Растворы — это то, с чем мы сталкиваемся каждый день: чай, морская вода, аптечный раствор. Узнаем, что такое растворимость, как отличить насыщенный раствор от ненасыщенного и как посчитать, сколько соли и воды нужно взять, чтобы получился нужный раствор.
Мы уже знаем из темы 1.2, что смеси бывают однородные и неоднородные. Раствор — это однородная смесь. Если посмотреть на него, не увидишь ни крупинок, ни капель другого вещества — всё выглядит одинаково.
Раствор — это однородная смесь двух или более веществ, где одно вещество распределено в другом в виде молекул или ионов.
То, что растворяют. Обычно его меньше по массе (соль, сахар, кислота).
То, в чём растворяют. Обычно его больше (вода, спирт). В школьных задачах растворитель — почти всегда вода.
Не любое вещество можно растворить в любом количестве. Если сыпать соль в стакан воды и размешивать, то в какой-то момент она перестанет растворяться — останется лежать на дне. Это значит, что раствор стал насыщенным.
Растворимость — это максимальная масса вещества, которая может раствориться в 100 г растворителя (обычно воды) при данной температуре.
Растворимость измеряется в граммах на 100 г воды (г/100 г H₂O). У каждого вещества она своя, и она очень сильно зависит от температуры.
Растворяются в больших количествах: > 10 г в 100 г воды.
Сахар, соль NaCl, сода, медный купорос, KNO₃.
Растворяются плохо: 0,01 – 1 г в 100 г воды.
Гипс CaSO₄, гашёная известь Ca(OH)₂.
Почти не растворяются: < 0,01 г в 100 г воды.
Мел CaCO₃, стекло, песок, золото.
У большинства твёрдых веществ растворимость растёт с ростом температуры. Горячей водой растворяют больше сахара, соли.
Исключение: у газов — наоборот. Горячая вода хуже держит растворённый газ, поэтому в тёплой газировке пузырьков меньше, чем в холодной.
Полярные вещества (соли, сахара) хорошо растворяются в полярных растворителях (вода). Неполярные (масло, бензин) — в неполярных.
«Подобное растворяется в подобном» — старое правило химиков.
Варенье. В горячий сироп добавляют много сахара — он весь растворяется. Когда варенье остывает, часть сахара «выпадает» обратно кристаллами. Иногда такие кристаллики сахара появляются на дне банки. Это как раз пересыщенный раствор, который вернулся в стабильное состояние.
Теперь — центральная формула темы. Мы уже встречались с массовой долей в теме 3.1, когда считали, какую часть массы молекулы занимает элемент. Здесь идея похожая, но другое «целое»: всё, что налито в стакан.
Массовая доля растворённого вещества показывает, какую часть от общей массы раствора составляет растворённое вещество. Обозначается ω (омега).
Тут главное не запутаться. Масса раствора — это сумма:
m(раствора) = m(вещества) + m(растворителя)
Например, если растворили 20 г соли в 180 г воды, то масса раствора = 20 + 180 = 200 г. И ω = 20 / 200 = 0,1 = 10 %.
ω = 0,1
Доля от целого, от 0 до 1.
ω = 10 %
Умножили долю на 100.
«10-процентный раствор»
Так пишут на аптечных упаковках.
Из основной формулы легко выразить всё, что угодно:
| Что найти | Формула | Пример |
|---|---|---|
| массовую долю ω | ω = m(в-ва) / m(р-ра) | 10 г соли в 90 г р-ра → 0,111 = 11,1 % |
| массу вещества | m(в-ва) = ω · m(р-ра) | ω = 0,2 в 150 г р-ра → 30 г в-ва |
| массу раствора | m(р-ра) = m(в-ва) / ω | 40 г в-ва при ω = 0,4 → 100 г р-ра |
Массовую долю удобно изображать сектором круга: весь круг — 100 % раствора, закрашенная часть — доля вещества.
Три сценария, которые чаще всего встречаются в задачах. Выбери, что знаешь, — калькулятор посчитает остальное.
Дано: масса вещества и масса раствора (или воды отдельно).
Дано: нужная масса раствора и его концентрация.
Было: раствор известной массы и концентрации. Долили воду. Какая стала концентрация?
В 100 г воды растворили 25 г соли. Какова массовая доля соли в растворе?
Сколько граммов соли нужно для приготовления 250 г 8-процентного раствора?
Дано 40 г сахара. Сколько воды нужно, чтобы получился 16-процентный раствор?
К 200 г 20-процентного раствора добавили 100 г воды. Какой стала концентрация?
Из 300 г 10-процентного раствора выпарили 100 г воды. Какая стала концентрация?
Смешали 100 г 10 % и 200 г 25 % растворов соли. Какова концентрация полученного раствора?
К 150 г 12-процентного раствора добавили ещё 30 г той же соли. Какая стала концентрация?
16 вопросов. В одних — выбрать вариант, в других — ввести число. Проценты пиши числом без знака %, доли — десятичной дробью.
Разберём тему один на один: отработаем расчёты растворов и порешаем задачи с разбавлением и смешиванием.
Записаться на занятие