Curs IM, MTC, EA, anul I

CHIMIE- Curs 7 -

SOLUII- Sisteme disperse omogene constituite din dou sau mai multe substane care nu interacioneaz chimic: mediu de dispersie (solvent, dizolvant) i faza dispersat (substan dizolvat, solvat, solut). Dup starea de agregare a dizolvantului, soluiile se clasific n: - soluii gazoase (ex. aerul) - soluii lichide (ex. apa mrii) - soluii solide (ex. aliaje) DIZOLVARE- fenomen de dispersie omogen, n urma cruia moleculele unei substane se rspndesc printre moleculele altei substane.O SUBSTAN SE DIZOLV PREFERENIAL N DIZOLVANTUL CU STRUCTUR ASEMNTOARE CU EA!!!!

SOLUBILITATE - proprietatea unei substane de a se dizolva ntr-un solvent oarecare. Pentru aprecierea solubilitii se utilizeaz o mrime denumit coeficient de solubilitate. COIEFICIENTUL DE SOLUBILITATE - cantitatea maxim de substan, exprimat n grame, care se poate dizolva n 100 g dizolvant, la o temperatur dat. n funcie de valoarea coeficientului de solubilitate, substanele se pot clasifica n: - substane uor solubile - substane greu solubile - substane insolubile.

n funcie de cantitatea de substan dizolvat ntrun solvent dat, soluiile pot fi: - Soluii infinit diluate - soluia care rezult prin dizolvarea unei cantiti infime de substan ntr-o cantitate att de mare de solvent nct soluia se apropie din punct de vedere termodinamic de soluiile ideale. - Soluii diluate - cantitatea de solvat este mic n comparaie cu cea a solventului. - Soluii concentrate - cantitatea de solvat este de acelai ordin de mrime cu cea a solventului. n funcie de gradul de saturare, soluiile concentrate se pot clasifica n: soluii saturate, soluii nesaturate, soluii suprasaturate.

Soluia nesaturat soluie care mai poate dizolva o cantitate oarecare de solvat. Soluia saturat - se cantiti maxime de cantitate de solvent, la obine prin dizolvarea unei substan ntr-o anumit o temperatur dat.

Soluia suprasaturat - se obine atunci cnd se dizolv, n condiii speciale, o cantitate mai mare de substan (exces), fa de cea necesar pentru saturare. Starea de suprasaturare este ns o stare metastabil i ajunge o mic aciune din exterior pentru ca excesul de substan dizolvat s se separe din soluie.

Factorii care determin solubilitatea substanelor: - natura substanei dizolvate - natura solventului - temperatur i presiune (n cazul n care solutul este gaz). Prepararea unei soluii se poate face: - prin dizolvarea unui solut cntrit n prealabil ntrun volum determinat de solvent (ex. ap distilat); - prin diluarea unei soluii concentrate cu un solvent (ex. ap distilat); - prin amestecarea a dou sau mai multe soluii de concentraii diferite.

CONCENTRAIA SOLUIILOR- mrime care exprim raportul dintre cantitatea de substan dizolvat (solid, lichid sau gazoas) i cantitatea sau volumul de soluie (sau de dizolvant). Concentraia procentual (%) - cantitatea de substan exprimat n grame, dizolvat n 100 g soluie.md cp 100 ms

md - masa de substan dizolvat (g) ms - masa soluiei (g). (ms=md+mH2O) Concentraie procentual n volume, exprimat prin volumul de substan lichid dizolvat n 100 ml soluie.

Concentraia la mie (%o) - cantitatea de substan exprimat n grame, dizolvat n 1000 g soluie. Concentraia unei soluii exprimat n fracii molare - raportul dintre numrul de moli al unui component i numrul total de moli din soluie.Ni niin

ni 1

i

Suma fraciilor molare ale tuturor componenilor este 1.

Concentraia molar sau molaritatea (M, cM sau paranteze drepte) - numrul de moli de substan (solut) dizolvai ntr-un litru de soluie (1000 cm3 soluie).

n md cM Vs M Vsn nr. de moli de substan dizolvat (moli) md masa de substan dizolvat (g) M masa molecular a substanei dizolvate. Vs volumul soluiei (l) Concentraia molal sau molalitatea (m) - numrul de moli de solut dizolvai n 1000 g solvent.

Concentraia normal sau normalitatea (cN sau N) numrul de echivaleni-gram (vali) de substan dizolvai ntr-un litru de soluie (1000 cm3 soluie).

md cN Vs E g VsEg echivalentul gram (val).

nE g

Deoarece n practica analitic se lucreaz cu cantiti mici de substan, concentraia normal se exprim i prin numrul de miliechivaleni-gram (sau milivali) de substan existeni ntr-un cm3 de soluie.

n practica industrial, concentraia soluiilor se exprim i n grade Baume (0Be). Punctul zero al scarii Baume este densitatea apei, iar 100Be reprezint concentraia unei soluii 10% NaCl. Intervalul dintre punctele respective este divizat n 10 uniti, extinzndu-se diviziunile n afara intervalului amintit. -pt. lichide mai puin dense dect apa:144,30 d 144,30 n

(pentru 150C) (pentru 150C)

-pt. lichidele mai grele dect apa:144,30 d 144,30 n

d - densitatea soluiei n - numrul de grade Baume, citite cu areometrul.

Echivalentul-gram (Eg) - cantitatea din acel element care se combin sau poate nlocui combinaiile sale un echivalent de hidrogen (1,008 g), un echivalent de oxigen (8 g) sau, n general, un echivalent al oricrui alt element.Eg - funcie de reacia chimic la care particip elementul, ionul, substana compus pt. care se determin aceast mrime.

n reaciile de neutralizareEchivalent-gram - cantitatea de substan care reacioneaz cu un echivalent-gram de protoni (ion-gram de hidrogen) sau nlocuiete un proton-gram n reacia respectiv. respectivExemple

NaOH + H3PO4 NaH2PO4 + H2O

E g , H 3 PO 4 E g , H 3 PO 4

98 1 98 2

2NaOH + H3PO4 Na2HPO4 + 2H2O

3NaOH + H3PO4 Na3PO4 + 3H2O

Eg , H 3 PO 4

98 3

N REACIILE REDOX (DE OXIDO-REDUCERE)Eg - cantitatea de substan care reacioneaz cu un electron-gram.Exemple Fe3+ + e Fe2+E g , Fe 3 55,85 1

2KMnO4 + 5H2C2O4 + 3H2SO4 2MnSO4 + K2SO4 + 10CO2 + 8H2O

Echivalentul gram al KMO4 se determin innd cont de faptul c n mediul acid permanganatul acioneaz dup reacia: MMnO4- + 8H+ + 5e- Mn2+ + 4H2O

Eg , KMnO4

5

n mediu slab acid sau neutru: MnO4- + 4H+ + 3e- MnO2 + 2H2O

E g , KMnO4

M 3

n mediu neutru permanganatului de potasiu acioneaz cu un singur electron, iar echivalentul su gram va fi egal cu molecula-gram: M MnO4- + e- = MnO42E g , KMnO4 1 Pentru orice alte tipuri de reacii: Eg - cantitatea de substan care reacioneaz cu o alt cantitate de substan corespunztoare unui proton-gram sau unui electron-gram. Obs. Un calcul greit al Eg - erori foarte mari.Exemplu. Dac din cauza unui rationament greit se ia n mod mecanic, Eg,H3PO4=M/3 i se titreaz cu hidroxid de sodiu numai pn la fosfat primar de sodiu (NaH2PO4), eroarea va fi de - 67%, adic rezultatul msuratorii va fi de trei ori mai mic dect cel real.

TITRUL SOLUTIILOR (T) - cantitatea de substan exprimat n grame dizolvat ntr-un cm3 de soluie. CONCENTRATII POLUANTI (SOL, AP) Pri per milion (ppm) - mg substan/kg sol - mg substan/litru ap (soluie) Pri per bilion (ppb) - g substan/kg sol - g substan/litru ap (soluie)

ELECTROLIIDisocierea electrolitic Dpdv al conductibilitii electrice, substanele: - slab conductoare (izolatoare) - semiconductoare - bune conductoare de electricitate: metale (transp. electricitii prin intermediul electronilor ) i electrolii (transp. electricitii prin intermediul ionilor).

Pentru a transporta curentul electric, ionii trebuie s aib posibilitatea de a se mica liber i de aceea, n general, electroliii sunt buni conductori de electricitate doar n soluie.

S. Arrhenius - teoria disociaiei electrolitice: electroliii (acizi, baze, sruri) prin dizolvare n ap disociaz n cationi i anioni. Formarea ionilor la dizolvarea n ap a electroliilor are loc n proporie mai mare sau mai mic, care depinde de natura, concentraia i temperatura electrolitului, exprimndu-se prin gradul de disociere (ionizare). Gradul de disociere, , exprim raportul dintre numrul moleculelor disociate i numrul total de molecule dizolvate din n soluie.

= nr. molecule disociate/nr. total moleculeGradul de disociere variaz n sens opus cu concentraia electrolitului. Cnd csol. , i invers. sol. Odat cu conc. sol., probabilitatea ciocnirii ionilor rezultai prin disociere crete, ceea ce are ca efect refacerea unui numr din ce n ce mai mare de molecule.

La diluarea soluiei, gradul de disociere crete. La diluie ft. mare(infinit), 1, chiar pt. electrolii slabi. n functie de valoarea gradului de disociere: - electrolii tari (>0.3) - electrolii de trie medie (0.05