Materiały pochodzą z Platformy Edukacyjnej Portalu Wszelkie treści i zasoby edukacyjne publikowane na łamach Portalu mogą być wykorzystywane przez jego Użytkowników wyłącznie w zakresie własnego użytku osobistego oraz do użytku w szkołach podczas zajęć dydaktycznych. Kopiowanie, wprowadzanie zmian, przesyłanie, publiczne odtwarzanie i wszelkie wykorzystywanie tych treści do celów komercyjnych jest niedozwolone. Plik można dowolnie modernizować na potrzeby własne oraz do wykorzystania w szkołach podczas zajęć dydaktycznych.

SPIS TREŚCI Sposoby wyrażania stężeń chemicznych Stężenie molowe roztworu Stężenie procentowe roztworu Stężenie procentowe – obliczenia: A.Obliczanie stężenia procentowego roztworu o znanym składzieObliczanie stężenia procentowego roztworu o znanym składzie B.Obliczanie ilości substancji rozpuszczonej w danej masie roztworu o znanym stężeniu procentowym.Obliczanie ilości substancji rozpuszczonej w danej masie roztworu o znanym stężeniu procentowym. C.Obliczanie stężenia procentowego roztworu, powstałego po zmieszaniu określonej masy substancji z określoną objętością rozpuszczalnika, znając jego gęstość.Obliczanie stężenia procentowego roztworu, powstałego po zmieszaniu określonej masy substancji z określoną objętością rozpuszczalnika, znając jego gęstość. D.Obliczanie stężenia roztworu po jego rozcieńczeniu lub zatężeniu.Obliczanie stężenia roztworu po jego rozcieńczeniu lub zatężeniu. E.Obliczanie stężenia procentowego roztworu powstałego po zmieszaniu roztworów o znanych stężeniach.Obliczanie stężenia procentowego roztworu powstałego po zmieszaniu roztworów o znanych stężeniach. F.Prześlicznie stężenia procentowego na stężenie molowe i odwrotnie.Prześlicznie stężenia procentowego na stężenie molowe i odwrotnie. G.Metoda krzyżowaMetoda krzyżowa Ułamek molowy Rozpuszczalność

Proces rozpuszczania jest procesem fizycznym, po odparowaniu rozpuszczalnika otrzymujemy tą samą substancję, którą uprzednio rozpuściliśmy. Stężenie roztworu określa ilość substancji rozpuszczonej w stosunku do ilości roztworu lub rozpuszczalnika. Wartość stężenia nie zależy od ilości roztworu Dla określenia stężenia roztworu najczęściej posługujemy się: Stężeniem procentowym Stężeniem molowym Niekiedy korzysta się z ułamka molowego

Roztwór Jednorodna mieszanina co najmniej dwóch substancji, przy czym składników nie można rozróżnić gołym okiem. Roztwory rzeczywiste odróżnia się od koloidów, gdyż zwierają cząstki (cząsteczki lub jony), tak małe, że nie rozpraszają padającego światła. Rozpuszczalnik Ciecz zdolna do tworzenia roztworu po zmieszaniu z ciałem stałym, inną cieczą lub gazem. Najbardziej znanym rozpuszczalnikiem jest woda. Gęstość roztworu [d] Masa jednostkowej objętości roztworu. Równa jest stosunkowi masy roztworu do jego objętości. Podstawowe pojęcia:

Stężenie molowe jest równe stosunkowi liczby moli (n) substancji rozpuszczonej do objętości roztworu (V r ). Wyrażamy je wzorem: Stężenie molowe określa ilość moli substancji rozpuszczonej w 1 dm 3 roztworu. Jednostka stężenia: mol/dm 3 Przyjęte jest zapisywanie jednostki jako M. Do wyrażania niskich stężeń stosuje się też jednostki: mM, μM, nM Co oznaczają zapisy: Cm = x moli/dm 3 (M) ? Jeśli stężenie molowe roztworu wynosi x M, to oznacza, że w 1 dm 3 tego roztworu znajduje się x moli substancji rozpuszczonej.

Określa liczbę gramów substancji rozpuszczonej zawartej w 100 gramach roztworu, czyli procent wagowy substancji w stosunku do masy roztworu, którą przyjmuje się za 100% Stężenie procentowe obliczmy dzieląc masę substancji rozpuszczonej przez masę roztworu w którym się znajduje i wyrażamy w procentach. C p – stężenie m s - masa substancji m r – masa roztworu Wiedząc, że na masę roztworu składa się masa substancji rozpuszczonej i rozpuszczalnika wzór można również napisać w postaci: Natomiast znając objętość i gęstość roztworu wzór może przyjąć postać:

Jak interpretować zapis C p = a % ? W 100g tego roztworu znajduje się a gramów substancji rozpuszczonej. Aby otrzymać 100 g tego roztworu należy a gramów substancji rozpuścić w m H2O = (100 g – a g) wody. Stężenie procentowe określa nam stosunek masy substancji rozpuszczonej do masy roztworu, wyrażony w procentach. Stężenie molowe określa stosunek liczby moli substancji rozpuszczonej do objętości roztworu wyrażonej w dm 3 Pamiętaj

A.Obliczanie stężenia procentowego roztworu o znanym składzie A.Obliczanie ilości substancji rozpuszczonej w danej masie roztworu o znanym stężeniu procentowym. A.Obliczanie stężenia procentowego roztworu, powstałego po zmieszaniu określonej masy substancji z określoną objętością rozpuszczalnika, znając jego gęstość. A.Obliczanie stężenia roztworu po jego rozcieńczeniu lub zatężeniu. A.Obliczanie stężenia procentowego roztworu powstałego po zmieszaniu roztworów o znanych stężeniach. A.Prześlicznie stężenia procentowego na stężenie molowe i odwrotnie.

A. Obliczanie stężenia procentowego roztworu o znanym składzie Wiedząc, że w 450 g roztworu znajduje się 90g substancji rozpuszczonej określ stężenie procentowe tego roztworu. Dane: m s = 90g; m r = 450g; C p = x Jest to roztwór 20% B. Obliczanie ilości substancji rozpuszczonej w danej masie roztworu o znanym stężeniu procentowym. Jaka ilość substancji rozpuszczonej znajduje się w 0,2 kg 36 % roztworu? Dane: C p = 36%; m r = 0,2 kg = 200 g; m s = x 1 sposób 36 g 100g x g 200g x= 200g 36g 100g x = 72 g 2 sposób

C. Obliczanie stężenia procentowego roztworu, powstałego po zmieszaniu określonej masy substancji z określoną objętością rozpuszczalnika, znając jego gęstość. Oblicz stężenie procentowe roztworu, wiedząc, że w 500 cm 3 znajduje się 15g substancji rozpuszczonej. Gęstość tego roztworu wynosi 1,2 g cm 3 Dane: d = 1,2 g cm 3 ; Vr = 500 cm 3 ; m s = 15 g m r = d Vr m r = 1,2 g 500cm 3 = 600g Cp = 2,5 % Odp. Jest to roztwór o stężeniu 2,5 %

D. Obliczanie stężenia roztworu po jego rozcieńczeniu lub zatężeniu Do 30 g 60%-owego roztworu dodano 50g wody. Oblicz stężenie procentowe otrzymanego roztworu. Dane:m r = 30g; m 1H2O =50g; C p = 60% Po dodaniu do roztworu wody jego stężenie zmniejszy się, ale masa substancji rozpuszczonej pozostanie bez zmiany. 1. Należy obliczyć masę substancji znajdującej się w 30 g 60% -owego roztworu: 100 g roztworu - zawiera 60 g substancji 30 g roztworu - zawiera x g substancji x = 1800/100 [g] = 18g 2. Obliczmy masę roztworu po dodaniu wody: 30g + 50g = 80g 3. Obliczamy stężenie % roztworu po rozcieńczeniu: Cp = 18g/80g 100% Cp =22,5% Otrzymany roztwór jest 22,5%-owy Przy zatężaniu roztworu pamiętajmy, że jego masa zmaleje o ilość odparowanej wody, ale masa substancji rozpuszczonej pozostanie bez zmiany.

E. Obliczanie stężenia procentowego roztworu powstałego po zmieszaniu roztworów o znanych stężeniach. 300g 15% roztworu pewnej substancji zmieszano z 200g jej 30% roztworu. Jakie będzie stężenie procentowe otrzymanego roztworu? Roztwór I C p1 = 15%; m r1 = 300g; m s1 = xg; Roztwór II C p2 = 30%; m r2 = 200g; m s2 = yg Roztwór końcowy C pk = ?; m sk = x + y m rk = m r1 + m r2 m s1 15g – 100g xg – 300g x = 45g m s2 30g -100g yg - 200g y = 60g m sk = 45g +60g =105g m rk = 300g + 200g = 500g 1. Obliczmy masę substancji rozpuszczonej w 1 roztworze m s1 i w 2 roztworze m s2 2. Obliczmy masę substancji w końcowym roztworze oraz masę końcowego roztworu. 3. Obliczmy końcowe stężenie:

Obliczyć stężenie molowe 30% roztworu kwasu siarkowego, którego gęstość d =1,218g/ml. Dane: Cp = 30% ; d = 1,218g/cm 3. M H2SO4 = 98g/mol F. Prześlicznie stężenia procentowego na stężenie molowe Aby obliczyć stężenie molowe roztworu musimy znać ilość moli substancji rozpuszczonej n i objętość roztworu V, w której się one znajdują. 30% stężenie oznacza, że 30g H 2 SO 4 znajduje się w 100g roztworu. 1. Obliczmy ilość moli zawartą w 30g kwasu: n = m/M > n = 30/98 [mola] 0,306 mola 2. Obliczmy objętość, jaka zajmuje 100g tego roztworu: d = m/V V = m/d V = 100/1,218[ cm 3 ] 82,1cm3 0,0821 dm 3 3. Obliczamy stężenie molowe tego roztworu: C m = n/VCm = 0,306/ 0,0821 [mol/dm 3 ] Cm 3,72 mol/dm 3

F. Prześlicznie stężenia molowego na stężenie procentowe Oblicz stężenie procentowe 12,5 molowego roztworu KOH, którego gęstość wynosi d = 1,48 g/cm 3 Dane: C p = 12,5 M; d = 1,48g/cm 3 ; M KOH = 56,11 g/mol Aby obliczyć stężenie procentowe musimy znać masę substancji i masę roztworu w której się znajduje. C m = 12,5 mol/dm 3 to znaczy, że w 1dm 3 tego roztworu znajduje się 12,5 mola KOH Obliczamy masę substancji rozpuszczonej w 1 dm 3 roztworu: ms = n M ms = 12,5mola 56,11g/mol 701,4g 2. Obliczamy masę roztworu: mr = V dmr = 1000cm 3 1,48g/cm 3 = 1480g 3. Obliczamy stężenie procentowe tego roztworu:

Metoda krzyżowa Jeśli z dwóch roztworów o danym stężeniu procentowym A i B chcemy otrzymać roztwór o wymaganym stężeniu C, to stosunek wagowy roztworów A i B, które należy ze sobą zmieszać, można wyliczyć metodą krzyżową. Metody tej nie stosujemy przy stężeniach molowych. gdzie C 1 > C 2 W jaki sposób można otrzymać 12% roztwór kwasu solnego dysponując 15% i 5% roztworami tego kwasu ? 15%12 – 5 = 7 12% 5%15 – 12 = 3 Należy zmieszać je w stosunku wagowym: Aby otrzymać np. 100g 12% - go roztworu należy zmieszać 70g 15% - go z 30g 5% - go roztworu.

Ułamek molowy roztworu jest to stosunek liczby moli danego składnika roztworu do ogólnej liczby moli wszystkich składników tworzących roztwór. Suma ułamków molowych wszystkich składników roztworu równa jest jedności. Dla roztworu dwu składnikowego oznacza względną zawartość substancji 1 w roztworze zawierającym n 1 moli tej substancji i n 2 substancji 2. Ułamki molowe składnika 1 i 2 są odpowiednio równe: x 1 + x 2 = 1 Ułamek molowy stosuje się do wyrażania stężeń roztworów gazowych, ciekłych i stałych. Wartość ułamka molowego nie zależy od ciśnienia i temperatury jako, że zmiany tych parametrów nie powodują zmian ilości moli składników roztworu.

Jakie są ułamki molowe składników 60% wodnego roztworu kwasu azotowego(V)? 1. Jeśli stężenie procentowe wodnego roztworu HNO 3 wynosi 60% to w 100g tego roztworu znajduje się 60g HNO 3 mHNO 3 = 60gmH 2 O = 100g – 60g =40g 2. Obliczmy jaka to ilość moli M HNO3 = 63g/mol;M H2O = 18g/mol n HNO3 = 60g / 63g/mol = 0,95 mola n H2O = 40g/18g/mol = 2,22 mola 3. Obliczamy ułamki molowe Przykład Ilość moli H 2 SO 4 : n 1 = 2; ilość moli H 2 O: n 2 = 3 Otrzymany roztwór składa się z 0,4 ułamka molowego H 2 SO 4 i 0,6 ułamka molowego wody. Roztwór składa się z dwóch moli kwasu siarkowego i trzech moli wody. Oblicz ułamki molowe obu składników roztworu

Podaj wartość ułamka molowego soli w wodnym roztworze FeSO 4, którego stężenie wynosi mol/dm 3, a gęstość d = 1,095 g/cm 3. W 1 dm 3 tego roztworu znajduje się 0,406 moli FeSO4 Aby obliczyć ilość moli wody należy obliczyć masę całego roztworu i masę FeSO 4 : mr = d V mr = 1,095g/cm cm 3 = 1095g 3. Obliczmy masę soli znajdującej się w 1 dm3 tego roztworu: ms = n Mms = 0,406 mol 152g/mol = 61,7g 4. Obliczamy masę wody; m H2O = mr – msm = 1095g – 61,7g = 1033,3g 5. Obliczmy ilość moli wody: n = 1033,3/18 moli = 57,4 mole 6. Obliczamy ułamek molowy

Rozpuszczalność definiujemy jako maksymalną ilość substancji (w gramach), jaką w danych warunkach ciśnienia i temperatury, można rozpuścić w 100 gramach rozpuszczalnika uzyskując roztwór nasycony. W nasyconym roztworze substancja rozpuszczona i nierozpuszczona są w równowadze dynamicznej. Oznacza to, że substancja stała w kontakcie z nasyconym roztworem nie przestaje się rozpuszczać, a szybkość procesu rozpuszczania jest równa szybkości procesu osadzania się jonów lub cząsteczek na powierzchni substancji stałej. Nie obserwuje się zatem zmian stężenia a schematycznie możemy to przedstawić zapisem:

Rozpuszczalność siarczanu(VI) miedzi(II) w temperaturze 20 o C wynosi 20,7 g/100 g H 2 O. Gęstość nasyconego roztworu siarczanu(VI) miedzi(II) w temperaturze 20 o C wynosi 1,2 g/cm 3 Oblicz stężenie procentowe oraz stężenie molowe nasyconego roztworu siarczanu(VI) miedzi(II) w temperaturze 20 o C. Dane: R (20C) =20,7g/100g H 2 OOblicz: C p =? ; C m =? d = 1,2g/cm 3 Obliczamy stężenie procentowe tego roztworu Masa substancji rozpuszczonej w 100 g wody wynosi m s = 20,7g Masa roztworu to suma masy substancji i rozpuszczalnika m r = m s + m H2O m r = 120,7g Dane liczbowe wstawiamy do wzoru na stężenie procentowe. Obliczanie stężenia procentowego i molowego przy danej rozpuszczalności i gęstości roztworu.

Obliczamy stężenie molowe tego roztworu n oznacza ilość moli substancji rozpuszczonej. Masa tej substancji wynosi m = 20,7g Masa molowa CuSO 4 wynosi M = 64g/mol + 32g/mol g/mol = 160g/mol Obliczamy objętość tego roztworu. Masa roztworu wynosi 120,7g, a jego gęstość d = 1,2 g/cm 3 Wstawiamy dane liczbowe do wzoru na stężenie molowe.