Władysław Walkowiak – PCHN_SKP

.
Rozdz. II. Roztwory i stężenia

1 / 11

II. ROZTWORY i STĘśENIA

1.

Roztwór a mieszanina.

Rozpuszczalnik, substancja rozpuszczona,
masa i gęstość roztworu.

Zmieszanie

dwóch

lub

więcej

składników

daje

mieszaninę. Wyróżniamy mieszaniny homo- i heterogeniczne.

Przykłady

mieszanin

homogenicznych

–

syrop

(mieszanina cukru i wody), sól kamienna rozpuszczona
w wodzie. Tutaj w żaden sposób nie można odróżnić składników
mieszaniny.

Mieszaniny

homogeniczne

noszą

nazwę

roztworów.

Przykłady mieszanin heterogenicznych – skały, mleko.

Tutaj składniki można 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.

Władysław Walkowiak – PCHN_SKP

.
Rozdz. II. Roztwory i stężenia

2 / 11

2. Masa, objętość i gęstość roztworu

m – masa roztworu w kg (g, Mg)

V – objętość roztworu w dm

3

(cm

3

, m

3

)

d – gęstość roztworu w g/cm

3

(kg/dm

3

, Mg/m

3

)

Do obliczeń i przeliczeń stężeń potrzebne są

następujące definicje:

d- gęstość

a) gęstość roztworu:

m - masa

V - objętość

Jednostki: 1 g/cm

3

≡≡≡≡

1 kg/dm

3

b) liczność i-tego składnika roztworu w molach:

m

i

= masa i-tego

składnika (g)

M

i

= masa molowa i-tego składnika (g/mol)

Uwaga
Indeks i oznacza i-ty składnik roztworu
Wielkość bez indeksu odnosi się do (całego) roztworu

i

i

i

M

m

n

====

V

m

d

====

Władysław Walkowiak – PCHN_SKP

.
Rozdz. II. Roztwory i stężenia

3 / 11

3. Jednostki stężeń
3.1. Ułamek wagowy (masowy). Procent wagowy
(wagowy)

Ułamkiem

wagowym

(masowym)

(w

i

)

i-tego

składnika

nazywamy

stosunek

masy

(m

i

)

tego

składnika do masy całego roztworu (m) :

p

i

(wag) = w

i

⋅⋅⋅⋅

100%

Procent wagowy (masowy) jest równy liczbie

gramów danego składnika w 100g roztworu

UWAGA : wagowy = masowy

1

=

w

m

m

=

m

m

=

w

i

i

i

i

i

ΣΣΣΣ

ΣΣΣΣ

Władysław Walkowiak – PCHN_SKP

.
Rozdz. II. Roztwory i stężenia

4 / 11

3.2. Stężenie molowe

Stężenie molowe (c

i

) i-tego składnika w danym

roztworze jest to stosunek liczności (n

i

) tego składnika

do objętości (V) całego roztworu:

1 M ≡ 1 kmol/m

3

≡ 1 mol/dm

3

≡ 1 mmol/cm

3

≡

roztwór 1-molowy ≡ roztwór w którym stężenie danej
substancji wynosi 1 mol/dm

3









dm

mol

V

n

=

c

3

i

i

Władysław Walkowiak – PCHN_SKP

.
Rozdz. II. Roztwory i stężenia

5 / 11

3.3. Procent objętościowy (dla gazów)

dla gazów idealnych: V =

ΣΣΣΣ

V

i

p

i

(obj) = p

i

(mol)

%

100

V

V

)

obj

(

p

i

i

i

⋅⋅⋅⋅

ΣΣΣΣ

====

Władysław Walkowiak – PCHN_SKP

.
Rozdz. II. Roztwory i stężenia

6 / 11

3.4. pJ (pH)

c

J

→

→

→

→

stężenie molowe jonu J

c

o

→

→

→

→

stężenie standardowe = 1 mol/dm

3

Dla jonów H

+

i OH

-

:

o

OH

o

H

c

c

log

pOH

c

c

log

pH

−−−−

++++

−−−−

====

−−−−

====

c

o

c

log

-

=

pJ

J

Władysław Walkowiak – PCHN_SKP

.
Rozdz. II. Roztwory i stężenia

7 / 11

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

µµµµ

g substancji

w 1 kg roztworu (mieszaniny)

1 ppm = 1000 ppb

*

ppm

≡≡≡≡

parts per million

**

ppb

≡≡≡≡

parts per billion

billion w j. ang. oznacza w j. pol. miliard

Władysław Walkowiak – PCHN_SKP

.
Rozdz. II. Roztwory i stężenia

8 / 11

4. Zadania ze stężeń

Zadanie 1 - Stężenie molowe
1,50 g

stopu

zawierającego

60,0

%

aluminium

roztworzono

w

nadmiarze

wodorotlenku

sodu

otrzymując 250 cm

3

roztworu. Oblicz stężenie molowe

glinianu sodu w tym roztworze.

Rozwiązanie:
Aluminium jako metal amfoteryczny roztwarza się
w roztworach wodnych mocnych wodorotlenków:

Al + OH

-

+ 3H

2

O = Al(OH)

4

-

+

3

/

2

H

2

Z tej reakcji wynika, że:

1 Al → 1 Al (OH)

4

-

czyli:

1 mol Al → 1 mol glinianu

czyli:

n

Al

= n

glinianu

Władysław Walkowiak – PCHN_SKP

.
Rozdz. II. Roztwory i stężenia

9 / 11

Masa aluminium w stopie:

m

Al

= 1,50 g — 60,0 % / 100 % = 0,9000 g

Liczność aluminium:

n

Al

= 0,9000 g / 26,98 g/mol = 0,03336 mola

Jest to także liczność glinianu!

Stężenie molowe glinianu:

c = 0,03336 mol / 0,250 dm

3

= 0,1334 mol/dm

3

= 0,133 M

Wynik końcowy podajemy z dokładnością do 3 cyfr

znaczących.

Władysław Walkowiak – PCHN_SKP

.
Rozdz. II. Roztwory i stężenia

10 / 11

Zadanie 2 – rozcieńczanie roztworu stężonego

Do 200 cm

3

22,4 % -go roztworu HNO

3

o gęstości

1,135 g/cm

3

dodano 1,00 dm

3

wody, otrzymując

roztwór o gęstości 1,025 g/cm

3

. Jakie jest pH?

Rozwiązanie

1)

Obliczamy liczność początkową HNO

3

:

2) Obliczamy objętość końcową roztworu:

V = 200 + 1000 = 1200 cm

3

= 1,200 dm

3

= 1,20 dm

3

mola

0,8068

=

63,02

100

22,4

1,135

200

=

n

⋅⋅⋅⋅

⋅⋅⋅⋅

⋅⋅⋅⋅

Władysław Walkowiak – PCHN_SKP

.
Rozdz. II. Roztwory i stężenia

11 / 11

3) Obliczamy stężenie końcowe HNO

3

:

4) Obliczamy pH :

pH = -log[H

+

] = -log 0,6740 = 0,1713 = 0,171

Zagadnienia pominięte w tym wykładzie: stężenie

molalne, ułamek molowy.

Koniec rozdz. II-go

dm

mol

0,6740

=

dm

1,

mola

0,8068

=

c

3

3

200