Bun, hai să vorbim despre unul dintre cele mai practice și mai testate capitole la Bacalaureat: Concentrația soluțiilor. Dacă dizolvarea este arta amestecului, concentrația este rețeta exactă care ne spune cât de „tare” sau „slabă” e soluția respectivă. La Bac, ăsta e capitolul unde faci calcule sigure și câștigi puncte. Să începem!
1. De ce Ne Trebuie Concentrația? (Spoiler: Pentru a Nu face Gălăgie în Reactor!)
Gândește-te la concentrație ca la rețeta pentru limonadă:
- Dacă pui prea puțin zahăr, e apă cu aromă.
- Dacă pui prea mult, e sirop de zahăr imposibil de băut.
În chimie, concentrația trebuie să fie exactă pentru ca reacțiile să decurgă corect, medicamentele să aibă efectul dorit (nu toxicul!) și produsele industriale să fie constante.
Soluția = Solut + Solvent (de obicei apă). Concentrația = măsura „încărcăturii” de solut din soluție.
2. Cele Două Moduri Esențiale de Exprimare (Le Trebuie Pe Amândouă!)
A. CONCENTRAȚIA PROCENTUALĂ DE MASĂ (c%)
- Ce înseamnă: Câte grame de solut găsești în 100 de grame de soluție.
- Formula SACRĂ de Bac:
c% = (masa_solut / masa_solutie) * 100
UNDE:masa_solutie = masa_solut + masa_solvent - Unități: % (procente).
- Când o folosești: Când cântărești ingredientele. E cea mai intuitivă. E folosită în industrie, medicină (ser glucozat 5%), etichetele alimentare.
- Exemplu concret:
- Prepar 200 g de soluție de NaCl 10%.
masa_solut = (c% * masa_solutie)/100 = (10 * 200)/100 = 20 g NaCl.masa_apa = masa_solutie - masa_solut = 200g - 20g = 180 g apă.- Mod de preparare: Cântăresc 20 g sare, adaug 180 g apă, amestec până se dizolvă.
Atenție la capcana clasică de BAC: „Se dizolvă 30 g de sare în 120 g apă. Care este concentrația?”
GREȘIT: 30/120 * 100. CORECT: c% = [30 / (30+120)] * 100 = (30/150)*100 = 20%. Numitorul este întotdeauna masa soluției, nu a solventului!
B. CONCENTRAȚIA MOLARĂ (Molaritatea – Cₘ)
- Ce înseamnă: Câți moli de solut găsești în 1 litru de soluție.
- Formula SACRĂ de Bac:
Cₘ = n_solut (mol) / V_solutie (L)
Deoarecen = m / M, formula devine și asta, super utilă:Cₘ = m_solut / [M_solut * V_solutie(L)] - Unități: mol/L sau M (citit „molar”). Ex: H₂SO₄ 0.1 M.
- Când o folosești: Când faci CALCULE STOICHIOMETRICE cu reacții chimice! Pentru că în reacții lucrezi cu moli, nu cu grame.
- Exemplu concret:
- Ce masă de NaOH trebuie pentru a prepara 500 mL soluție 0.5 M?
M(NaOH) = 40 g/mol.V = 500 mL = 0.5 L.- Din
Cₘ = m / (M * V)=>m = Cₘ * M * V m = 0.5 mol/L * 40 g/mol * 0.5 L = 10 g NaOH.- Mod de preparare: Cântăresc 10 g NaOH, dizolv în apă într-un balon cotat de 500 mL, apoi completez cu apă până la semn.
ATENȚIE TOTALĂ: Volumul (V) este volumul FINAL al soluției, nu al solventului adăugat! Dizolvi solutul într-o cantitate mai mică de apă, apoi așezi până la linie cu apă. Apa are un volum, solutul ocupă și el un volum!
3. Operația REGINĂ a Bacalaureatului: DILUAREA
Diluarea = slăbirea unei soluții prin adăugare de solvent. Numărul de moli de solut rămâne neschimbat! Doar se rărește în mai mult solvent.
- Formula SACRĂ de Diluare (de aur!):
Cₘ1 * V1 = Cₘ2 * V2Cₘ1, V1= concentrația și volumul soluției concentrate inițiale (stock).Cₘ2, V2= concentrația și volumul soluției diluate finale.
De ce funcționează? Pentru că Cₘ * V = n (moli). Și n1 = n2.
- Exemplu clasic de Bac:
- Ce volum de soluție de HCl 12 M (concentrat) este necesar pentru a prepara 2 L de soluție HCl 0.3 M?
12 M * V1 = 0.3 M * 2 LV1 = (0.3 * 2) / 12 = 0.6 / 12 = 0.05 L = **50 mL**.- Mod de preparare: Pipetez 50 mL din HCl 12M, transfer într-un balon cotat de 2 L, completez cu apă până la semn. FOARTE ATENȚIE LA MANEVAREA ACIZILOR CONCENTRAȚI!
4. Probleme Combinate (c% ↔ Cₘ) și Densitatea
Uneori, ai concentrația procentuală și densitatea (ρ) soluției, și trebuie să afli concentrația molară. Densitatea (ρ) este masa unei unități de volum: ρ = m_solutie / V_solutie (g/mL sau g/cm³).
- Formulele de conversie:
Pentru a trece de la c% la Cₘ:Cₘ = (c% * ρ * 10) / M_solutρ= densitatea soluției în g/mL.M_solut= masa molară a solutului în g/mol.- Factorul *10 apare pentru conversia unităților.
- Exemplu:O soluție de H₂SO₄ are c% = 98% și ρ = 1.84 g/mL. Care este concentrația molară? M(H₂SO₄)=98 g/mol.
Cₘ = (98 * 1.84 * 10) / 98 = (98 * 18.4) / 98 = 18.4 M.- Atenție, aici s-a simplificat 98/98, dar formula generală rămâne.
- Acesta este acid sulfuric concentrat, comercial.
5. Schema de Rezolvare a Orice Probleme de Concentrație la BAC
- Citește cu atenție: Identifică ce se dă (mase, volume, concentrații) și ce se cere.
- Alege formula corectă:
- Dacă vezi % -> folosește
c% = (m_solut / m_solutie)*100. - Dacă vezi mol/L sau M -> folosește
Cₘ = n / VsauCₘ = m/(M*V). - Dacă vezi diluare sau amestec de soluții cu același solut ->
Cₘ1V1 = Cₘ2V2(conservarea molilor).
- Dacă vezi % -> folosește
- Verifică unitățile! Transformă mL în L pentru Cₘ! Transformă mg în g! Aceasta este cea mai frecventă greșeală.
- Calculează pas cu pas. Scrie formulele înainte să înlocuiești.
- Gândește-te dacă rezultatul are sens: O concentrație molară de 1000 M e imposibilă. O masă de solut nu poate fi mai mare decât masa soluției.
Exercițiu tipic complet:
Problema: Se dizolvă 11,2 L de HCl gazos (măsurați la condiții normale) în apă, obținându-se 250 mL soluție. Calculează concentrația molară a soluției.
Rezolvare pas cu pas:
- Ce se dă?
V_gaz(HCl) = 11.2 L (cond. normale),V_solutie = 250 mL = 0.25 L. - Ce se cere?
Cₘ = ? - Cum fac legătura? Gazul HCl se dizolvă. 1 mol de orice gaz la cond. normale ocupă 22.4 L.
- `n_HCl = V_gaz / V_molar = 11.2 L / 22.4 L/mol = 0.5 moli HCl.
- Aplic formula molarității: `Cₘ = n / V_solutie = 0.5 mol / 0.25 L = 2 M.
- Răspuns final: Concentrația soluției este 2 mol/L.
Concluzie: Precizia este Regina Chimiei Practice
Stăpânirea calculului concentrațiilor nu este doar o abilitate pentru Bac. Este fundamentul lucrului în orice laborator, de la controlul calității în alimentație până la prepararea chimioterapiei într-o farmacie hospitalieră.
- c% este limba bucătarului și a tehnicianului – limba masei.
- Cₘ este limba chimistului reactorist – limba molilor și a reacțiilor.
La Bacalaureat, dacă însușești aceste formule și înțelegi logica din spatele lor (conservarea masei, a molilor), vei putea să abordezi cu încredere o mare parte din problemele de chimie anorganică și din capitolele practice. Scrie mereu formulele, transformă unitățile și verifică dacă rezultatul e plauzibil. Cu asta, punctele din acest capitol sunt aproape garantate. Mult succes
Leave a Reply