Ce vei învăța
- Vei înțelege ce este dizolvarea și de ce unele substanțe se dizolvă în apă, iar altele nu.
- Vei putea explica solubilitatea și factorii care o influențează (temperatura, natura substanțelor).
- Vei calcula concentrația procentuală a soluțiilor, folosind formula corectă.
Explicația pe înțelesul tău
Apa – solventul universal
Apa este numită „solvent universal” deoarece dizolvă foarte multe substanțe. Când amesteci zahăr cu apă, zahărul se dizolvă – adică se împrăștie în particule atât de mici încât nu le mai vezi. Amestecul omogen obținut se numește soluție.
Dizolvarea este procesul prin care o substanță (numită solvat) se răspândește uniform în alta (numită solvent). În viața de zi cu zi, cel mai des întâlnim soluții în care solventul este apa: saramura, ceaiul, sucul de fructe.
Solubilitatea – cât de mult se poate dizolva?
Solubilitatea este cantitatea maximă de substanță care se poate dizolva într-o anumită cantitate de solvent, la o temperatură dată. De exemplu, la 20°C, în 100 g de apă se dizolvă maximum 36 g de sare de bucătărie. Dacă adaugi mai multă sare, aceasta rămâne pe fundul paharului – soluția este saturată.
Factorii care influențează solubilitatea:
- Natura substanței: substanțele polare (ca sarea și zahărul) se dizolvă bine în apă (polară); uleiul (nepolar) nu se dizolvă.
- Temperatura: de obicei, creșterea temperaturii mărește solubilitatea solidelor (de exemplu, zahărul se dizolvă mai repede în apă caldă). Pentru gaze, solubilitatea scade la temperaturi mai mari (de aceea apa carbogazoasă „fuge” mai repede când este caldă).
Concentrația procentuală – cât de concentrată este soluția?
Concentrația procentuală de masă (notată c%) arată câte grame de substanță dizolvată se află în 100 g de soluție. Formula este:
\[
c\% = \frac{m_{dizolvat}}{m_{soluție}} \times 100
\]
unde
- \( m_{dizolvat} \) = masa substanței dizolvate (în grame)
- \( m_{soluție} \) = masa totală a soluției (solvent + substanță dizolvată)
De exemplu, dacă ai 10 g de sare în 90 g de apă, masa soluției este 100 g, iar concentrația este 10%.
Exemple rezolvate
Exemplul 1: Prepararea unei soluții de concentrație cunoscută
Vrei să prepari 200 g de soluție de zahăr de concentrație 15%. Câte grame de zahăr și câtă apă trebuie să folosești?
Raționament:
- Formula: \( c\% = \frac{m_{zahăr}}{m_{soluție}} \times 100 \)
- Înlocuim: \( 15 = \frac{m_{zahăr}}{200} \times 100 \)
- Simplificăm: \( 15 = \frac{m_{zahăr} \times 100}{200} \) → \( 15 = \frac{m_{zahăr}}{2} \)
- Rezultă: \( m_{zahăr} = 15 \times 2 = 30 \) g
- Masa apei = masa soluției – masa zahărului = 200 – 30 = 170 g
Răspuns: 30 g zahăr și 170 g apă.
Exemplul 2: Calcularea concentrației dintr-o soluție dată
În 250 g de apă se dizolvă 50 g de sare. Care este concentrația procentuală a soluției?
Raționament:
- Masa soluției = 250 g (apă) + 50 g (sare) = 300 g
- Aplicăm formula: \( c\% = \frac{50}{300} \times 100 = \frac{5000}{300} \approx 16,67\% \)
Răspuns: Concentrația este aproximativ 16,67%.
Exemplul 3: Dizolvarea și saturația
La 20°C, solubilitatea zahărului în apă este de 200 g la 100 g apă. Adaugi 250 g zahăr în 100 g apă. Ce observi?
Raționament:
- Cantitatea maximă dizolvabilă este 200 g zahăr (conform solubilității).
- Ai adăugat 250 g, deci 50 g zahăr rămân nedizolvate pe fund.
- Soluția este saturată și are concentrația maximă: \( c\% = \frac{200}{100+200} \times 100 = \frac{200}{300} \times 100 \approx 66,67\% \).
Răspuns: Se formează o soluție saturată, cu 50 g zahăr nedizolvat.
Greșeli frecvente
- Confundarea masei soluției cu masa solventului.
*Greșeală:* La calculul concentrației, unii elevi folosesc masa apei în locul masei soluției.
*Evitare:* Reține: masa soluției = masa solventului + masa substanței dizolvate. În exemplul 2, nu 250 g, ci 300 g.
- Aplicarea incorectă a formulei.
*Greșeală:* Înmulțirea cu 100 înainte de împărțire sau uitarea procentului.
*Evitare:* Scrie întotdeauna formula complet: \( c\% = \frac{m_{dizolvat}}{m_{soluție}} \times 100 \). Verifică dacă rezultatul are sens (de exemplu, nu poate depăși 100%).
- Ignorarea saturației.
*Greșeală:* Se consideră că orice cantitate de substanță se dizolvă complet.
*Evitare:* Verifică solubilitatea la temperatura dată. Dacă adaugi mai mult decât maximul, excesul nu se dizolvă și concentrația rămâne cea a soluției saturate.
Verifică-te!
- Întrebare: În 150 g de apă se dizolvă 30 g de sare. Calculează concentrația procentuală a soluției.
*Indiciu:* Nu uita să aduni masa apei cu masa sării pentru masa soluției.
- Întrebare: La 25°C, solubilitatea unei substanțe este de 40 g la 100 g apă. Ce cantitate maximă de substanță se poate dizolva în 250 g apă?
*Indiciu:* Folosește regula de trei simplă, pornind de la definiția solubilității.
- Întrebare: Un elev amestecă 20 g de zahăr cu 80 g de apă. Afirmă că soluția are concentrația 20%. Este corect? Justifică.
*Indiciu:* Calculează masa soluției și aplică formula. Verifică dacă rezultatul corespunde afirmației.