Wiedza na temat rozpuszczalności pozwala przewidzieć, ile maksymalnie gramów związku chemicznego może rozpuścić się w 100 g wody. Dzięki niej, sporządzając roztwór o danym stężeniu, użyjemy odpowiedniej ilości substancji i czynność ta zawsze zakończy się sukcesem.
R1SlX8ACm6H9G1
Zdjęcie przedstawia wnętrze uczelnianego laboratorium chemicznego w dużej, jasnej sali. Jedyną ścianę w tle kadru wypełniają okna z ułożonymi prostopadle do nich stanowiskami roboczymi o długich i szerokich blatach. Wyraźnie widoczne są dwa takie blaty, istnienia kolejnych w głębi pomieszczenia można się domyślić, ponieważ ściana z oknami znika za prawą krawędzią kadru nie kończąc się. Przy wszystkich stołach po kilku studentów wykonuje doświadczenia lub montuje aparaturę. Przed nimi szkło laboratoryjne, dokumenty i odczynniki.
Umiejętność określenia, ile rozpuszczanej substancji „przyjmie” rozpuszczalnik, przydaje się zarówno w laboratorium chemicznym, jak i w codziennym życiu
Już wiesz
że rozpuszczalność jest to ilość liczba gramów substancji, jaką można rozpuścić w 100 g rozpuszczalnika w danej temperaturze i pod stałym ciśnieniem;
że wykres przedstawiający zależność rozpuszczalności danej substancji od temperatury nazywa się krzywą rozpuszczalności;
że wraz ze wzrostem temperatury rozpuszczalność gazu w wodzie maleje, natomiast substancji stałych – na ogół rośnie.
Nauczysz się
interpretować krzywe rozpuszczalności w celu określenia rozpuszczalności substancji lub rodzaju roztworu (nasycony, nienasycony);
obliczać masę substancji potrzebną do sporządzenia jej roztworu nasyconego w określonej temperaturze;
obliczać masę składników (substancji rozpuszczonej i rozpuszczalnika) roztworu nasyconego w ustalonej temperaturze.
idt8lUqY99_d5e152
1. Odczytywanie i interpretacja danych z wykresu rozpuszczalności
Na podstawie wykresu rozpuszczalności substancji możemy określić, ile gramów substancji rozpuści się w 100 g wody i utworzy roztwór nasycony w danej temperaturze. Możemy też przewidzieć, czy podana masa substancji może rozpuścić się w określonej masie wody.
R368hmsQoOjyS1
Ilustracja przedstawia wykres porównawczy krzywych rozpuszczalności przykładowych substancji stałych w wodzie. Oś pozioma to temperatura roztworu wyznaczona w stopniach Celsjusza od zera do setki, oś pionowa to rozpuszczalność w gramach substancji na 100 gramów wody od zera do pięciuset. Pole wykresu podzielone jest na kolumny co dziesięć stopni Celsjusza. Na wykresie przedstawiono krzywe rozpuszczalności ośmiu substancji. Widać z nich, że rozpuszczalność każdej substancji zwiększa się wraz ze wzrostem temperatury, ale z różną prędkością i najczęściej też z innym poziomem wyjściowym przy temperaturze zera stopni. Najmniejszą dynamikę przyrostu ma sól kamienna, czyli chlorek sodu oraz chlorek potasu. Nieco większą ma siarczan miedzi i jodek potasu, który jednak odznacza się znacznie wyższą rozpuszczalnością ogólną od wszystkich wymienionych do tej pory. Następny jest azotan sodu, którego rozpuszczalność w niskiej temperaturze sytuuje się pomiędzy jodkiem potasu, a wcześniej wymienionymi substancjami, a w wysokiej zbliża się do rozpuszczalności jodku potasu. Octan sodu początkowo zwiększa rozpuszczalność powoli, aby w zakresie od czterdziestu do sześćdziesięciu stopni gwałtownie przyspieszyć i ponownie zwolnić. Azotan potasu w najniższej temperaturze ma najniższą rozpuszczalność spośród wszystkich umieszczonych na wykresie, ale rośnie ona najszybciej, bo przy temperaturze stu stopni Celsjusza aż osiemnastokrotnie, zajmując ostatecznie drugie miejsce na wykresie. Najwyższą rozpuszczalność w każdej temperaturze, zdecydowanie wyższą od wszystkich pozostałych substancji ma cukier spożywczy, czyli sacharoza. Wynosi ona od około stu osiemdziesięciu do około czterystu dziewięćdziesięciu gramów na sto gramów wody.
Ćwiczenie 1
Ile gramów azotanu(V) sodu należy rozpuścić w 100 g wody, aby w temperaturze 40°C otrzymać roztwór nasycony?
Aby otrzymać nasycony roztwór azotanu(V) sodu w temperaturze 40°C, należy rozpuścić 104 g tego związku w 100 g wody.
Na podstawie wykresu rozpuszczalności dla azotanu(V) sodu sprawdzamy rozpuszczalność tej substancji w temperaturze 40°C:
Rp8XfAGJ9Yekg1
Ilustracja przedstawia wykres krzywej rozpuszczalności azotanu sodu w wodzie z wyróżnionym za pomocą dwóch czerwonych kresek, pionowej i poziomej, rozpuszczalności dla czterdziestu stopni Celsjusza. Sama krzywa rozpoczyna się w wartości nieco powyżej siedemdziesięciu gramów na sto gramów wody dla temperatury zero stopni Celsjusza, a kończy na około stu osiemdziesięciu gramach na sto gramów wody przy stu stopniach Celsjusza. Przyrost jest prawie jednostajny.
Krzywa rozpuszczalności azotanu(V) sodu
Z wykresu rozpuszczalności azotanu(V) sodu odczytujemy, że rozpuszczalność tego związku w temperaturze 40°C wynosi 104 g na 100 g wody.
Ćwiczenie 2
Oblicz, w jakim stosunku masowym występują octan sodu i woda w nasyconym roztworze w temperaturze 0°C.
Stosunek masowy octanu sodu do wody w roztworze nasyconym octanu sodu w wodzie wynosi , co oznacza, że na każde 25 g wody przypada 9 g octanu sodu.
Na wykresie rozpuszczalności octanu sodu odczytujemy, że w 100 g wody może rozpuścić się maksymalnie 36 g tej substancji.
Ry2Vk1hewgC1O1
Ilustracja przedstawia wykres krzywej rozpuszczalności octanu sodu w wodzie z wyróżnionym za pomocą pionowej czerwonej kreski rozpuszczalności dla temperatury zera stopni Celsjusza. Sama krzywa jest bardzo nieregularna, w zakresie temperatur od zera do czterdziestu stopni i od sześćdziesięciu do stu stopni przyrost przebiega stopniowo, a w zakresie od czterdziestu do sześćdziesięciu stopni bardzo gwałtownie.
Krzywa rozpuszczalności octanu sodu
Wiemy, że roztwór nasycony składa się z 36 g octanu sodu i 100 g wody. Możemy obliczyć stosunek masowy substancji rozpuszczonej do wody:
Ćwiczenie 3
Sprawdź, w jakiej temperaturze nasycony roztwór azotanu(V) potasu zawiera 169 g tej substancji i 100 g wody.
2. Obliczanie ilości substancji, którą można rozpuścić w określonej ilości wody
Z wykresu krzywej rozpuszczalności możemy odczytać, ile gramów substancji należy rozpuścić w 100 g wody, aby otrzymać roztwór nasycony w określonej temperaturze. Dokonując dalszych obliczeń, uzyskamy informację na temat masy substancji, którą można rozpuścić w dowolnej masie wody.
Ćwiczenie 5
Oblicz, ile gramów chlorku sodu należy odważyć, aby po rozpuszczeniu go w 250 g wody o temperaturze 90°C otrzymać nasycony roztwór tej substancji.
3. Obliczanie ilości substancji znajdującej się w określonej masie roztworu nasyconego
Znając rozpuszczalność substancji w wodzie, możemy łatwo określić stosunki masowe między substancją rozpuszczoną a rozpuszczalnikiem w roztworze nasyconym. To z kolei pozwala nam obliczyć ilość substancji obecnej w dowolnej masie roztworu nasyconego.
Ćwiczenie 7
Oblicz masę nasyconego w temperaturze 60°C roztworu chlorku potasu, jeśli do jego sporządzenia użyto 100 g wody.
Masa roztworu wynosi 145,5 g.
Z wykresu rozpuszczalności chlorku potasu odczytujemy, ile substancji może maksymalnie rozpuścić się w 100 g wody w temperaturze 60°C. Masa chlorku potasu w roztworze nasyconym wynosi 45,5 g.
R92jVEZQhIx9v1
Ilustracja przedstawia wykres krzywej rozpuszczalności chlorku potasu w wodzie z wyróżnionym za pomocą za pomocą dwóch czarnych przerywanych kresek, pionowej i poziomej, rozpuszczalności dla sześćdziesięciu stopni Celsjusza. Podana jest też dokładna liczbowa wartość 45,5 gramów. Sama krzywa rozpoczyna się w wartości około dwudziestu pięciu gramów na sto gramów wody dla temperatury zero stopni Celsjusza, a kończy na około pięćdziesięciu pięciu gramach na sto gramów wody przy stu stopniach Celsjusza. Przyrost jest w przybliżeniu jednostajny.
Krzywa rozpuszczalności chlorku potasu
Odczytaliśmy masę substancji, wiemy jaka jest masa rozpuszczalnika, możemy więc obliczyć masę roztworu:
Ćwiczenie 8
Oblicz masę nasyconego w temperaturze 20°C roztworu cukru, jeśli do jego sporządzenia użyto 150 g wody.
Masa nasyconego roztworu cukru wynosi 456 g.
Z wykresu rozpuszczalności cukru odczytujemy, ile substancji może maksymalnie rozpuścić się w 100 g wody w temperaturze 20°C. Masa ta wynosi 204 g.
R16p408qz2rev1
Ilustracja przedstawia wykres krzywej rozpuszczalności cukru w wodzie z wyróżnionym za pomocą dwóch czerwonych kresek, pionowej i poziomej, rozpuszczalności dla dwudziestu stopni Celsjusza. Sama krzywa rozpoczyna się w wartości nieco poniżej stu osiemdziesięciu gramów na sto gramów wody dla temperatury zero stopni Celsjusza, a kończy na około czterystu dziewięćdziesięciu gramach na sto gramów wody przy stu stopniach Celsjusza. Krzywa przyrostu ma kształt zbliżony do spłaszczonej paraboli, czyli wraz ze wzrostem temperatury tempo przyrostu rozpuszczalności staje się coraz większe.
Wiemy, że w roztworze nasyconym w danej temperaturze stosunek masy substancji rozpuszczonej do masy rozpuszczalnika jest zawsze stały, dlatego układamy proporcję:
Dokonujemy odpowiednich przekształceń i obliczeń:
Obliczamy masę roztworu:
Ćwiczenie 9
Oblicz, ile gramów siarczanu(VI) miedzi(II) oraz wody znajduje się w 241,4 g nasyconego roztworu tej substancji w temperaturze 20°C, jeśli jej rozpuszczalność w tej temperaturze wynosi 20,7 g w 100 g wody.
Na podstawie znajomości rozpuszczalności substancji można:
określić ilość substancji, która rozpuści się w 100 g wody i dowolnej masie wody, tworząc w danej temperaturze roztwór nasycony,
ocenić, czy podana ilość substancji może rozpuścić się w określonej masie wody.
Praca domowa
Polecenie 1.1
Znajdź w Internecie informacje na temat zawartości cukru w 1 litrze popularnego napoju typu cola. Przyjmij założenie, że 1 litr tego napoju waży 1000 g. Następnie oblicz, ile gramów cukru należałoby dodać, aby otrzymać nasycony roztwór cukru w temperaturze 20°C.
idt8lUqY99_d5e555
Zadania
Ćwiczenie 10
R1SusGYzpSeaV1
zadanie interaktywne
zadanie interaktywne
Jaką maksymalną ilość gramów azotanu(V) sodu można rozpuścić w 100 g wody w temperaturze 100°C? Wskaż prawidłową odpowiedź.
180 g
280 g
100 g
246 g
73 g
Ćwiczenie 11
R1KHqvHWkKYUu1
zadanie interaktywne
zadanie interaktywne
Jaką maksymalną ilość gramów azotanu(V) potasu można rozpuścić w 300 g wody w temperaturze 90°C? Wskaż prawidłową odpowiedź.
606 g
202 g
404 g
162 g
302 g
Ćwiczenie 12
RVoCDHoJsa1VD1
zadanie interaktywne
zadanie interaktywne
Jaką masę ma nasycony roztwór chlorku potasu powstały po rozpuszczeniu odpowiedniej ilości tej substancji w 400 g wody w temperaturze 10°C? Wskaż poprawną odpowiedź.
524 g
124 g
31 g
131 g
431 g
Ćwiczenie 13
RMhzXWfNFgNfy1
zadanie interaktywne
zadanie interaktywne
W jakim stosunku masowym są wobec siebie woda i siarczan(VI) miedzi(II) w nasyconym roztworze tej substancji w temperaturze 30°C? Rozpuszczalność tej soli w tych warunkach wynosi 25 g w 100 g wody.
Ćwiczenie 14
RIJGYeHArgE0S1
zadanie interaktywne
zadanie interaktywne
Uporządkuj substancje według ich rosnącej rozpuszczalności w podanych roztworach: – roztwór chlorku sodu w temperaturze 90°C, – roztwór chlorku potasu w temperaturze 70°C, – roztwór siarczanu(VI) miedzi(II) w temperaturze 60°C, – roztwór azotanu(V) potasu w temperaturze 30°C, – roztwór azotanu(V) sodu w temperaturze 0°C.
roztwór chlorku sodu
roztwór azotanu(V) potasu
roztwór siarczanu(VI) miedzi(II)
roztwór azotanu(V) sodu
roztwór chlorku potasu
Ćwiczenie 15
Rp3YY68CnqRko1
zadanie interaktywne
zadanie interaktywne
Oblicz, ile gramów cukru znajduje się w 1216 g nasyconego roztworu tej substancji w temperaturze 20°C. Wskaż prawidłową odpowiedź.
816 g
400 g
1216 g
204 g
304 g
Ćwiczenie 16
RYmodoy0P6akR1
zadanie interaktywne
zadanie interaktywne
Oblicz, ile gramów wody znajduje się w 584 g nasyconego roztworu jodku potasu w temperaturze 80°C. Wskaż prawidłową odpowiedź.