Władysław Walkowiak  PCHN_SKP
II. ROZTWORY i ST
śENIA
1. Roztwór a mieszanina.
Rozpuszczalnik, substancja rozpuszczona,
masa i gęstość roztworu.
Zmieszanie dwóch lub więcej składników daje
mieszaninę. Wyró\
niamy mieszaniny homo- i heterogeniczne.
Przykłady mieszanin homogenicznych  syrop
(mieszanina cukru i wody), sól kamienna rozpuszczona
w wodzie. Tutaj w \
aden sposób nie mo\
na odró\
nić składników
mieszaniny. Mieszaniny homogeniczne noszą nazwę
roztworów.
Przykłady mieszanin heterogenicznych  skały, mleko.
Tutaj składniki mo\
na zidentyfikować gołym okiem lub za
pomocą mikroskopu.
Składnik roztworu występujący w większej ilości
(b. często woda) to rozpuszczalnik. Pozostałe składniki
roztworu to substancje rozpuszczone. Najczęściej mamy do
czynienia z roztworami wodnymi.
.
Rozdz. II. Roztwory i stę\
enia
1 / 11
 Władysław Walkowiak  PCHN_SKP
2. Masa, objętość i gęstość roztworu
m  masa roztworu w kg (g, Mg)
V  objętość roztworu w dm3 (cm3, m3)
d  gęstość roztworu w g/cm3 (kg/dm3, Mg/m3)
Do obliczeń i przeliczeń stę\
eń potrzebne są
następujące definicje: d- gęstość
m
a) gęstość roztworu: m - masa
d =
=
=
=
V
V - objętość
Jednostki: 1 g/cm3 a"
a" 1 kg/dm3
a"
a"
mi
b) liczność i-tego składnika roztworu w molach: i =
n =
=
=
Mi
mi = masa i-tego składnika (g)
Mi = masa molowa i-tego składnika (g/mol)
Uwaga
Indeks i oznacza i-ty składnik roztworu
Wielkość bez indeksu odnosi się do (całego) roztworu
.
Rozdz. II. Roztwory i stę\
enia
2 / 11
 Władysław Walkowiak  PCHN_SKP
3. Jednostki stę\
eń
3.1. Ułamek wagowy (masowy). Procent wagowy
(wagowy)
Ułamkiem wagowym (masowym) (wi) i-tego
składnika nazywamy stosunek masy (mi) tego
składnika do masy całego roztworu (m) :
m
i
= m i =
w
i
m Ł
Ł
Ł
Ł
m
i
Ł
Ł = 1
Ł
Ł
w
i
pi(wag) = wi �"
�" 100%
�"
�"
Procent wagowy (masowy) jest równy liczbie
gramów danego składnika w 100g roztworu
UWAGA : wagowy = masowy
.
Rozdz. II. Roztwory i stę\
enia
3 / 11
 Władysław Walkowiak  PCHN_SKP
3.2. Stę\
enie molowe
Stę\
enie molowe (ci) i-tego składnika w danym
roztworze jest to stosunek liczności (ni) tego składnika
do objętości (V) całego roztworu:
mol
�ł łł
�ł łł
�ł łł
łł
= ni �ł
c
i
�ł 3 śł
�łdm śł
�ł śł
�ł śł
V
�ł �ł
�ł �ł
�ł �ł
�ł �ł
1 M a" 1 kmol/m3 a" 1 mol/dm3 a" 1 mmol/cm3 a"
roztwór 1-molowy a" roztwór w którym stę\
enie danej
substancji wynosi 1 mol/dm3
.
Rozdz. II. Roztwory i stę\
enia
4 / 11
 Władysław Walkowiak  PCHN_SKP
3.3. Procent objętościowy (dla gazów)
V i
pi (obj) = �"100%
= �"
= �"
= �"
ŁVi
Ł
Ł
Ł
dla gazów idealnych: V = Ł
ŁVi
Ł
Ł
pi(obj) = pi(mol)
.
Rozdz. II. Roztwory i stę\
enia
5 / 11
 Władysław Walkowiak  PCHN_SKP
3.4. pJ (pH)
c
J
pJ = - log
co
cJ
stę\
enie molowe jonu J


co
stę\
enie standardowe = 1 mol/dm3


Dla jonów H+ i OH-:
cH+
+
+
+
pH = -
= -log
= -
= -
co
cOH-
-
-
-
pOH = - log
= -
= -
= -
co
.
Rozdz. II. Roztwory i stę\
enia
6 / 11
 Władysław Walkowiak  PCHN_SKP
3.5. ppm* i ppb**
ppm i ppb odnoszą się tak do masy jak i objętości.
W przypadku masy:
a) 1 ppm = 1 część na milion czyli 1 mg substancji
w 1 kg roztworu (mieszaniny)
b) 1 ppb = 1 część na miliard czyli 1 �g substancji
�
�
�
w 1 kg roztworu (mieszaniny)
1 ppm = 1000 ppb
*
ppm a"
a" parts per million
a"
a"
**
ppb a"
a" parts per billion
a"
a"
billion w j. ang. oznacza w j. pol. miliard
.
Rozdz. II. Roztwory i stę\
enia
7 / 11
 Władysław Walkowiak  PCHN_SKP
4. Zadania ze stę\
eń
Zadanie 1 - Stę\
enie molowe
1,50 g stopu zawierającego 60,0 % aluminium
roztworzono w nadmiarze wodorotlenku sodu
otrzymując 250 cm3 roztworu. Oblicz stę\
enie molowe
glinianu sodu w tym roztworze.
Rozwiązanie:
Aluminium jako metal amfoteryczny roztwarza się
w roztworach wodnych mocnych wodorotlenków:
Al + OH- + 3H2O = Al(OH)4- + 3/2 H2
Z tej reakcji wynika, \
e:
1 Al 1 Al (OH)4-
czyli: 1 mol Al 1 mol glinianu
czyli: nAl = nglinianu
.
Rozdz. II. Roztwory i stę\
enia
8 / 11
 Władysław Walkowiak  PCHN_SKP
Masa aluminium w stopie:
mAl = 1,50 g 60,0 % / 100 % = 0,9000 g
Liczność aluminium:
nAl = 0,9000 g / 26,98 g/mol = 0,03336 mola
Jest to tak\
e liczność glinianu!
Stę\
enie molowe glinianu:
c = 0,03336 mol / 0,250 dm3 = 0,1334 mol/dm3
= 0,133 M
Wynik końcowy podajemy z dokładnością do 3 cyfr
znaczących.
.
Rozdz. II. Roztwory i stę\
enia
9 / 11
 Władysław Walkowiak  PCHN_SKP
Zadanie 2  rozcieńczanie roztworu stę\
onego
Do 200 cm3 22,4 % -go roztworu HNO3 o gęstości
1,135 g/cm3 dodano 1,00 dm3 wody, otrzymując
roztwór o gęstości 1,025 g/cm3. Jakie jest pH?
Rozwiązanie
1) Obliczamy liczność początkową HNO3:
200 �" 1,135 �" 22,4
�" �"
�" �"
�" �"
n =
= 0,8068 mola
100 �" 63,02
�"
�"
�"
2) Obliczamy objętość końcową roztworu:
V = 200 + 1000 = 1200 cm3 = 1,200 dm3 = 1,20 dm3
.
Rozdz. II. Roztwory i stę\
enia
10 / 11
 Władysław Walkowiak  PCHN_SKP
3) Obliczamy stę\
enie końcowe HNO3 :
0,8068 mola mol
c =
= 0,6740
3
1,200 dm 3
dm
4) Obliczamy pH :
pH = -log[H+] = -log 0,6740 = 0,1713 = 0,171
Zagadnienia pominięte w tym wykładzie: stę\
enie
molalne, ułamek molowy.
Koniec rozdz. II-go
.
Rozdz. II. Roztwory i stę\
enia
11 / 11