07 ασκηση Συμπύκνωση
Συμπύκνωση διαλύματος:
Ονομάζεται η αύξηση της περιεκτικότητας, η οποία μπορεί να γίνει είτε με εξάτμιση διαλύτη, είτε με προσθήκη καθαρής διαλυμένης ουσίας.
Συμπύκνωση με εξάτμιση διαλύτη
1. Ο όγκος του τελικού διαλύματος είναι μικρότερος από τον όγκο του αρχικού διαλύματος κατά τον όγκο του διαλύτη που εξατμίστηκε, δηλαδή: Vτελ = Vαρ - Vνερ ή η μάζα του τελικού διαλύματος είναι μικρότερη από τη μάζα του αρχικού κατά τη μάζα του διαλύτη που αφαιρέθηκε, δηλαδή:mτελ = mαρ - mνερ.
2. Η ποσότητα της διαλυμένης ουσίας στο τελικό διάλυμα είναι ίση με την ποσότητα της διαλυμένης ουσίας στο αρχικό διάλυμα.
3. Η περιεκτικότητα του τελικού διαλύματος είναι μεγαλύτερη από την περιεκτικότητα του αρχικού και μάλιστα: VαρΠαρ = VτελΠτελ. Οι τρόποι λύσης είναι οι ίδιοι μ’ αυτούς στην αραίωση.
Συμπύκνωση με προσθήκη καθαρής διαλυμένης ουσίας.
1. Εφόσον η διαλυμένη ουσία είναι σώμα στερεό ή αέριο, ο όγκος του διαλύματος παραμένει σταθερός, δηλαδή: Vαρ = Vτελ , η μάζα του διαλύματος όμως αυξάνει κατά την ποσότητα της διαλυμένης ουσίας που προστίθεται, δηλαδή: mτελ = mαρ + mδ.ου.προσθ .
2. Η ποσότητα της διαλυμένης ουσίας στο τελικό διάλυμα είναι αυξημένη κατά την ποσότητα αυτής που προστέθηκε.
Πύκνωση διαλύματος με %w/w. συγκέντρωση
ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ 34
Έστω 200gr δ/τος 5% w/w. συμπυκνώνεται μέχρι τελικού βάρους 50gr δ/τος Ποια η %w/w περιεκτικότητα του νέου διαλύματος
λύση
Έχουμε
5 gr δ.ο. στα 100gr δ/τος
Χ gr δ.ο. στα 200gr δ/τος
----------------------------------------
Χ=5*200/100=10gr δ.ο. περιέχονται στο αρχικό διάλυμα
Τα 10gr δ.ο. θα περιέχονται και στο τελικό διάλυμα βάρους 50gr δ/τος. Άρα
10 gr δ.ο. στα 50gr δ/τος
Χ gr δ.ο. στα 100gr δ/τος
----------------------------------------
Χ=10*100/50=20gr δ.ο. στα 100gr δ/τος, δηλαδή 20% κ.β.
παραδειγμα 35
Δίνεται διάλυμα KBr μάζας 150 g και περιεκτικότητας 22,24 %w/w.
Να υπολογιστεί η %w/w περιεκτικότητα του διαλύματος που θα προκύψει αν προσθέσουμε στο αρχικό διάλυμα 12 g καθαρού KBr.
Λύση:
Αρχικό διάλυμα: mΔ = 150 g, 22 %w/w
Τελικό διάλυμα: m΄Δ = mΔ + mδο = (150 + 12) g = 162 g
Από την %w/w περιεκτικότητα του αρχικού διαλύματος υπολογίζω την καθαρή ουσία:
Στα 100 g διαλύματος περιέχονται 22,24 g καθαρής ουσίας KBr
150 g α g καθαρής ουσίας
100α = 22,24.150 =>α = 3336/100 =>α = 33,36 g καθαρής ουσίας
Μετά την προσθήκη των 12 g καθαρής ουσίας η μάζα της καθαρής ουσίας που περιέχεται στο τελική διάλυμα είναι
m΄δο=(33,36 + 12)g = 45,36 g, ενώ το διάλυμα ζυγίζει m΄Δ=162 g
ΔΗΛΑΔΗ Η ΝΕΑ ΔΙΑΛΥΜΕΝΗ ΟΥΣΙΑ ΠΡΟΣΤΙΘΕΤΑΙ ΚΑΙ ΣΤΟ ΔΙΑΛΥΜΑ ΚΑΙ ΣΤΗ ΔΙΑΛΥΜΕΝΗ ΟΥΣΙΑ.
Στα 162 g διαλύματος περιέχονται 45,36 g καθ. ουσίας KBr
100 g x g καθ.ουσίας KBr
162x = 45,36.100 => x = 4536/162 => x = 28 g
Προκύπτει διάλυμα περιεκτικότητας 28 %w/w μετά την προσθήκη 12 g καθαρής ουσίας στο αρχικό διάλυμα.
ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ 36
600mℓ υδατικού διαλύµατος χλωριούχου νατρίου Nacℓ περιεκτικότητας 12% w/v θερµαίνονται,
ώσπου να αποµείνει διάλυµα όγκου 300mℓ.
Να υπολογιστεί η % w/v περιεκτικότητα του συµπυκνωµένου διαλύµατος.
ΛΥΣΗ
Σε100mℓδιαλύµατος Nacℓ περιέχονται 12g Nacℓ
Σε 600mℓδιαλύµατος Nacℓ περιέχονταιχ; g Nacℓ
X=600*12/100=72 g Nacℓ
Στο τελικό διάλυμα περιέχεται η ίδια ποσότητα σε g Nacℓ
Σε 300mℓδιαλύµατος Nacℓ περιέχονται 72g Nacℓ
Σε100mℓδιαλύµατος Nacℓ περιέχονται ψ; g Nacℓ
Ψ=100*72/300=34 g Nacℓ άρα 34%w/w
ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ 37
Ένα πυκνό διάλυμα άλατος ζυγίζει 240 g και έχει όγκο 200 mL Γνωρίζουμε ότι παρασκευάστηκε
με διάλυση κάποιας ποσότητας του άλατος σε 180 g νερό. Να υπολογίσετε τα παρακάτω στοιχεία του διαλύματος:
α) την πυκνότητα του διαλύματος
β) την περιεκτικότητα % w/w
γ) την περιεκτικότητα % w/v.
δ)Το παραπάνω διάλυμα θερμαίνεται μέχρι να εξατμιστούν 90 g νερού.
Να υπολογίσετε την % w/w περιεκτικότητα του νέου διαλύματος που προκύπτει.
ΛΥΣΗ:
α) υπολογίζουμε την πυκνότητα του διαλύματος γιατί γνωρίζουμε ότι το διάλυμα έχει μάζα 240g και όγκο 200ml
από τον τύπο υπολογισμού της πυκνότητας
d = m/V => d = 240g/200ml => d = 1,2 g/ml
β) για να υπολογίσουμε την περιεκτικότητα %w/w πρέπει να ξέρομε την μάζα της διαλυμένης ουσίας
που περιέχεται σε ορισμένη μάζα διαλύματος
Αφού το διάλυμα ζυγίζει 240 g και το νερό είναι 180g, η μάζα της διαλυμένης ουσίας είναι
240g - 180g = 60g
Έστω x%w/w η περιεκτικότητα του διαλύματος
240g διαλύματος περιέχουν 60g διαλυμένης ουσίας
100g διαλύματος περιέχουν xg διαλυμένης ουσίας
240x = 6000 => x = 25%w/w
γ) για να υπολογίσουμε την περιεκτικότητα %w/v πρέπει να ξέρομε την μάζα της διαλυμένης ουσίας
που περιέχεται σε ορισμένο όγκο διαλύματος
στο διάλυμα μας σε 200ml διαλύματος περιέχονται 60g διαλυμένη ουσία άρα
Έστω y%w/v η περιεκτικότητα του διαλύματος
200 ml διαλύματος περιέχουν 60 g διαλυμένης ουσίας
100ml διαλύματος περιέχουν y g διαλυμένης ουσίας
200y = 6000 => y = 30%w/v
δ)Αν εξατμιστούν 90 g νερού θα μείνουν 240g - 90g = 150g διαλύματος Δ2.
Το διάλυμα αυτό θα περιέχει την ίδια ποσότητα διαλυμένης ουσίας με το αρχικό διάλυμα δηλαδή 60g διαλυμένης ουσίας
Αν το νέο διάλυμα Δ2 έχει περιεκτικότητα ζ%w/w θα ισχύει ότι:
150g διαλύματος περιέχουν 60 g διαλυμένης ουσίας
100 g διαλύματος περιέχουν ζ g διαλυμένης ουσίας
150ζ = 6000 => ζ = 40%w/w