Solutii chimice: Concentratii si Preparare

Solutii chimice. Concentratii Preparare

Definitie: Solutiile sunt sisteme chimice formate din cel putin doua componente, dintre care una majoritara (solventul) si una sau mai multe minoritare (substanta substantele dizolvate), omogene lao anumita scara de referinta (atomica, ionica, moleculara, coloidala etc).

De regula in laboratoarele chimice, se folosesc solutii unicomponente adica cu o singura substanta care reprezinta faza minoritara, substanta dizolvata.

Schematic sistemul ca modalitate de obtinere se reprezinta astfel:

Concentratia solutiilor. Definitie:

Concentratia solutiilor, reprezinta raportul in care se gasesc in sistem ,fazele componente (substanta dizolvata, solventul, solutia etc.)

Dupa modul de raportare avem si diferite tipuri de exprimare a concentratiei solutiilor.

Tipuri de concentratii:

1.Concentratia procentuala. Definitie: Reprezinta parti de substanta dizolvata in 100 de parti de solutie.

Pd = parti de subsatnta dizolvata

Ps = parti de solutie

masic: md; ms

Pd, Ps se pot masura volumic: Vd; Vs

molar: md; ms

Conform definitiei rezulta formula de calcul:

C %)=pd/ps x100 pd/ps=parti substanta dizolvata intr-o parte de solutie

Cea mai utilizata forma de raportare este concentratia masica procentuala:

C_m=md/ms x100

dar cand este vorba de gaze si lichide se foloseste concentratia volumica:

C_v=V_d/V_s x100

Deoarece marea majoritate a reactiilor chimice si a proceselor chimice de fabricatie se desfasoara intre solutii s-au adoptat moduri mai uzuale de raportare.

2.Concentratia molara (C_M)

Definitie: Reprezinta numarul de moli de substanta dizolvata intr-un litru de solutie. Notiunea de mol reprezinta o unitate de masura in toate domeniile (este o marime universala) si reprezinta un sistem care contine numarul lui Avogadro particule (N_A= 6,023x10²³particule/mol).

Numarul s-a calculate prin masuratori fizice pornind de la definitia sa reprezinta masa in grame a masei moleculare (atomica,ionica,moleculare etc) relative a acelei substante.

Unitatea atomica de masa= 1/12 x A ¹²₆C A ¹₀n ≈ A¹₁ p

(u.a.m.)

Masa moleculara relativa reprezinta un multiplu sau de cate ori este aceasta mai mare decat u.a.m.

Exemplu:HCL . M_HCL = A_H + A_Cl = 1 + 35,5=36,5 u.a.m.

Masa unui mol de HCL este

M_HCl=36 g/mol

Pentru o cantitate de 3 g de HCL pur, putem calcula ca reprezinta de fapt

3,65g/36,5g/mol=0,1 moli .

Schematic o solutie molara se reprezinta

Md V

Md= masa de substanta dizolvata in volumul V de solutie (g)

V= volum de solutie (L)

Numarul de moli du substanta dizolvata in volumul V (L)

Md/M-molgram de substanta dizolvata in V (L) de solutie

M -masa unui mol de substanta dizolvata

Formula de calcul se deduce astfel:

C_M= md/M /V, moli/L

3.Concentratia normala (C_N)

Definitie

Reprezinta numarul de echivalenti gram de substanta dizolvata intr-un litru de solutie.

Notiunea de echivalant gram reprezinta unitatea de referinta in calculele stoichiometrice (calculele in reactiile chimice) si reprezinta masa in grame de substanta care reactioneaza cu 1g de hidrogen sau cu 8g de oxigen.

E 1/2 H₂ /4 O₂=1/2 H₂O

?g 1g 8g 9g

Conform teoriei protolitice (Bronsted) si a teoriei electronice (Lewis) notiunea de echivalent gram se calculeaza astfel:

E H⁺ e^-

? g 1g

E = reprezinta masa de substanta care reactioneaza la schimbul unei particule gram de particula de schimb (1H +, 1e

Conform definitiei formula de calcul este:

E =M/ numarul de H⁺ sau e cedati s-au acceptati de 1 mol in cursul reactiei chimice

__2H⁺_____

Exemplu: 2HCl + Na₂ CO₃= 2 NaCl + H₂CO₃

__H⁺___

HCl + Na₂CO₃= NaCl + H₂CO₃

36.5g 106g

Deci echivalentul gram, al substantelor reactante din cadrul reactiei mai sus este:

E_HCl = 36 /1 g/ echivalent HCl

E_Na2C03= 106/2 g/ echivalent Na₂CO₃

Calculele stoechiometrice devin mai usor de realizat in acest caz de prezentare a solutiilor in concentratii normale deoarece numarul de echivalenti de substante reactante este egal conform Legii echivalentilor gram (rezulta usor o ecuatie).

e_HCl = e _Na2CO3

iar e = md/E , md, masa de substanta dizolvata

E, echivalentul gram al substantei

Formula de calcul a concentratiei normale a unei substante se deduce astfel:

C_N = e/V = mol/ E / V echivalenti /L

Reactii de transformare a diferitelor moduri de exprimare a concentratiei solutiilor

C_m = md / ms x100 [md] =g

C_M = md / M / V [V] = L

[M] = g / mcl

C_N = md/E / V [E] = g / echivalent

m_s = Vx 10³ x [g] = g/ ml , g/cm3

Focalinand un raport multiplu si simplificand raportul cu md/ V rezulta

C_m : C_M : C_n = 1/10 : 1/M : 1/E

Exemplu de transformare: C_N= C_m 10g / E

Prepararea unei solutii de acid clorhidric de concentratie 0.1 normal (C_N = 0.1 = 10^-1 ) cu o

solutie concentrata de acid clorhidric ( C_m 37%) aproximativ 37%

~

C_N = C_m x10x / E 37 x10 x 1,19 / 36,5 12 echivalenti / L

_HCl 37% = 1,19 g / cm3

Deci concentratia acestei solutii este de 120 ori mai mare decat a solutiei pe care vrem so o obtinem.

Schematic prepararea solutiei se realizeaza astfel:

1.

~ 37% 1V 119 V apa distilata

Solutie 0.1N

2.

e₁ HCl conc.

e₂ HCl diluat

Conform legii conservarii nr. de echivalenti:

e₁ = e₂ e₁ = C_N1 xV₁

e₂ = C_N2 xV₂

C_N1 x V₁ = C_N2 x V₂

12 x V1 = 0 x V₂

Daca preparam V₂ = 1 litru rezulta

V₁ = (0 /12) (L) = 100/12 (mL) = 8,(3) mL