Concentraţia procentuală - aplicaţii

Lecția trecută am discutat despre concentrația procentuală și despre concentrația molară a soluțiilor.

Concentrația procentuală reprezintă masa de solut pe care o notăm cu MD și o exprimăm în grame, dizolvată în 100 grame de soluție.

Valoarea concentrației procentuale este dată de relația MD supra MS oi 100, unde MS reprezintă masa soluției.

Iar concentrația molară reprezintă numărul de moli de substanță dizolvată într-un litru de soluție.

Formula pe care am dedus-o dată trecută prin regula de trei simplă este aceasta.

Concentrația molară este egală cu numărul de moli de solut supra volumul de soluție în litri.

Lecția aceasta vom face câteva exemple de calcul pentru a vedea cum putem utiliza în probleme relațiile de calcul ale concentrațiilor.

Cu toții știm că apa mării este sărată deoarece conține peste 60 de soluți, printre care și clorura de sodiu.

Haideți să vedem care este de fapt concentrația procentuală de clorură de sodiu din apa mării știind că într-un kilogram de apă sărată sunt 27 grame de sare.

Kilogramul de apă sărată reprezintă masa soluție, adică MS, care transformată în grame este egal cu 1000 de grame.

MD reprezintă masa solutului, adică masa de sare.

Astfel, aplicând formula concentrației procentuale MD supra MS ori 100 și înlocuind cu valorile pe care le cunoaștem,

și anume 27 de grame supra 1000 de grame ori 100, obținem o concentrație procentuală de 2,7%.

Deci pare o concentrație destul de mică, dar este suficient cât să simțim gustul sărat al laptei de mare.

Am zis data trecută că mai putem calcula concentrația procentuală și folosind regula de 3 simplă.

Definiția concentrației procentuale spunea că aceasta reprezintă cantitatea de solut în grame,

care se găsește în 100 de grame de soluție, iar în problema noastră noi știm că avem 27 de grame de clorură de sodiu în 1000 de grame de soluție.

Deci 27 de grame ori 100 de grame este egal cu x grame ori 1000 de grame și astfel x, care reprezintă valoarea concentrației procentuale,

este egal cu 27 ori 100 supra 1000, deci obținem că valoarea concentrației procentuale este 2,7%.

Și acum o să vorbim puțin despre un alt fel de apă sărată.

Voi ați fost vreodată murături? Sau măcar v-ați ajutat părinții toamna când se pregătesc murăturile?

Dacă da, atunci știți că se folosește saramura pentru a conserva cât mai bine castraveții sau gogonelele.

Eu vreau, nu vreau, trebuie să o ajut pe mama în fiecare toamnă cu murăturile.

În ceea ce privește saramura, mama are o regulă, pentru fiecare litru de apă câte o lingură de sare și încă puțin.

Încă puțin mi se pare mie prea vag, așa că la 10 litri de apă pun întotdeauna 11 linguri de sare.

Dacă o lingură de sare înseamnă 18 grame de sare,

haideți să calculăm concentrația procentuală a sării din saramură.

Pentru astfel de calcule trebuie să cunoaștem densitatea solventului.

Să ne reamintim că densitatea se notează cu literea grecească ρ

și reprezintă masa unității de volum, adică câte kilograme cântărește un litru de soluție sau câte grame cântărește un mililitru de soluție.

Valorile densităților diferitelor substanțe sunt tabelate, deci nu trebuie să le știm noi pe de rost.

În cazul acesta, fiind vorba de apă, densitatea este de un gram pe mililitru, adică un mililitru de apă cântărește un gram.

Însă există multe fluide cu densitate mai mică sau mai mare decât unul.

Gândiți-vă nu mai puțin la miere. Aceasta are o densitate de 1,42 grame pe mililitru, motiv pentru care un litru de miere, spre exemplu, este cu mult mai greu decât un litru de apă.

Acum că am lămurit care-i treaba cu densitatea, putem calcula greutatea în grame a masei soluție.

Deci masa de apă este egală cu densitatea apei ori volumul apei, adică masa de apă este egală cu un gram pe mililitru

ori volumul de apă, care este, după cum am spus, 10 litri și transformat în mililitri, deci 10 ori 1000, înseamnă că este egal cu 10.000 de mililitri.

Și obținem masa solventului, adică masa de apă, care este egală cu 10.000 de grame.

După cum am spus și lecția trecută, masa de soluție este egală cu masa de solvent plus masa de solut, deci în cazul nostru este egală cu masa de apă plus masa de sare.

Și emes este egal cu 10.000 de grame plus 11 ori 18 grame.

Am spus că folosim 11 linguri de sare și în fiecare lingură sunt câte 18 grame de sare, deci avem un total de 10.198 grame de soluție.

Observați că pentru a obține valoarea masei de soluție am adunat grame cu grame.

La fel, pentru a obține valoarea corectă a concentrației procentuale și masa solutului MD și masa soluției MS trebuie să fie exprimate în aceeași unitate de măsură,

deci nu vom folosi în calcule valori exprimate în grame mulțite sau împărțite la valori exprimate în kilogram.

Așadar, concentrația procentuală este MD supra MS ori 100 și înlocuind cu valorile în grame pe care le-am obținut mai devreme,

rezultă că valoarea concentrației este egală cu 198 grame de solut supra 10.198 grame de soluție ori 100 și este egală cu 1.94%.

Să vedem acum ce cantitate de clorură de sodiu ne-ar trebui pentru a obține 200 grame de soluție de clorură de sodiu 10% și de asemenea de ce volum de apă e nevoie pentru astfel de soluție.

Deci masa soluție este egală cu 200 grame, concentrația este 10% iar masa de solut este valoarea necunoscută pe care trebuie să o aflăm, la fel și volumul de apă este o valoare necunoscută.

Pentru a calcula masa de solut, folosim formula concentrație procentuale, MD supra MS ori 100, de unde rezultă că masa de solut este egală cu valoarea concentrației procentuale ori MS supra 100 și înlocuind cu valorile pe care le avem din problemă,

MD este egal în continuare cu 10 ori 200 grame supra 100 și obținem că masa de solut este de 20 grame.

Pentru a calcula volumul de apă, trebuie mai întâi să calculăm masa de apă. Știm că masa de soluție este egală cu masa de solvent, adică cu masa de apă, plus masa de solut, adică cu MD.

Rezultă că masa de apă este egală cu 200 minus 20, deci cu 180 grame și am discutat mai înainte despre faptul că densitatea este egală cu masa supra volumul.

Astfel obținem relația de calcul pentru volumul apei și anume, volumul apei este egal cu masa de apă supra densitatea apei.

Știm că densitatea apei este 1 gram pe mililitru, iar din cele două relații rezultă că volumul de apă este egal cu 180 grame supra 1 gram pe mililitru, deci volumul de apă este egal cu 180 mililitri.

Deci vedem că pentru a obține 200 grame de soluție de clorură de sodiu 10%, trebuie să dizolvăm 20 grame de sare în 180 mililitri de apă.

Însă, în practică, pentru exprimarea cantității de solut din soluție, chimiștii preferă să utilizeze concentrația molară.

De aceea, în partea a doua a acestei lecții vom face și câteva aplicații de calcul pentru concentrația molară.