Rozdzielanie mieszanin, rozpuszczalność i stężenia roztworów – zasady i wzory

1. Metody rozdzielania mieszanin

Mieszanina jednorodna (homogeniczna): brak widocznych granic (np. sól + woda, powietrze, ocet).

Mieszanina niejednorodna (heterogeniczna): widać składniki (np. piasek + woda, olej + woda).

Wielkość cząstek w cieczy:

• Roztwór właściwy: <1 nm (przezroczysty, brak efektu Tyndalla).
• Koloid: 1–100 nm (rozprasza światło – efekt Tyndalla, np. mleko, białko).
• Zawiesina: >100 nm (cząstki opadają, np. kreda w wodzie).

Jak rozdzielać?

• Piasek + woda: sączenie (filtracja) lub dekantacja.
• Olej + woda: rozdzielacz (różne gęstości, ciecze nie mieszające się).
• Sól + woda: odparowanie / krystalizacja (sączek NIE zatrzyma soli!).
• Ciecze rozpuszczone w sobie (np. alkohol + woda): destylacja (różne temperatury wrzenia).

2. Rozpuszczalność i rodzaje roztworów

Rozpuszczalność (R): maksymalna masa substancji (g) w 100 g WODY (nie roztworu!).

Czynniki wpływające na rozpuszczanie:

• Mieszanie i rozdrobnienie → przyspieszają proces, ale NIE zmieniają rozpuszczalności.
• Temperatura → dla ciał stałych R zazwyczaj rośnie, dla gazów R maleje.
• Krystalizacja (ochładzanie roztworu).

Częste błędy:

1. Dzielenie przez masę samej wody zamiast przez masę roztworu (m_r).
2. Mylenie rozpuszczalności (g/100 g wody) ze stężeniem procentowym (g/100 g roztworu).
3. Zapominanie o przeliczeniu cm³ na dm³ przy stężeniu molowym.
4. Myślenie, że sączenie rozdzieli sól rozpuszczoną w wodzie.
5. Mylenie roztworu stężonego z elektrolitem mocnym (kwas octowy może być stężony, ale nadal jest słabym elektrolitem!).

3. Stężenia – kluczowe wzory

A. Stężenie procentowe (C_p)

ZŁOTA ZASADA: w mianowniku stoi masa CAŁEGO ROZTWORU (m_r), a nie samej wody!

Przykład: 15 g cukru + 135 g wody = 150 g roztworu
C_p = 15 g / 150 g × 100% = 10%

B. Stężenie molowe (C_m)

• n – liczba moli (mol)
• V – objętość roztworu w dm³ (PAMIĘTAJ: 250 cm³ = 0,25 dm³)
• M – masa molowa z układu okresowego (g/mol)

C. Przeliczanie C_p na C_m

Gęstość d musi być podana w g/dm³ (np. 1,18 g/cm³ = 1180 g/dm³).

4. Rozcieńczanie i mieszanie roztworów

• Dolewanie / odparowanie wody: masa substancji (m_s) oraz liczba moli (n) nie zmieniają się!
• Mieszanie: stężeń nie uśrednia się! Zawsze sumuj masy substancji: m_s3 = m_s1 + m_s2.

5. Dysocjacja elektrolityczna

Dysocjacja: rozpad na jony pod wpływem wody.

• Elektrolity (przewodzą prąd): kwasy, wodorotlenki, sole.
• Nieelektrolity (NIE przewodzą prądu): cukier, etanol, woda destylowana.

Uwaga: jony powstają podczas rozpuszczania, a prąd elektryczny jedynie je uporządkowuje!

Stopień dysocjacji (α):

• Mocny elektrolit: α > 30% (np. HCl, HNO₃, NaOH, NaCl – zapis ze strzałką w jedną stronę →).
• Słaby elektrolit: α ≤ 5% (np. CH₃COOH, H₂CO₃ – zapis ze strzałką dwustronną ⇌).

6. Wzory – podsumowanie

1. Stężenie procentowe (C_p)

Wzór główny: C_p = m_s / m_r × 100%

Masa roztworu (m_r): m_r = m_s + m_rozp (masa substancji + masa rozpuszczalnika/wody)

Obliczanie masy substancji (m_s): m_s = C_p × m_r / 100%

2. Gęstość i masa

Obliczanie masy roztworu z gęstości i objętości: m = d × V (gdzie d to gęstość, a V to objętość).

3. Stężenie molowe (C_m)

Wzór główny: C_m = n / V_r (gdzie objętość V musi być wyrażona w dm³!)

Liczba moli (n): n = m / M (masa substancji z zadania m przez masę molową M z układu okresowego).

Wzór łączony: C_m = m / (M × V_r)

4. Rozcieńczanie i mieszanie roztworów

Dla stężenia molowego (stała liczba moli): C_m1 × V₁ = C_m2 × V₂