Exprimarea concentratiei solutiilor

Solutia este un lichid omogen care contine doi sau mai multi componenti. Unul din componenti se numeste dizolvant, si predomina cantitativ fata de celalalt component, substanta dizolvata.

Concentratia este o caracteristica esentiala a unei solutii si reprezinta raportul dintre cantitatea de substanta dizolvata si cantitatea dizolvantului (solventului) utilizat.

Exista mai multe moduri de exprimare a concentratiei unei solutii.

a.       Concentratia procentuala: reprezinta cantitatea de substanta dizolvata în 100g solutie,în acest caz exprimarea fiind "g/g".

Daca solutia se prepara prin cântarirea substantei respective si aducerea acestuia la volum constant cu solventul, este exprimare "g/ml".

Daca solutia se prepara volumetric, ambele componente ale solutiei fiind lichide, avem exprimare "v/v".

b.      Concentratia molara (M sau C_M) reprezinta numarul de moli de substanta dizolvata în 1000ml solutie.

Numarul de moli se determina cu ajutorul urmatoarei formule:

n = m/M,

Unde, n reprezinta numarul de moli ; m reprezinta masa de substanta (g) ; M reprezinta masa moleculara.

Densitatea unei solutii se determina cu formula :

ρ= masa de solutie / volumul de solutie (g/ml).

Concentratia normala (N sau C_N) se refera la numarul de echivalenti gram dizolvati în 1000ml solutie.

Calucularea Echivalentul gram (val) se realizeaza in functie de clasa din care face parte substanta respectiva:

Pentru acizi

Se calculeaza împartind masa moleculara a acidului la numarul atomilor de hidrogen ai acidului.

Exemplu

E_HCl=36,5/1=36,5g

E _H2SO4 = 98/2 = 49 g

Pentru baze

Se calculeaza împartind masa moleculara a bazei la numarul de grupari hidroxilice

E_NaOH = 40 / 1= 40g

E Ca(OH)₂= 74/2 =37 g

Pentru sare

Se calculeaza împartind masa moleculara a sarii la numarul atomilor de metal înlocuiti de hidrogen x valenta metalului:

E_Na2SO4=142/2 x 1=71 g

Utilizarea solutiilor normale în volumetrie prezinta avantajul ca solutiile de aceeasi normalitate reactioneaza între ele în volume egale, deoarece contin dizolvate substante în cantitati echivalente.

Titrul (T) unei solutii reprezinta cantitatea de substanta exprimata în grame, care se gaseste dizolvata într-un ml de solutie. Solutia al carei titru se cunoaste se numeste solutie titrata.

De exemplu, daca în 1000ml solutie se gasesc 40 g NaOH, într-un ml de solutie se afla T g NaOH, adica :

T=40/1000=0,04g NaOH

Pentru obtinerea unei solutii cu un anumit titru se procedeaza dupa urmatoarele metode:

a). fie prin cântarirea unei anumite cantitati de substanta etalon sau titrimetrica.

Substantele etalon sunt acele substante din care prin simpla cântarire si dizolvare în balon cotat, la volum cunoscut, se pot obtine solutii cu concentratia cunoscuta.

b). fie prin titrare cu ajutorul unei substante etalon. Se cântareste o anumita cantitate din substanta etalon (0,15-0,20g), se dizolva în apa si se titreaza cu solutia al carei titru dorim sa îl determinam.

Pentru stabilirea titrului sunt necesare cel putin doua titrari în scopul verificarii concordantei dintre rezultate.

Factorul solutiei (F) este un factor de corectie al concentratiei unei solutii, si este numarul care arata corespondenta dintre un ml solutie aproximativ normala si o solutie exact normala.

De exemplu, pentru o solutie exacta 0,1N de NaOH titrul teoretic este de 0.004. Pentru o solutie aproximativ 0,1 N sa presupunem ca titrul real este 0.004328. Factorul acestei solutii va fi:

F=T_rea;l/T_teoretic=0,004328/0,0040=1,0820

Aceasta înseamna ca la 1ml din solutia noastra corespund 1.082ml din solutia exact 0.1N.

Probleme

Se cere concentratia procentuala a solutiei obtinuta prin dizolvarea a:

1. 10 g hidroxid de sodiu in 40 g apa
2. 60 g acid azotic in 240 ml apa
3. 40 g sare în 1000 ml apa
1. Ce cantitate de substanta este necesara pentru a obtine:

a.       250 g solutie 3,5%

b.      50 g solutie 2,5 %

c.       0,8 kg solutie 20%

3. Ce cantitate de substanta trebuie dizolvata în 400 ml apa pentru a obtine o solutie 30%?
4. Se da 120 g solutie 12% si se adauga 200 g apa. Se cere concentratia procentuala a solutiei finale.
5. Se cere concentratia procentuala a solutiei care contine 2.5 moli NaOH la 900 g apa.
6. Ce cantitate de substanta dizolvata contin:

a.       1000 ml solutie NaOH, 1M

b.      500 ml solutie CuSO₄ 0,5 M

c.       2400 ml solutie KNO₃ 0,02M.

7. Se cere concentratia molara a solutiilor care contin:

a.       2,8 g KOH la 250 ml solutie

b.      0,585 g sare la 500 ml solutie

c.       8 g NaOH la 600 ml solutie.

8. Se amesteca 600 g solutie acid azotic 40% cu 1,2 L solutie de acid azotic 0,25M si cu 200 ml apa. Considerând densitatea solutiei de 1g/ml, sa se determine concentratia procentuala si molara a solutiei finale.
9. Se amesteca:

a.       400 g solutie NaOH, 10% cu densitatea de 1,07 g/ml cu 800 ml solutie de NaOH 10% si 0,6 kg apa.

b.      400 g solutie acid sulfuric, 69% cu densitatea de 1,6 g/ml cu 200 ml solutie de acid sulfuric, 69% cu densitatea de 1,6 g/ml si 400 ml apa.

Se cere sa se detrmine concentratia procentuala si molara.

10. Determinati concentratia normala a solutiilor:

a.       3,2 g sulfat de cupru la 0,2 l solutie

b.      1,06 carbonat de sodiu la 600 ml solutie.

11. Se amesteca 1200 g de acid sulfuric 4,9% cu 2 L solutie de acid sulfuric 0,2M si cu 400 ml apa. Considerând densitatea solutiei de 1g/ml, sa se determine concentratia procentuala, molara si normala a solutiei finale.
12. Sa se determine titrul solutiilor de mai jos:

a.       HCl 1N

b.      NaOH 0,5 M

13. Sa se determine, concentratia molara, normala si titrul solutiilor:

a.       HCl 35,2% cu ρ = 1,175 g/ml

b.      HNO₃ 50%, cu ρ = 1,310 g/ml