuje się na skali areometru zanurzonego w cieczy. Stosuje się go m.in. do badania zawartości tłuszczu w mleku.

27.Morze Martwe

Największy naturalny zbiornik nasyconego roztworu soli - jego stężenie procentowe wynosi ok. 26%. W tak zasolonej wodzie można unosić się na powierzchni bez wykonywania ruchów.

28.Stężenie a barwa roztworu

Roztwory substancji barwnej o różnych stężeniach różnią się intensywnością zabarwienia - im większe stężenie, tym intensywniejsza barwa.

29.Sposoby zmiany stężenia roztworu

Stężenie zmniejsza się przez dodanie rozpuszczalnika lub usunięcie części substancji rozpuszczonej. Stężenie zwiększa się przez dodanie substancji rozpuszczanej lub odparowanie części rozpuszczalnika.

30.Rozcieńczanie roztworu

Polega na dodaniu do roztworu rozpuszczalnika, np. wody. Masa substancji rozpuszczonej się nie zmienia; rosną masa rozpuszczalnika i masa roztworu, więc stężenie procentowe maleje.

31.Rozpuszczalność a stężenie procentowe

Rozpuszczalność to liczba gramów substancji w 100 g rozpuszczalnika w roztworze nasyconym w danej temperaturze. Stężenie procentowe to liczba gramów substancji w 100 g roztworu - nasyconego albo nienasyconego.

32.Krzywe rozpuszczalności gazów

Krzywe rozpuszczalności tlenu, wodoru i tlenku węgla(IV) w wodzie opadają - im wyższa temperatura, tym mniej gazu się rozpuszcza. Rozpuszczalność tych gazów to ułamki grama na 100 g wody.

33.Kryteria podziału mieszanin

Ze względu na wielkość cząstek substancji rozpuszczonej wyróżnia się roztwory właściwe, koloidy i zawiesiny. Ze względu na masę substancji rozpuszczonej wyróżnia się roztwory nasycone i nienasycone.

34.Ile substancji zostaje po odparowaniu wody z roztworu?

Po całkowitym odparowaniu wody zostaje cała substancja rozpuszczona. Jej masę oblicza się ze wzoru $m_s = \frac{C_p \cdot m_r}{100\%}$, np. z 50 g roztworu 6-procentowego zostaną 3 g substancji.

35.Jak sprawdzić, czy roztwór jest nasycony?

Przelicz masę substancji na 100 g wody i porównaj z rozpuszczalnością w tej temperaturze. Np. 15 g $\ce{KNO3}$ w 50 g wody o temperaturze 20°C to 30 g na 100 g wody - tyle, ile wynosi rozpuszczalność, więc roztwór jest nasycony.

36.Roztwór o stężeniu 1%

W 100 g takiego roztworu jest 1 g substancji rozpuszczonej i 99 g rozpuszczalnika.