Transcript: Concentraţia soluţiilor. Cristalohidraţi.

Data trecută am vorbit despre faptul că soluțiile sunt amestecuri omogene obținute prin dizolvarea particulelor de solut într-un solvent, soluțiile putând fi lichide, gazoase sau solide.
Și toleția trecută am văzut că solubilitatea unui solut într-un anume solvent este influențată de trei factori, ceea nume de temperatură, de presiune și de natura solventului, solubilitatea fiind cantitatea de solut care se poate dizolva într-un volum de solvent în anumite condiții.
Dar fie că e vorba despre aerul pe care respirăm, despre apa dintr-un lac sau despre o soluție de acid dintr-un laborator, ceea ce contează cel mai mult despre o soluție este cât de mult solut se află în acea soluție.
Se folosesc des termeni precum soluție diluată sau soluție concentrată, dar aceștia sunt termeni vagi.
În chimie trebuie să fim întotdeauna foarte exacti în ceea ce privește cantitățile.
Pentru asta putem descrie o soluție în termeni de concentrație molară sau de concentrație procentuală.
Sunt convinsă că ați mers la piscină sau la bazin măcar odată, nu-i așa?
Sigur ați simțit un ușor miros de clor.
Milioanele de microorganisme care trăiesc într-o piscină folosită de mulți oameni pot reprezenta un risc mare.
De aceea apa e dezinfectată cu clor.
Dacă concentrația de clor ar fi prea mică, clorul nu ar mai fi la fel de eficient, iar noi ne-am putea trezi cu tot felul de infecții după o vizită la bazin.
În schimb, dacă concentrația de clor e prea mare, atunci ne-am putea întoarce de la piscină cu iritații pe piele și cu ochii roșii.
Așadar, concentrația soluțiilor e extraordinar de importantă chiar și în afara laboratorului de chimie.
Mai exact, concentrația reprezintă cantitatea de solut existentă într-o anumită cantitate de soluții.
De asemenea, și în calculele stoichiometrice este necesar să se cunoască numărul de molecule sau de ion de solut care există într-o cantitate de soluții.
Asta deoarece stoichiometria studiază relațiile cantitative dintre elemente în reacțiile chimice pe care le vom întâlni de acum încolo.
Reacții pe care le vom întâlni atât în laboratorul de chimie, dar și în bucătărie sau în alte locuri unde nu v-ar fi trecut prin cap că vă trebuie cunoștințe de chimie.
Să vedem acum ce reprezintă cele două tipuri de concentrații despre care am pomenit mai devreme și cum ne putem folosi de ele în problemele de chimie.
Concentrația procentuală a unei soluții reprezintă masa de solut în grame dizolvată în 100 grame de soluție și se notează cu C și semnul procent.
De obicei, masa de soluție se notează cu M indice S, iar masa de solut se notează cu MD de la masa de substanță dizolvată sau de la masa de dizolvat.
Deci concentrația procentuală este masa de solut dizolvată în 100 grame de soluție.
Iar formula care susține această definiție este aceasta, masa de solut supra masa de soluție ori 100 este egal cu valoarea concentrației procentuale.
În cele 100 grame de soluție intră atât masa solventului cât și masa solutului.
De exemplu, o soluție de clorură de sodiu 30% conține 30 grame de clorură de sodiu în 100 grame de soluție.
Deci masa de solvent este egală cu 100 minus 30, deci avem 70 grame de solvent.
Pentru a calcula concentrația procentuală a unei soluții sau pentru a prepara o soluție de o anume concentrație procentuală, putem proceda în două moduri.
Putem fie să folosim relația de calcul sau putem să folosim regula de trei simplă, prornind de la definiția concentrației procentuale și să aflăm mărimea de care avem nevoie.
În lecția viitoare vom face și niște exemple de calcul și vom vedea că e foarte simplu să lucrăm cu concentrațiile.
Mai departe, molaritatea sau concentrația molară a unei soluții reprezintă numărul de mol de solut care se dizolvă într-un litru de soluție.
Concentrația molară este notată cu C-indice M.
Molul este prietenul cel mai bun al chimiștilor și asta datorită lui Avogadro, despre care am mai discutat în primele lecții.
Chimiștii sunt atât de atașați de mol pentru că acesta face trecerea de la dimensiunea incredibil de mică atomilor și moleculelor spre lumea vizibilă.
Deși totul din lumea care ne înconjoară se întâmplă la nivel molecular, datorită molului, reacțiile chimice sunt mai ușor de înțeles și de explicat.
Iar concentrația molară ne oferă o relație matematică foarte simplă prin care putem lucra cu molii.
Să vedem mai exact despre ce relație este vorba.
Conform definiției, avem un litru de soluție care conține o anume concentrație de mol de solut.
Deci, într-un volum necunoscut, avem un număr N de mol de solut.
Iar prin regula de trei simplă, care e într-adevăr foarte simplă, vă reamintesc că produsul unei diagonale este egal cu produsul celelalte diagonale
iar din relația matematică obținută scoatem termenul care ne interesează.
Deci, conform acestei reguli, produsul dintre numărul N de mol de solut și un litru de soluție este egal cu produsul dintre concentrația molară și volumul necunoscut.
Din această relație, am dedus formula concentrației molare și anume concentrația molară este egală cu numărul de mol supra volumul.
N reprezintă numărul de mol de solut și se calculează împărțind masa de solut M la masa molară a solutului M.
Masa de solut este fie dată de datele problemei, fie reprezintă o necunoscută în problemă, iar masa molară o putem calcula singuri folosind tabelul periodic.
În astfel de calcule, este extrem de important să ținem cont de unitățile de măsură.
De exemplu, dacă lucrăm în mililitri, trebuie să ținem cont că definiția concentrației molare precisează un litru de soluție.
Deci va trebui să ne reamintim că un litru este egal cu o mie de mililitri.
În consecință, și formula concentrației molare se va modifica puțin și să vedem cum anume.
Ne gândim că într-o mie de mililitri de soluție avem o anume concentrație molară de solut,
iar într-un volum de soluție necunoscut, tot în mililitri, avem un număr N de mol de solut.
Folosind regula de trei simblă, vedem că formula concentrației molare când lucrăm în mililitri este aceasta.
Concentrația molară este egală cu numărul de mol de solut supra volum, ori o mie,
iar unitatea de măsură, fiți atenți, a rămas tot mol supra litru.
Asta pentru că am introdus o mie în formulă.
Așadar, o soluție de acid clorhidric doi molar conține doi mol de acid clorhidric într-un litru de soluție.
Și înainte de a trece la lecția cu exemple de calcul, trebuie să vă mai zic că atunci când veți intra într-un laborator
și veți cite etichetele de pe sticluțele cu substanțe chimice, veți observa următorul lucru.
În cazul anumitor substanțe precum sulfatul de cupru, acolo unde scrie formula chimică și masa molară a substanței din sticlă,
nu scrie că masa molară a sulfatului de cupru este egală cu 159,6 grame pe mol,
și veți vedea că pe etichetă scrie că masa molară a sulfatului de cupru, ori 5 molecule de apă, este egală cu 249,6 grame pe mol.
La fel, în cazul clorului de cobalt, pe sticlă e trecută următoarea valoare.
Masa molară a clorului de cobalt, ori 6 molecule de apă, este egală cu 379,7 grame pe mol.
Asta înseamnă că aceste substanțe, care sunt solide, conțin apă de cristalizare.
Substanțele se numesc cristalohidrați și sunt, de fapt, substanțe ionice care înglobează în structura lor molecule de apă.
Să luăm exemplul cristalohidratului de sulfa de cupru.
Acesta are culoare albastră.
Dacă ținem o sticlă de ceas cu cristalohidrat deasupra unei flăcăli, observăm că, în scurt timp, se va decolora din albastru în albastru.
Asta înseamnă că moleculele de apă din cristal s-au evaporat.
Deci acum sticla de ceas conține sulfa de cupru anhidru.
Anhidru este un termen care desemnează absența apei din compoziția unei substanțe.
Dacă peste aceste cristale de sulfa de cupru anhidru vom adăuga câteva picături de apă, cristalele peste care picură apa vor deveni din nou albastre.
Pierderea apei de cristalizare, totală sau parțială, duce la modificarea unor proprietăți fizice și la modificarea masei molare.
Deci orice modificare atrage și consecințe.
Există cristalohidrati care pierd cu timpul o parte din apă de cristalizare, chiar dacă nu sunt ținuți la cald.
Această proprietate se numește eflorescență.
De exemplu, soda de rufe, care are formula carbonat de sodiu ori 10 molecule de apă, pierde o parte din apa de cristalizare în timp și devine ca o pulbere.
Din potrivă, alte substanțe absorb apă din atmosferă, adică absorb foarte ușor umezeala din aer, proprietate care se numește higroscopicitate.
Un exemplu de substanță higroscopică este hidroxidul de sodiu solid, ba chiar și mierea este o substanță higroscopică.
Pentru că acum știm ce reprezintă concentrația unei soluții și știm cum o putem exprima cât mai precis, în lecția viitoare vom vedea cum putem aplica aceste cunoștințe în probleme.