SOLUŢII

SOLUŢIESOLUTIE - sistem omogen format din 2 sau mai multe

substanţe:

� Dizolvant = solvent

� substanţa în care se dizolvă cel puţin o altă substanţă� de obicei se găseşte în cantitatea cea mai mare în

soluţie.� Dizolvat = solvat = solut – substanţa dizolvată

DIZOLVARE

� Procesul fizico-chimic de trecere a unui solut în soluţie

� amestecarea omogenă a 2 sau mai multor substanţe � formarea unei soluţii.

PROCESUL DE DIZOLVARE

Procesul fizic – proces endoterm:

� ruperea legăturilor dintre particulele solvatului (atomi, molecule sau ioni) şi dizolvantului, urmată de repartizarea uniforma (difuziunea) particulelor substanţei dizolvate printre moleculele dizolvantului

Procesul chimic – proces exoterm :

� interacţia particulelor substanţei dizolvate cu cele ale dizolvantului şi formarea de noi legături (proces numit solvatare, pentru un solvent oarecare şi hidratare, când solventul este apa)

Dizolvare → endoterma

→ exoterma

→ atermica

• Dizolvare endotermă – în procesul de desprindere al ionilordin reţea sau în procesul de desprindere a moleculelor polare saude rupere a legăturilor covalente se consumă o cantitate de energie mai mare decât cea eliberată în procesul de hidratare al speciilor formate � t°C soluţiei este mai mică decât t°C iniţială a solventului

Ex: dizolvarea NH4NO3, NH4Cl, KNO3, NaNO3

• Dizolvare exotermă - în procesul de hidratare se eliberează o cantitate mai mare de energie decât cea necesară desprinderii ionilor din cristal sau desprinderii moleculelor sau ruperii legăturilor covalente dintr-un dipol � t°C soluţiei obţinute este mai mare decât t°C iniţială a solventului

Ex: dizolvarea NaOH, KOH, Na2CO3, K2CO3, CaCl2, H2SO4

• Dizolvare atermică – practic fără efect termic

Ex: dizolvarea NaCl în apă are loc practic fără degajare sau absorbţie de căldură

EFECTE TERMICE LA DIZOLVARE

DILUAREA H2SO4 cu H2OPentru dizolvarea în apă a acidului sulfuric concentrat se toarnă acidul în apă sub agitare continuă şi răcire, niciodată invers!

H2SO4 conc.

H2SO4 conc.

H2SO4

H2O

H2O

APA – cel mai important solvent

Apa – moleculă covalentă polară

Anomaliile apei ← legaturi de hidrogen

• valori ale constantelor fizice (p.t. si p.f.) – anormal de ridicate

• stare solida (gheta) – nr. ~ dublu de legaturi de hidrogen → structuraafanata → ↑ volumului si ↓ densitatii

• ρ = 1 g/mL la t = 4°C

DIZOLVAREA NaCl în APĂ� Ioni Na+ şi Cl– hidrataţi în soluţie� Interactii de tip ion -dipol

Dizolvare a substantelor ionicein apa

Hidratare

Molecule de H2O

Cristal NaCl

Soluţia de NaCl

e neutră d.p.d.v. electric, dar

conduce curentul electric prin

intermediul ionilor ���� electrolit

H Cl

δ+

δ-

H Cl

δ+ δ-

HH

O

HH

O

HH

O

H H

O

HH

O

H H

O

DIZOLVAREA HCl în APĂ� Interacţii dipol-dipol între moleculele

de HCl şi H2O, ionizarea HCl în apă:

HCl + H2O ����H3O+ + Cl-

�Soluţia apoasă conduce curentul

electric ���� HCl electrolit tare

DIZOLVAREA C2H5OH în APĂInteracţii dipol-dipol între moleculele polare de C2H5OHşi H2O şi punţi de hidrogen ���� dizolvarea etanolului în

apă fără ionizare ���� C2H5OH neelectrolit

legătură polarălegătură de hidrogen

legătură de hidrogen

legătură de hidrogen

Hidratarea moleculelor de zaharoză C12H22O11

Legături de hidrogen între moleculele de H2O şi moleculele de C12H22O11

DIZOLVAREA C12H22O11 în APĂ

ELECTROLIŢI - NEELECTROLIŢI

SOLUŢIE NaCl în apăELECTROLIT – conduce

curentul electric

SOLUŢIE zahăr în apăNEELECTROLIT – nu

conduce curentul electric

Ioni de Na+ şi Cl- în apă Molecule de zahăr nedisociate în apă

SOLVAT – SOVENT NEPOLARI

S8

Cl

ClCl Cl

4δ+4δ+4δ+4δ+

δδδδ-

δδδδ- δδδδ-δδδδ-

C

S8 în apă S8 în CS2

S C S

µ - µ

δδδδ- 2δ+δ+δ+δ+ δδδδ-

I2

SOLUBILITATEA SUBSTANŢELOR

� Proprietatea unei substanţe de a se dizolva într-un solvent oarecare.

� Se exprimă prin coeficientul de solubilitate care reprezintă cantitatea maximă de substanţă care se poate dizolva într-o anumită cantitate / volum de solvent (de obicei 100 g apă) la o temperatură dată.

� Substanţe� uşor solubile

� solubile

� greu solubile

� practic insolubile

FACTORII CARE INFLUENŢEAZĂ SOLUBILITATEA / DIZOLVAREA SUBSTANŢELOR

1. Natura substanţei dizolvate şi a dizolvantului � regula similitudinii (asemănare structurală între solvat şi solvent):

� substanţele ionice sau cu molecule polare se dizolvă în solvenţi polari

� substanţele cu molecule nepolare ( halogenii, sulful, fosforul, etc.) se dizolvă în solvenţi nepolari (CCl4 - tetraclorura de carbon, CS2 – sulfura de carbon, C6H6 - benzen, (C2H5)2O –eter etilic)

� cristalele cu reţele atomice (diamant, grafit) practic nu se dizolvă în nici un solvent.

2. Temperatura:

� creşterea t°C favorizează dizolvările endoterme, scăderea t°C favorizează dizolvările exoterme, variaţiile de temperatură inluenţează foarte puţin dizolvările atermice

� pentru majoritatea substanţelor de dizolvat aflate în stare solidă sau lichidă, solubilitatea creşte cu creşterea t°C

� în general solubilitatea gazelor scade cu creşterea t°C

FACTORII CARE INFLUENŢEAZĂ SOLUBILITATEA / DIZOLVAREA SUBSTANŢELOR

3. Presiunea

� variaţia presiunii practic nu influenţează solubilitatea în apă a substanţelor solide sau lichide

� solubilitatea substanţelor gazoase creşte cu creşterea presiunii

FACTORII CARE INFLUENŢEAZĂ SOLUBILITATEA / DIZOLVAREA SUBSTANŢELOR

CURBE DE SOLUBILITATE

-cantitatea maxima de substanta care se poate dizolva

la o temp data in 100g apa

- solutii saturate la o temperatura data

- Ex:

Solubilitatea NH4Cl la 50°C este 50g NH4Cl / 100g H2O

→ 50°C : 50g NH4Cl …..100g H2O……..150g sol. saturata

DIZOLVAREA CRISTALOHIDRATILOR IN APA

Solvat = NiSO4

Solvent = apa Soluţia NiSO4 (aq)

• Cristalohidrati – substante capabile sa fixeze un nr. de molecule de apa in

reteaua lor cristalina, cu compozitie chimica definita NiSO4· 7H2O, FeSO4· 7H2O

• Substante eflorescente – cristalohidratii care au proprietatea de a pierde apa de

cristalizare in atmosfera uscata CuSO4· 5H2O, Na2SO4· 10H2O

• Substante higroscopice – substante anhidre capabile de a absorbi vaporii de

apa din atmosfera, cu formarea de cristalohidrati CaCl2 → CaCl2 · 2H2O

• Substante delicvescente – substante care absorb apa din atmosfera pana la

dizolvare CaCl2

NiSO4· 7H2O

CONCENTRAŢIILE SOLUŢIILOR

� Concentraţia unei soluţii se exprimă prin masa de substanţă dizolvată într-o anumită cantitate (sau volum) de soluţie (sau solvent).

� O soluţie diluată conţine o cantitate relativ mică de substanţă dizolvată într-o anumită cantitate de soluţie.

� O soluţie concentrată conţine o cantitate relativ mare de substanţă dizolvată într-o anumită cantitate de soluţie.

!! Pentru fiecare sistem substanţă dizolvată – dizolvant, cea mai concentrată soluţie este cea saturată.

� soluţie nesaturată - soluţia cu concentraţie mai mică decât concentraţia soluţiei saturate şi care mai poate dizolva, în condiţii date, o anumită cantitate de solut.

� soluţie saturată – solutia conţine dizolvată în condiţii date, cantitatea maximă dintr-o substanţă.

� soluţie suprasaturată - soluţia care conţine o cantitate mai mare de substanţă decât cea corespunzătoare solubilităţii solutului în condiţiile date; este un sistem nestabil.

!! În general, o soluţie saturată la o anumită t°C devine nesaturată la o t°C mai mare pentru că prin creşterea t°C creşte solubilitatea substanţei.

CONCENTRAŢIILE SOLUŢIILOR

CONCENTRAŢIILE SOLUŢIILOR

Soluţiesuprasaturată

Soluţiesaturată

Soluţie nesaturată

SOLUŢIE NESATURATĂMai poate

dizolva solut

SOLUŢIE SATURATĂNu mai dizolva solut = cantitatea max. solut

dizolvat

SOLUŢIE SUPRASATURATĂ

Nu mai poate dizolva solut – rămâne solut

nedizolvat

� � � creşte concentraţia

DILUAREA / CONCENTRAREAUNEI SOLUŢII

Prin diluarea unei soluţii creşte masa (volumul) solventului, deci şi masa (volumul) soluţiei = ms (Vs) care conţine aceeaşi masă de substanţă dizolvată = md.

Prin concentrarea unei soluţii scade masa (volumul) solventului, deci şi masa (volumul) soluţiei = ms (Vs) care conţine aceeaşi masă de substanţă dizolvată = md.

DILUATCONCENTRAT

CONCENTRAŢIA PROCENTUALĂ c%

� Definitie - reprezintă masa în grame (volumul în ml sau cm3) de substanţă dizolvată (md sau Vd) în 100 g soluţie, respectiv în 100 ml (100 cm3) soluţie.

C% de masă - masa de substanţă dizolvată în 100 g soluţie

ms = md + msolvent (ms = masa soluţiei)

C% de volum (volumetrică) - volumul substanţei dizolvate Vd (cm3) în

100 cm3 soluţie

Vs = Vd + Vsolvent (Vs = volumul soluţiei)

� DENSITATEA SOLUŢIEI

� Vs corespunzător unei mase din această soluţie

� Se exprimă în g/ml, g/cm3 sau kg/L, respectiv kg/dm3

100% ⋅=

s

d

m

mc

CONCENTRAŢIA MOLARĂ MOLARITATEA – CM sau M

� Definitie: reprezintă numărul de moli de substanţă dizolvată în 1000 cm3 (1L, 1 dm3, respectiv 1000 ml ) soluţie.

Cm

M VM

d

s

=⋅

⋅1000

Vs exprimat în mL sau cm3

M = masa molară a substanţei dizolvate

1000Vs

⋅ν

1000⋅

s

s

V

nCM = sau CM =

ν = M

md

Vs exprimat în mL sau cm3

s

d

M

VM

mC

⋅=

Vs exprimat în L sau dm3

sV

ν

s

s

V

nCM = sau CM =

Vs exprimat în L sau dm3