Jacek Harapin I TM Cb
Doświadczenie 1
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
Doświadczenie 3
Próbówkę z nasyconym roztworem NaCl (chlorek sodu) podgrzewamy w łaźni (parowej) wodnej od 313K-232K i dodajemy sól. Wraz ze wzrostem temperatury zwiększa się rozpuszczalność NaCl. Dodając stopniowo sól do roztworu uzyskujemy równowagę między fazą stałą, a fazą ciekłą naszej soli. Przy fazie stałej mamy roztwór przesycony. Po przez dalsze podgrzewanie roztworu NaCl i jednoczesne dodawanie soli do tego roztworu możemy zaobserwować wzrost rozpuszczalności wraz ze wzrostem temperatury.
Rozpuszczalność NaCl w zależności od temperatury
Probówkę z nasyconym roztworem KNO3 (azotanem potasu) podgrzewamy na łaźni wodnej od 313K-323K i dodajemy sól. Wraz ze wzrostem temperatury podobnie jak w przypadku NaCl rozpuszczalność KNO3 wzrasta, lecz szybciej. Tak jak i w poprzednim przypadku dalsze podgrzewanie roztworu powoduje wzrost jego rozpuszczalności, aż do 636K wynosi 100g na 100g H2O.
Rozpuszczalność KNO3 w zależności od temperatury
Jeżeli probówkę zawierającą Ca(OH)2 (wodorotlenek wapnia) w temperaturze pokojowej podgrzejemy do stanu wrzenia to obserwujemy spadek rozpuszczalności wraz ze wzrostem temperatury - co oznacza, że jest to proces egzotermiczny.
Rozpuszczalność Ca(OH)2 w zależności od temperatury
Doświadczenie 4
W czasie rozpuszczania w dwóch probówkach 5cm3 nasyconego roztworu NH4NO3 (azotan amoniaku) wrzucamy do wody 3-4 mikrołopatki tej soli i wówczas możemy zaobserwować oziębienie się probówki, które powoduje proces egzotermiczny zachodzący w jej wnętrzu.
Ciepło rozpuszczania się soli w wodzie:
Natomiast w przypadku rozpuszczania się nasyconego roztworu MgCl2 (chlorek magnezu) i po późniejszym dodaniu 3-4 mikrołopatek tejże soli możemy zaobserwować znaczne ogrzanie się probówki, które spowodowane jest zajściem reakcji endotermicznej.
Każdy układ w stanie równowagi poddany działaniu zewnętrznemu naruszającemu stan równowagi, ulega takim przemianą, by osłabić te działania. Podwyższenie temperatury układu, w którym przebiega reakcja endotermiczna powoduje przesunięcie się równowagi w prawo. Natomiast podwyższenie temperatury układu, w którym przebiega reakcja egzotermiczna powoduje przesunięcie się równowagi w lewo. Zmiana temperatury powoduje przesunięcie stanu równowagi i wpływa na jej wartość, która wraz ze wzrostem temperatury wzrasta dla reakcji endotermicznych, albo maleje dla reakcji egzotermicznych. Jakiekolwiek zmiany w układzie powodują zmianę równowagi. Jedynie zmiana stężenia nie powoduje zmian w równowadze układu.