Dizolvarea și Solubilitatea: Povestea Chimică a „Se Amestecă sau Nu Se Amestecă”

Bun, hai să vorbim despre unul dintre cele mai frecvente procese chimice din viața de zi cu zi: dizolvarea. De ce zahărul dispare în ceai, dar uleiul plutește deasupra apei? De ce uneori, după ce amestecăm mult, tot rămân cristale pe fund? Răspunsul stă în solubilitate. Să începem!

---

1. Dizolvarea: Mai Mult Decât un Amestec Simplu

Dizolvarea nu înseamnă doar „amestecare”. Este un proces fizico-chimic în care moleculele sau ionii unei substanțe (solutul) se distribuie uniform printre moleculele altei substanțe (solventul), formând un amestec omogen numit soluție.

Părțile unei soluții:

• Solutul: Substanta care se dizolvă (de obicei în cantitate mai mică). Ex: zahărul, sarea.
• Solventul: Lichidul în care se face dizolvarea (de obicei în cantitate mai mare). Solventul universal este APA.
• Soluția: Produsul final omogen (ex: apa sărată, siropul).

Ce se întâmplă la nivel microscopic? Depinde de tipul de legătură:

• Dizolvarea unui compus ionic (ex: NaCl – sarea) în apă:
  1. Moleculele polare de apă se orientează cu polul δ- spre ionii Na⁺ și cu polul δ+ spre ionii Cl⁻.
  2. Această atracție este suficient de puternică pentru a „smulge” ionii din rețeaua cristalină.
  3. Ionii devin solvatați (înconjurați de molecule de apă) și se dispersează în tot solventul.
  • Procesul se numește SOLVATARE (hidratare când solventul e apa). Este un proces EXOTERM (eliberează căldură) pentru multe săruri.
• Dizolvarea unei substanțe moleculare polare (ex: zahăr – C₁₂H₂₂O₁₁) în apă:
  1. Moleculele de zahăr au grupări -OH polare care formează legături de hidrogen cu moleculele de apă.
  2. Aceste forțe intermoleculare „înving” atracția dintre moleculele de zahăr.
  3. Moleculele de zahăr sunt separate și solvatate.
• De ce uleiul (substanță nepolară) NU se dizolvă în apă (polară)?
  • Moleculele de apă se atrag puternic între ele prin legături de hidrogen.
  • Moleculele nepolare de ulei nu pot forma legături de hidrogen cu apa și perturbă structura puternică a apei.
  • Forțele de atracție apă-apă sunt mult mai mari decât forțele apă-ulei, așa că apa „alunge” moleculele de ulei, care se adună împreună. „Asemănător se dizolvă în asemănător” – principiul de bază al solubilității.

---

2. Solubilitatea: „Cât Poți Încapea?”

Solubilitatea (s) este masa maximă de solut care se poate dizolva într-o cantitate dată de solvent (de obicei 100 g) la o anumită temperatură, pentru a forma o soluție saturată.

• Soluție nesaturată: Se mai poate dizolva solut. (Ex: ceaiul în care tocmai ai amestecat zahăr și tot se dizolvă).
• Soluție saturată: S-a atins limita de solubilitate. Nu se mai poate dizolva solut. Excesul se depune. (Ex: când mai pui zahăr și rămân cristale pe fund).
• Soluție suprasaturată (instabilă): Conține mai mult solut decât solubilitatea permite. Se obține prin procedee speciale (răcire lentă). Este foarte instabilă – o zgârietură mică face tot excesul să cristalizeze brusc!

Factori care Influențează Solubilitatea:

A. NATURA SOLUTULUI ȘI A SOLVENTULUI

• „Asemănător se dizolvă în asemănător” (regula de aur):
  • Substanțe polare (săruri, zaharuri, alcool) se dizolvă în solvenți polari (apă, alcool).
  • Substanțe nepolare (grăsimi, ulei, iod) se dizolvă în solvenți nepolari (benzină, tetraclorură de carbon, acetona).

B. TEMPERATURA

• Pentru solide în lichide (ex: zahăr în apă): Solubilitatea crește cu temperatura. Apa fierbinte poate dizolva mult mai mult zahăr decât apa rece. (Grafic: curbă crescătoare).
• Pentru gaze în lichide (ex: CO₂ în apă): Solubilitatea SCADE cu temperatura. Apa rece ține mai mult oxigen dizolvat pentru pești decât apa caldă. De aceea băuturile carbogazoase „se descarcă” mai repede la cald. (Grafic: curbă descrescătoare).

C. PRESIUNEA (importantă pentru GAZE!)

• Legea lui Henry: Solubilitatea unui gaz într-un lichid este direct proporțională cu presiunea parțială a acelui gaz deasupra lichidului.
• Exemplu perfect: Sifonul / Coca-Cola.
  • În fabrică, CO₂-ul este dizolvat sub presiune mare. Se închide ambalajul.
  • Când deschizi sticla, presiunea scade brusc → solubilitatea CO₂ scade → gazul iese din soluție sub formă de bule (efervescență).

---

3. Concentrația unei Soluții: Cum Exprimăm „Cât e de Concentrată”?

Pentru Bac, trebuie să cunoști două modalități principale:

A. Concentrația procentuală de masă (c%)

• Arată câte grame de solut sunt în 100 g de soluție.
• Formula CHEIE:c% = (masa_solut / masa_solutie) * 100
  • masa_solutie = masa_solut + masa_solvent
• Exemplu: O soluție de NaCl 20% înseamnă că în 100 g de soluție (apă sărată) sunt 20 g sare și 80 g apă.

B. Concentrația molară (Molaritatea – Cₘ)

• Arată câți moli de solut sunt în 1 litru de soluție.
• Formula CHEIE:Cₘ = n_solut (mol) / V_solutie (L)
  • Știind că n = m/M, putem scrie: Cₘ = m_solut / (M_solut * V_solutie)
• Exemplu: O soluție de H₂SO₄ 2 M înseamnă că în 1 L de soluție sunt 2 moli de acid sulfuric.

De ce e importantă diferența?

• c% e practică pentru prepararea soluțiilor în bucătărie sau industrie (cântărești).
• Cₘ e esențială pentru calcule stoichiometrice în reacții chimice, pentru că lucrezi direct cu moli.

---

4. Cum Se Rezolvă Probleme la BAC?

Tip 1: Calcul concentrației după dizolvare

• Se dizolvă 30 g de zahăr în 170 g apă. Ce concentrație procentuală are soluția?
  • masa_solutie = 30g + 170g = 200g
  • c% = (30g / 200g) * 100 = 15%

Tip 2: Diluția (Reducerea concentrației prin adăugare de solvent)

• Formula cheie de diluție:Cₘ1 * V1 = Cₘ2 * V2
  • Cₘ1, V1 = concentrația și volumul inițiale (soluția concentrată)
  • Cₘ2, V2 = concentrația și volumul finale (soluția diluată)
  • Numărul de moli de solut rămâne același!
• Ce volum de soluție de HCl 12 M este necesar pentru a prepara 500 mL soluție 0.5 M?
  • 12 M * V1 = 0.5 M * 0.5 L
  • V1 = (0.5 * 0.5) / 12 ≈ 0.0208 L = **20.8 mL** (se ia cu pipeta din soluția concentrată și se completează cu apă până la 500 mL).

Tip 3: Influența factorilor asupra solubilității

• Explică de ce peștii din apele calde au nevoie de mai mult oxigen din aer.
  • Răspuns: La T↑, solubilitatea O₂ în apă ↓, deci concentrația de O₂ dizolvat în apă este mai mică. Peștii „se sufocă” mai ușor și au nevoie de oxigen suplimentar.

---

Concluzie: De la Ceai la Sânge

Procesul de dizolvare și conceptul de solubilitate nu sunt doar capitolul 5 din manual. Sunt fundamentale pentru existența vieții și pentru tehnologie.

• În organismul tău: Sângele este o soluție complexă care transportă oxigen, glucoză, săruri minerale și hormoni dizolvați. Rinichii folosesc diferențe de solubilitate pentru a filtra și elimina substanțele în exces.
• În medicină: Majoritatea medicamentelor sunt administrate sub formă de soluții (siropuri, perfuzii) pentru o absorbție controlată.
• În industrie și casă: De la prepararea băuturilor, la vopsirea țesăturilor, la funcționarea bateriilor auto, totul se bazează pe dizolvarea unor substanțe în altele.

La Bacalaureat, stăpânind aceste concepte, vei putea:

1. Calcula concentrațiile oricăror soluții preparate.
2. Prezice și explica cum se modifică solubilitatea cu temperatura și presiunea.
3. Înțelege procese biologice esențiale (respirația, nutriția).

Așadar, data viitoare când amesteci zahărul în ceai, gândește-te la dansul molecular al legăturilor de hidrogen care se refac și se rup, iar când deschizi un sifon, amintește-ți de Legea lui Henry în acțiune. Chimia nu e doar în laborator – e în paharul din mâna ta.