Pe scurt
O soluție este un amestec omogen format dintr-un solvent și unul sau mai mulți soluți, iar concentrația exprimă cantitatea de substanță dizolvată. pH-ul măsoară aciditatea sau bazicitatea unei soluții apoase, iar proprietățile coligative depind doar de numărul de particule de solut, nu de natura lor chimică.
Definiția și compoziția soluțiilor
O soluție este un amestec omogen format din două sau mai multe substanțe, dintre care una (solventul) se află în exces, iar celelalte (soluții) sunt dispersate molecular sau ionic.
Moduri de exprimare a concentrației
Concentrația exprimă cantitatea de substanță dizolvată într-o anumită cantitate de solvent sau soluție. Cele mai utilizate moduri de exprimare sunt:
- Concentrația procentuală de masă: c% = (masa substanță dizolvată / masa soluție) × 100
- Concentrația molară: M = moli substanță / volum soluție (în litri)
- Concentrația normală: N = număr de echivalenți gram / volum soluție (în litri)
- Molalitatea: m = moli substanță / kg solvent
pH-ul soluțiilor
pH-ul este o măsură a acidității sau bazicității unei soluții apoase, definit ca pH = -log[H₃O⁺].
- Pentru acizi tari (HCl, H₂SO₄) și baze tari (NaOH, KOH), concentrația ionilor de hidroniu se calculează direct din concentrația molară a acidului sau bazei, ținând cont de stoichiometrie.
- Pentru acizi slabi (CH₃COOH) și baze slabe (NH₃), se utilizează constantele de aciditate (Ka) sau bazicitate (Kb).
Proprietățile coligative
Proprietățile coligative sunt acele proprietăți ale soluțiilor care depind doar de numărul de particule de solut, nu de natura lor chimică. Acestea includ:
- Scăderea presiunii de vapori (legea lui Raoult)
- Creșterea punctului de fierbere (ebulioscopie)
- Scăderea punctului de îngheț (crioscopie)
- Presiunea osmotică: π = i × M × R × T, unde i este factorul van't Hoff
Pentru electroliți, factorul van't Hoff ia în considerare disocierea (de exemplu, NaCl se disociază în 2 ioni, deci i = 2).
Aplicații în problemele de Bacalaureat
În problemele de Bacalaureat, se cer adesea
- Calcule de pH pentru soluții de acizi/baze tari sau slabe
- Calcule pentru amestecuri (tampoane)
- Determinarea concentrațiilor prin titrare
- Utilizarea proprietăților coligative pentru determinarea masei moleculare
Exemple rezolvate
Exemplul 1: Se dizolvă 20 g NaOH (M = 40 g/mol) în apă pentru a obține 500 mL soluție. Calculați concentrația molară și pH-ul soluției.
- Moli NaOH = 20/40 = 0,5 mol
- Volum = 0,5 L
- M = 0,5/0,5 = 1 M
- NaOH este bază tare, se disociază complet: [OH⁻] = 1 M, pOH = -log1 = 0, pH = 14 - 0 = 14
Exemplul 2: O soluție de acid acetic (CH₃COOH) 0,1 M are Ka = 1,8 × 10⁻⁵. Calculați pH-ul.
- Pentru acid slab: [H₃O⁺] = √(Ka × C) = √(1,8 × 10⁻⁵ × 0,1) = √(1,8 × 10⁻⁶) = 1,34 × 10⁻³ M
- pH = -log(1,34 × 10⁻³) = 2,87
Exemplul 3: Calculați presiunea osmotică la 25°C pentru o soluție 0,2 M de NaCl (i = 2). R = 0,082 L·atm/mol·K, T = 298 K.
- π = i × M × R × T = 2 × 0,2 × 0,082 × 298 = 9,77 atm
Concepte cheie
- Concentrația molară (M) și procentuală (c%)
- pH-ul soluțiilor de acizi/baze tari și slabe
- Proprietăți coligative: creșterea punctului de fierbere, scăderea punctului de îngheț, presiunea osmotică
- Factorul van't Hoff pentru electroliți
- Calculul masei molare folosind proprietăți coligative
Verifică-te!
- Care este diferența dintre concentrația molară și molalitate?
- Cum se calculează pH-ul pentru un acid slab, spre deosebire de un acid tare?
- Ce reprezintă factorul van't Hoff și de ce este important în calculul proprietăților coligative pentru electroliți?