Roztwór jest to jednorodna mieszanina substancji rozpuszczonej i rozpuszczalnika. Rozpuszczalnikiem w roztworze jest ta substancja, która występuje w przewadze ilościowej. Roztwory mogą występować w trzech stanach skupienia, a więc mogą być roztwory gazowe (powietrze), ciekłe i stałe (stopy metali, szkło).
Roztwór nasycony - w danej temperaturze nie można rozpuścić więcej substancji, jest on w stanie równowagi dynamicznej z osadem tzn., że szybkość krystalizacji równa się szybkości rozpuszczania.
Roztwór przesycony - otrzymywany przez ochłodzenie roztworu nasyconego i jest nietrwały.
Stężeniem roztworu nazywamy zawartość substancji rozpuszczonej w określonej ilości roztworu lub rozpuszczalnika. Wyraża się je najczęściej jako stężenie procentowe, stężenie procentowe roztworu
wyrażone w procentach masowych oznacza liczbę gramów substancji rozpuszczonej w 100g roztworu.
, gdzie:
- masa substancji rozpuszczonej w [g],
- masa roztworu, która jest sumą masy substancji rozpuszczonej i masy rozpuszczalnika, np. wody w [g].
Stężenie procentowe roztworu można wyrazić w procentach objętościowych i oznacza to liczbę centymetrów sześciennych substancji rozpuszczonej w 100cm3 roztworu.
, gdzie:
- objętość substancji rozpuszczonej w [cm3],
- objętość roztworu, która jest sumą objętości substancji rozpuszczonej i rozpuszczalnika, np. wody w [cm3].
Stężenie molowe roztworu M oznacza liczbę moli substancji rozpuszczonej w 1dm3 roztworu i wyraża się w [mol/ dm3].
, gdzie:
- liczba moli substancji rozpuszczonej w [mol]
- objętość roztworu wyrażona w [dm3].
Stężenie roztworu wyrażone w ułamku molowym jest to stosunek liczby moli tego składnika do sumy liczby moli wszystkich składników roztworu.
, gdzie:
- liczba moli składnika pierwszego w [mol]
- liczba moli wszystkich składników
DOŚWIADCZENIA.
Wszystkie doświadczenia były wykonywane w temperaturze otoczenia.
W moździerzyku należy dokładnie rozetrzeć KCl aby przyspieszyć proces rozpuszczania, następnie wsypuje się ją do próbki dolewając 5 cm3 H2O. Trzykrotnie musieliśmy rozdrabniać KCl aby starczyło tej substancji do uzyskania roztworu nasyconego. Ilość substancji potrzebnej do uzyskania roztworu nasyconego w danej temperaturze przedstawia poniższa tabela.
W temperaturze ok. 100°C mieszaniny z nadmiarem CH3COONa (octan sodu) z H2O stał się roztworem nienasyconym. Po ostudzeniu tej samej probówki charakter roztworu nie zmienił się. Po dodaniu kilku ziaren soli w probówce wytworzyły się czyste kryształki tej soli w kształcie gwiazdek śnieżnych. W tym doświadczeniu roztwór został przesycony.
Wodorotlenek wapnia Ca(OH)2 nasycony w temperaturze pokojowej podgrzewamy do wrzenia. Wraz ze wzrostem temperatury rozpuszczalność Ca(OH)2 maleje. Są także takie substancje, w których przy wzroście temperatury ich rozpuszczalność większości substancji wzrasta. Zależność rozpuszczalności od temperatury przedstawiamy na wykresie krzywych rozpuszczalności.
Do pierwszej probówki wlewamy 5 cm3 H2O i dorzucamy 4 mikro łopatki NH4NO3 (azotanu amonowego), a do drugiej probówki 5 cm3 H2O i 4 mikro łopatki MgCl2 (chlorku magnezowego). Pierwsza probówka oziębiła się w wyniku procesu egzotermicznego zachodzącego w jej wnętrzu. Natomiast w przypadku probówki drugiej obserwujemy ogrzanie spowodowane zajściem we wnętrzu reakcji endotermicznej.
Rozpuszczalność soli w gramach na 100g H2O czyli rozpuszczalnika.
Nazwa soli |
00C |
200C |
600C |
800C |
1000C |
NaCl |
35,7 |
36 |
37,3 |
38,4 |
39,8 |
KNO3 |
13,3 |
20,9 |
85,5 |
169 |
246 |
KCl |
27,6 |
34 |
45,5 |
51,1 |
56,7 |
NH4NO3 |
118,3 |
192 |
421 |
580 |
871 |
Ca(OH)2 |
0,185 |
0,165 |
0,116 |
0,094 |
0,077 |
CH3COONa |
119 |
123,5 |
139 |
153 |
170 |