logo chemia maturalna

Rozpuszczalność

SPIS TREŚCI

1. Rozpuszczalność

Pojawienie się zadania maturalnego z rozpuszczalności to pewnik, dlatego warto przygotować się w tym zakresie. Obliczanie stężenia molowego czy rysowanie wykresu rozpuszczalności oraz innego rodzaju ćwiczenia pozwolą lepiej zrozumieć to zagadnienie i sprawniej wykonać zadania maturalne, które często zawierają łatwe do pominięcia haczyki. Upewnij się, że to nic strasznego i ogarnij zadania razem ze mną!

Kiedy wrzucimy związek jonowy do wody, na przykład prawilną cząsteczkę chlorku sodu, NaCl, to ulegnie ona rozpadowi na jony, a więc zajdzie dysocjacja, zgodnie z równaniem:

NaCl ⟶ Na+ + Cl

Kiedy jednak wrzucimy dość podobną sól, zamieniając tylko sód na srebro, to okazuje, się, że taki związek nie ulegnie już dysocjacji!

rozpuszczalność soli w wodzie
Rozpuszczalność NaCl oraz AgCl jest zupełnie inna!

To też nie jest tak, że AgCl zupełnie się nie rozpuszcza, bo bardzo malutka część jonów Ag+ oraz Cl przechodzi do roztworu i co więcej, da się to nawet obliczyć! Będziemy się tym zajmować w następnym rozdziale.

Przydałaby się ilościowa miara, która mówi nam, jak dużo substancji się rozpuściło (czy też może się rozpuścić). Jest to rozpuszczalność.

Rozpuszczalność określa, ile gramów substancji rozpuszcza się w 100 gramach wody w danej temperaturze. Na przykład jeśli rozpuszczalność NaCl wynosi 30 g / 100 g H2O, to znaczy, że w stu gramach wody rozpuści się maksymalnie 30 gram NaCl, a całkowita masa takiego roztworu wynosi 130 g.

Co to jest rozpuszczalność ?

2. Rozpuszczalność na wykresie

Rozpuszczalność często przedstawia się na wykresach, aby potem ułożyć z tego jakieś zadanie obliczeniowe. Typowym błędem podczas obliczeń jest zapominanie o substancji, że ona też składa się na całkowitą masę roztworu. Jeśli zatem ta rozpuszczalność wynosi 30 g / 100 g H2O, całkowita masa roztworu wynosi 130 g, czyli 100 g od wody oraz 30 g od substancji. Jeśli już to będziesz pamiętać, to poradzisz sobie z każdym zadaniem. Tutaj każde zadanie będzie związane z proporcjami, no i oczywiście można wpleść stężenie procentowe oraz molowe.

wykres rozpuszczalności substancji
Rozpuszczalność substancji pokazana na wykresie

Z reguły, jak widać na wykresie, rozpuszczalność soli rośnie wraz z temperaturą[1], ale są od tego wyjątki (tutaj np. siarczan ceru (III) – Ce2(SO4)3 ).

3. Rozpuszczalność w zadaniach

zadanie treść
2010 maj – poziom rozszerzony (stara matura)
zadanie tabela
Uzupełnij tabelę.

Rozwiązanie:

Rozpuszczalność w 40℃ jest już podana w treści zadania, wynosi 40 g / 100 g H2O. Korzystamy z podanego stężenia procentowego, aby obliczyć rozpuszczalność w 20℃. Jeśli założyć sobie 100 g całego roztworu, to skoro stężenie procentowe wynosi 25,37%, to masa substancji (KCl) wynosi 25,37 g, a resztę stanowi woda, czyli 100 − 74,63 g.

Układamy proporcję, aby przeliczyć rozpuszczalność KCl na 100 g wody.

25,37 g KCl ー 74,63 g H2O

x ー 100 g H2O

Otrzymujemy x = 34 g, czyli rozpuszczalność KCl w wynosi 34 g KCl / 100 g H2O

zadanie wykres rozpuszczalności KCl
Rozpuszczalność KCl przedstawiona na wykresie. Pamiętaj o podpisaniu osi (temperatura i rozpuszczalność) oraz podaniu jednostek!
zadanie treść
2020 maj – poziom rozszerzony (stara formuła)

Odpowiedź: 7 g Na2CO3 / 100 g H2O

Rozwiązanie: Obliczamy masę bezwodnej soli w 21,5 g uwodnionej soli (bo tyle się rozpuszcza w 100 g wody).

106 g Na2CO3 ー 286 g Na2CO3 • 10H2O

x ー 21,5 g

Otrzymujemy x = 7,97 g bezwodnej soli Na2CO3 . Resztę z tego 21,5 g stanowi woda, a więc jest jej 21,5 − 7,97 = 13,53 g H2O. Czyli przeliczając to na rozpuszczalność bezwodnej soli, to otrzymujemy, że 7,97 g Na2CO3 rozpuszcza się w 100 + 13,53 = 113,53 g wody. Dalej już proporcja:

7,97 g Na2CO3 ー 113,53 g H2O

y ー 100 g H2O

Gdzie y = 7,02 ≅ 7 g soli w stu gramach wody.

zadanie treść
2018 czerwiec – poziom rozszerzony (zadanie 26)

Odpowiedź: mH2O = 101 g

Rozwiązanie: To jest całkiem mocne zadanie, muszę przyznać! Zaczynamy od wyliczenia z proporcji ile czystego kwasu etanodiowego znajduje się w jego hydracie. Sam kwas ma masę molową 90 g/mol, natomiast jego hydrat 126 g/mol.

90 g (COOH)2 ー 126 g (COOH)2 • H2O

x ー 14 g

Skąd mamy x = 10 g (masa kwasu etanodiowego zawarta w hydracie). Teraz korzystamy z rozpuszczalności podanej w zadaniu :

9,52 g (COOH)2 ー 100 g H2O

10 g ー y

I wyliczamy, że y = 105 g, a więc to jest całkowita masa wody potrzebna do rozpuszczenia 10 g kwasu etanodiowego. I teraz uwaga, najtrudniejsza część zadania maturalnego! Jeśli my używamy hydratu tego kwasu, to tam już jest zawarta woda! Ustaliliśmy, że w 14 g tego związku znajduje się 10 g kwasu, a więc resztę (czyli 4 g) stanowi woda! Zatem masa wody potrzebna do rozpuszczenia całego hydratu jest równa 105 − 4 = 101 g

zadanie treść
2015 maj – poziom rozszerzony

Odpowiedź: c = 2,78 mol • dmー3

Rozwiązanie: można było zadanie rozwiązać na dwie metody, zwłaszcza jeśli ktoś zna wzór, który umożliwia przeliczanie stężenia procentowego na molowe, który wyprowadzaliśmy wcześniej.

Metoda I:

Masa całego roztworu to 131,9 g, z czego KNO3 to 31,9 g, co odpowiada 0,316 mola. Korzystając z gęstości, możemy obliczyć objętość roztworu:

\displaystyle 1,16 = \frac{131,9}{V} \implies V = 113,7 \ cm^{3}

\displaystyle  c = \frac{0,316}{0,1137} = 2,78 \ \frac{mol}{dm^{3}}

Metoda II:

\displaystyle c = \frac{C_{p} \cdot d}{100M}

Najpierw wyliczamy stężenie procentowe: mamy 31,9 g substancji, a masa roztworu wynosi 131,9, czyli:

\displaystyle C_{p} = \frac{31,9}{131,9}  = 0,2418 = 24,18 \%

\displaystyle c = \frac{24,18 \cdot 1160}{100 \cdot 101} = 2,78 \ \frac{mol}{dm^{3}}

Zwróć uwagę na poprawny dobór jednostek, na przykład do obliczenia stężenia molowego potrzebujemy objętość w decymetrach sześciennych (dlatego wstawiłem V = 0,1137 dm3), czy też gęstość w gramach na decymetr sześcienny (dlatego pojawiło się d = 1160 g • dmー3).

zadanie treść
2016 maj – poziom rozszerzony

[Uwaga, tiosiarczan sodu został wcześniej opisany, zatem wiadomo, że jest to związek o wzorze Na2S2O3].

Odpowiedź: m = 62,3 g

Rozwiązanie:

158 g Na2S2O3 ー 248 g Na2S2O3 • 5H2O

x ー 176 g Na2S2O3 • 5H2O

Skąd otrzymujemy x = 112 g czystej substancji. W takim razie możemy obliczyć stężenie procentowe nasyconego roztworu, bo masa substancji to 112 g, a masa roztworu wynosi 176 + 100 = 276 g wody.

\displaystyle C_{p} = \frac{112}{276}  = 0,4058 = 40,58 \%

Teraz wystarczy podstawić docelowe stężenie 25% i możemy wyliczyć już, ile wody trzeba dodać. Musimy pamiętać, że wodę dodajemy do nasyconego roztworu o masie 100 g, a w takim roztworze masa substancji wynosi 40,58 g.

\displaystyle 0,25 = \frac{40,58}{100 + y} \implies y = 62,3 \ g

zadanie treść
2015 czerwiec – poziom rozszerzony

Odpowiedź: mKCl = 11,2 g

Rozwiązanie: W temperaturze 20℃ mamy:

34,2 g KCl ー 134,2 g roztworu

x ー 250 g roztworu

Skąd x = 63,71 g. Teraz dodajemy jakąś ilość KCl, oznaczmy ją jako y. Układamy nową proporcję dla czterdziestu stopni.

40,2 g KCl ー 140,2 g roztworu

(63,71 + y )g KCl ー (140,2 + y) g roztworu

Wymnażając na krzyż, otrzymujemy: 40,2 (140,2 + y) = 140,2 (63,71+y), skąd wyliczamy y = 11,2 g i właśnie tyle KCl należy dodać.

zadanie treść
2018 maj – poziom rozszerzony

Odpowiedź: Cp = 34,89 ≅ 35 %

Rozwiązanie:

120 g NaHSO4 ー 138 g NaHSO4 • H2O

x ー 67g NaHSO4 • H2O

Otrzymujemy x = 58,26 g czystej (bezwodnej) soli zawartej w tym hydracie. Skoro 67 g hydratu rozpuszcza się w 100 gramach wody, to znaczy, że całkowita masa roztworu wynosi 67 + 100 = 167 g, z czego 58,26 g stanowi bezwodna sól NaHSO4, możemy zatem wyliczyć stężenie procentowe.

\displaystyle C_{p} = \frac{58,26}{167} = 0,3489 = 34,89 \% \approx 35 \%


[1] Większość substancji rozpuszcza się szybciej przy wyższych temperaturach, ale nie zawsze to musi wiązać się z tym, że lepiej się rozpuszczają (czyli, że więcej substancji się rozpuści w wodzie)! Takie anomalne właściwości gorszej rozpuszczalności w wyższych temperaturach mogą być związane między innymi z hydratacją jonów przez wodę.

Share on facebook
Share on twitter
Share on whatsapp
Share on email
SPIS TREŚCI
pinezka
Dodaj komentarz

Witryna wykorzystuje Akismet, aby ograniczyć spam. Dowiedz się więcej jak przetwarzane są dane komentarzy.

Mogą Cię zainteresować:

Koszyk

0
image/svg+xml

Brak produktów w koszyku.

Continue Shopping

Ta strona używa plików cookie, aby zapewnić Ci najlepsze doświadczenia.