Chimie anorganică
Soluții și concentrații
Concentrație procentuală, molară, molalitate — diluare, amestecuri, solubilitate.
Terminologie
Soluție = amestec omogen din solvent (component în cantitate mai mare) și solvat/solut (component dizolvat).
Solubilitate = cantitatea maximă de substanță ce se dizolvă în 100 g solvent la temperatură dată.
- Substanță solubilă: s > 10 g/100 g H₂O
- Puțin solubilă: 0,1–10 g
- Insolubilă: s < 0,1 g
Concentrația procentuală masică (c%)
$$c% = \frac{m_s}{m_{sol}} \times 100$$
unde:
- m_s = masa solutului [g]
- m_sol = masa soluției [g] = m_s + m_solvent
Masă soluție din volum: m_sol = V · ρ (ρ = densitate, g/mL)
Exemplu: 25 g NaCl dizolvat în 225 g apă → c% = 25/(25+225) × 100 = 10%
Concentrația molară (C sau M)
$$C = \frac{n}{V}$$
unde:
- n = numărul de moli de solut [mol]
- V = volumul soluției [L]
Unitate: mol/L (M)
n = m/M (m = masă în grame, M = masă molară în g/mol)
Exemplu: 58,5 g NaCl (M=58,5 g/mol) în 500 mL apă → n = 1 mol; C = 1/0,5 = 2 M
Relație c% ↔ C
$$C = \frac{10 \cdot c% \cdot \rho}{M_r}$$
unde ρ este densitatea soluției în g/mL și M_r masa molară.
Molalitatea (m)
$$m = \frac{n_{solut}}{m_{solvent}[kg]}$$
Unitate: mol/kg (molal). Folosită când temperatura variază (nu depinde de dilatare termică).
Diluarea soluțiilor
La diluare, cantitatea de solut rămâne constantă:
$$c_1% \cdot m_1 = c_2% \cdot m_2$$
$$C_1 \cdot V_1 = C_2 \cdot V_2$$
Exemplu: Cât apă se adaugă la 200 mL soluție 6M pentru a obține 2M? 6 × 0,2 = 2 × V₂ → V₂ = 0,6 L → se adaugă 400 mL apă
Amestecarea soluțiilor
La amestecare se conservă cantitatea de solut:
$$m_{s,total} = m_{s,1} + m_{s,2}$$
$$c%_{final} = \frac{c_1% \cdot m_1 + c_2% \cdot m_2}{m_1 + m_2}$$
Regula amestecului (regula pârghiei / metoda cântarului):
$$\frac{m_1}{m_2} = \frac{c_2% - c_{final}%}{c_{final}% - c_1%}$$
Proprietăți coligative
Depind de numărul de particule de solut, nu de natura lor:
- Scăderea presiunii de vapori: Δp = χ_solut · p°_solvent
- Ridicarea punctului de fierbere: ΔTf = Kf · m (Kf apă = 0,52 °C·kg/mol)
- Coborârea punctului de îngheț: ΔTî = Kî · m (Kî apă = 1,86 °C·kg/mol)
- Presiunea osmotică: π = C · R · T
Pentru electroliți, factorul i (van ‘t Hoff) ține cont de disociere:
- NaCl → 2 particule (i = 2); CaCl₂ → 3 particule (i = 3)
La examen
- c% implică mase, C (molar) implică moli și volum
- La diluare: C₁V₁ = C₂V₂ (moli se conservă, volumul crește)
- La prepararea soluțiilor din solide: calculezi mai întâi n = m/Mr, apoi C = n/V
- Densitatea apare când problema dă volumul soluției pentru c% → m_sol = V · ρ
- Solubilitate: la saturație, c% = s/(100+s) × 100