CURSUL 3 ECHILIBRE DE DIZOLVARE

CURSUL 3 ECHILIBRE DE DIZOLVARE

Soluţii: ţ definiţie, ţ compoziţie, ţ exemple Soluţia mediu dispersant (solvent) fază dispersată (solut, solvit) Importanţa soluţiilor: olocul de desfăşurare a majorităţii reacţiilor chimice; o puncte de topire/solidificare mai scăzute ă decât solventul pur; o proprietăţi fizice diferite de ale solventului.

gaz sau solid dizolvat în lichid aceeaşi stare de agregare solvent = lichidul solvent = componentul care predomină cantitativ Soluţie Stare de agregare Descriere Soluţie aer Stare gazoasă de agregare amestec Descriere de gaze sifon aer gazoasă lichidă CO amestec de gaze 2 dizolvat în apă saramură sifon lichidă lichidă NaCl CO 2 dizolvată dizolvat în în apă apă saramură amalgam lichidă solidă NaCl Hg dizolvată (lichid) şiag în apă (solid) soluţie lichidă obţinută din mixarea a două solide

Caracterizarea compoziţiei unei soluţii Calitativ: soluţii diluate (conţin relativ puţină ă substanţă ă dizolvată) soluţii concentrate (conţin relativ multă substanţă dizolvată) Exemple: HCl 37%; H 2 SO 4 98% Cantitativ: concentraţie = cantitatea de substanţă dizolvată într-o cantitate dată de soluţie (sau solvent)

Concentraţia procentuală de masă md c = 100 (% w/w) m % w/w Concentraţia procentuală de volum Vd c = 100 (% v/v) V % v/v Concentraţia molară c ν d = V = md (g) g g μ d V ( L) mol (mol/l) sau M [NaCl] = concentraţia molară de NaCl

Exerciţii 1. Să se calculeze concentraţiaţ molară a unei soluţii ţ de volum V s = 100 ml care conţine dizolvată m d = 40 mg NaOH (M d = 40 g/mol). (Răspuns: 10-2 M) 2. Ce volum de apă şi de soluţie stoc de NaCl cu concentraţia c s = 5% sunt necesare pentru a prepara un litru de ser fiziologic i i (soluţie apoasă de NaCl cu concentraţia c = 0,9%)? Diluate fiind, densitatea acestor soluţii este aproximativ egală cu densitatea apei. (Răspuns: V s = 0,18L; V a = 0,82L) 3. Acumulatorul de maşină conţine o soluţie de H 2 SO 4 (M = 98 g/mol) de concentraţie 3,75 M şi densitate ρ = 1,23 g/cm 3. Să se calculeze concentraţia procentuală a acestei soluţii. (Răspuns: 30%)

Exerciţii 4. O soluţie apoasă de 8.5 % NH 4 Cl (M=53.5 g/mol) are densitatea de 1.024 g/cm 3. Să se calculeze concentraţia sa molară. (Răspuns: 1.63 M) 5. Glucoza (C 6 H 12 O 6, M=180 g/mol) este principalul nutrient din organism. Concentraţia de glucoză din sânge poartă numele de glicemie şi are valori normale apropiate de 100 mg/dl. Exprimaţi această valoare sub forma unei concentraţii molare. (Răspuns: 5.5656 mm) 6. Să se calculeze concentraţia molară a serului fiziologic (solutie apoasă de 0,9% NaCl). Masa molară a NaCl este M = 58,5 g/mol. (Răspuns: 0.15 M)

Electroliţi, neeelectroliţi Teoria ionică a soluţiilor (Svante Arrhenius, 1887) Electroliţi 1903 Premiul Nobel (Chimie) substanţe care la dizolvarea în apă disociază în ioni Tipuri: electroliţi tari electroliţi slabi

Electroliţi tari la dizolvarea în apă disociază total în ioni Acizi tari: HClO4, HI, HBr, H2 SO4 (faţă ţ de primul proton), HCl Baze tari: KOH, Ba(OH) 2, CsOH, NaOH Săruri: AgCl, NaCl, NaHCO 3, CH 3 COOK Electroliţi slabi la dizolvarea în apă disociază parţial în ioni Acizi slabi: CH 3 COOH, H 2 CO 3, H 3 PO 4 Baze slabe: NH 3, H 2 O

Observaţie: Reacţiile de disociere în ioni ale electroliţilor tari sunt ireversibile!

Observaţie: Reacţiile de disociere în ioni ale electroliţilor slabi sunt reversibile! Neelectroliţi la dizolvarea în apă nu disociază în ioni glucoza ureea

Legea acţiunii maselor CO ( g) + 3 H2 ( g) k 1 CH 4 ( g) + H2O ( g) k 2 Cato Guldberg, Peter Waage (1867)

Reacţie chimică reversibilă ν + 1 1A ν 1 2 A2 k k 2 3 A ν 3 4A4 ν + Constanta de echilibru: K c = c ν 3 3 ν c ν 4 4 ν c 1 2 1 c 2 interpretarea calitativă a desfăşurării reacţiei; precizarea sensului de desfăşurare a reacţiei; calculul concentraţiilor de echilibru.

În timp, o reacţie chimică reversibilă ajunge la echilibru.

Reacţie ireversibilă lentă

Reacţie ireversibilă rapidă

Solubilitatea A (pur) A (soluţie) K c = [ A] [A] solutie pur [ A ] pur = const. K = [ A ] = s c solutie A

Variaţia cu temperatura a solubilităţii unor compuşi ionici

T mare agitaţie ţ termică puternică probabilitate mare de dislocare a moleculelor de solut din stare cristalină procese de dizolvare: -exoterme (NaOH NaOH, CaCl 2 2, MgSO 4 4) - endoterme (NH 4 NO 3 )

o Nesaturate Soluţii: o Saturate o Suprasaturate Ex: Na 2 S 2 O 3 s(20 o C) = 500 g/l s(100 o C) = 2300 g/l

Produs de solubilitate AB (pur) A + + B - (solutie) K = [ A ] [ B = + c solutie ] solutie P AB o Ex: Formarea calculilor renali

o Ex: Demineralizarea smalţului dentar Componenta minerală a smalţului, Ca 5 (PO 4 ) 3 OH (hidroxiapatita) are un produs de solubilitate redus: P hidroxiapatită = 2,34 10-59 M 2 Hidroxiapatita se dizolvă dacă în salivă [Ca 2+ ]5 [PO 3-4 ]3 [OH - ] < P hidroxiapatită În condiţii fiziologice saliva este suprasaturată în speciile ionice care ar rezulta din dizolvarea hidroxiapatitei: [Ca 2+ ]5 [PO 3-4 ]3 [OH - ] > P hidroxiapatită REMINERALIZARE

Formulă chimică Produs de solubilitate (M 2 ) CH 3 COOAg 2 10 3 MgCO 3 10 10 5 CaSO 4 2,4 10 5 BaSO 1 10 4 1,1 10 10 AgCl 1,8 10 10 CuS 6 10 610 36 HgS 1,6 10 52

o Efectul de ion comun Exemplu s CaCO3 =? a) În apă 9 P CaCO = 3,8 10 M 3 2 b) În Na 2 CO 3 0,1 M a) În apă CaCO 3 + CO Dizolvarea are loc până când: 2 + 2 [ Ca ] [ CO ] = 2 + 2 Ca + 3 3 P CaCO 5 s1 = PCaCO = 6,1 10 M s 1 s 1 3 3

b) În Na 2 CO 3 0,1 M Na + 2 2CO3 2 Na + CO3 2 [ CO ] = [ Na CO ] 0, 1 [ 3 1 2 3 = M Dizolvarea Dz are loc până când: 2+ 2 [ Ca ] [ CO ] = 3 total P CaCO 3 s2 10 s 2 s 2 +[CO 3 2- ] 1 8 = 3,8 M (soluţia ecuaţiei de gradul II) s1 = PCaCO = 6,1 10 3 5 M

Solubilitatea gazelor A (gaz) A (soluţie) [ gaz] solutie sgaz K H = = p gaz p gaz s gaz = K p o Legea lui Henry H gaz o Solubilitatea gazelor creşte cu creşterea presiunii

o Coeficientul lui Bunsen: α = V V gaz dizolvat solutie p gaz Ex: la temperatura fiziologică (37 C) α (CO 2 ) = 0,57 ml CO 2 dizovlat/ml solutie/atm α (O 2 ) = 0,024 ml O 2 dizovlat/ml solutie/atm

Principiul lui Le Chatelier: Dacă ă un sistem aflat la echilibru este perturbat t prin modificarea presiunii, temperaturii sau concentraţiei, sistemul îşi reajustează compoziţia în aşa fel încât să contracareze modificarea parametrului. CO 2 (gaz) CO 2 (soluţie)

dependenţa d ţ de presiune a solubilităţii gazelor

o Solubilitatea gazelor scade cu creşterea temperaturii Efecte ale modificării presiunii asupra solubilităţii gazelor: - scafandrii de mare adâncime - anestezice aflate în stare gazoasă

Repartiţia unei substanţe între doi solvenţi A (solvent β) A (solvent α) Coeficient de partiţie: [A] A α K = = [ A] c P α:β β Octanol: C 8 H 17 OH (similitudini cu lipidele) P oct : apa = [ A] [A] A oct apa

Clasificarea solviţilor: -Hidrofili: P < 1 octanol :apa - Hidrofobi: P > 1 octanol :apa