Les dissolucions
En un laboratori d'anàlisi ningú no diu "tira una mica de sal": se'n pesen exactament $2{,}347\ \text{g}$ en una balança de precisió i s'enrasa un matràs fins a una marca gravada al vidre. Aquesta exactitud no és mania de químic: una dissolució mal preparada dona un resultat experimental que no serveix, un medicament mal dosificat o una anàlisi d'aigua que no detecta un contaminant. En aquest apartat tractaràs les dissolucions amb aquest mateix rigor: tres maneres diferents de mesurar quant hi ha dissolt, com passar d'unes a altres, com es preparen de veritat i què passa, exactament, quan es barregen o es dilueixen.
Tres maneres d'expressar la concentració
Si compares l'etiqueta d'un flascó d'alcohol sanitari (70 % vol), un pot d'aigua oxigenada (3 % en massa) i una bossa de sèrum fisiològic (9 g/L), veuràs que tots indiquen quant solut contenen, però fent servir unitats totalment diferents: per què no es mesura la concentració sempre de la mateixa manera?
Una mateixa dissolució es pot descriure de tres maneres diferents, segons quines dues quantitats es comparin. Triar la forma correcta depèn de si el solut és un sòlid, un líquid o un gas, i de quina dada resulta més pràctica de mesurar en cada situació.
Per adobar les plantes del balcó, la Nora dissol $30\ \text{g}$ d'adob soluble en aigua fins a completar $2\ \text{L}$ de dissolució. La concentració en massa es calcula…
Per adobar les plantes del balcó, la Nora dissol $30\ \text{g}$ d'adob soluble en aigua fins a completar $2\ \text{L}$ de dissolució. La concentració en massa es calcula dividint els grams de solut entre els litres de dissolució. Quina és la concentració de l'adob, en $\text{g/L}$?
Per fer gàrgares, en Marcos dissol $5\ \text{g}$ de sal en $95\ \text{g}$ d'aigua. a) Quants grams de dissolució obté en total? b) El percentatge en massa es calcula…
Per fer gàrgares, en Marcos dissol $5\ \text{g}$ de sal en $95\ \text{g}$ d'aigua.
- a) Quants grams de dissolució obté en total?
- b) El percentatge en massa es calcula dividint la massa de solut entre la massa total de dissolució i multiplicant per $100$. Quin és el percentatge en massa de sal?
Un gel hidroalcohòlic casolà es prepara barrejant $30\ \text{mL}$ d'alcohol amb àloe vera fins a completar $150\ \text{mL}$ de gel. El percentatge en volum es calcula…
Un gel hidroalcohòlic casolà es prepara barrejant $30\ \text{mL}$ d'alcohol amb àloe vera fins a completar $150\ \text{mL}$ de gel. El percentatge en volum es calcula dividint el volum de solut entre el volum total de dissolució i multiplicant per $100$. Quin és el percentatge en volum d'alcohol del gel?
Preparar una dissolució al laboratori
Calcular una concentració amb una fórmula és només la meitat de la feina: en un laboratori real cal materialitzar aquest càlcul amb instruments concrets, i cada pas té un nom precís.
Al laboratori prepararàs $250\ \text{mL}$ d'una dissolució fent servir un matràs aforat. Ordena aquests passos, que estan desordenats, i explica cadascun amb les teves…
Al laboratori prepararàs $250\ \text{mL}$ d'una dissolució fent servir un matràs aforat. Ordena aquests passos, que estan desordenats, i explica cadascun amb les teves paraules:
- a) Enrasar amb aigua fins a la marca del coll del matràs.
- b) Pesar el solut a la balança.
- c) Dissoldre el solut en un vas amb una mica d'aigua.
- d) Passar la dissolució al matràs amb l'ajuda d'un embut i completar amb aigua gairebé fins a la marca.
Què significa exactament «enrasar»?
T'encarreguen preparar $500\ \text{mL}$ d'una dissolució de sulfat de coure de $8\ \text{g/L}$. a) Quants grams de sulfat de coure has de pesar? b) Descriu com…
T'encarreguen preparar $500\ \text{mL}$ d'una dissolució de sulfat de coure de $8\ \text{g/L}$.
- a) Quants grams de sulfat de coure has de pesar?
- b) Descriu com prepararies la dissolució al laboratori, anomenant el material que faries servir (balança, vas de precipitats, embut, matràs aforat de $500\ \text{mL}$…) i en quin moment enrases.
Tres companys preparen cadascun $250\ \text{mL}$ d'una dissolució de $10\ \text{g/L}$ pesant $2,5\ \text{g}$ de sal, però cadascun comet un error: a) L'Anna no tara la…
Tres companys preparen cadascun $250\ \text{mL}$ d'una dissolució de $10\ \text{g/L}$ pesant $2,5\ \text{g}$ de sal, però cadascun comet un error:
- a) L'Anna no tara la balança amb el vidre de rellotge, de manera que en realitat pesa menys sal de la que es pensa.
- b) En Bruno enrasa el matràs per sobre de la marca del coll.
- c) La Carla passa la dissolució al matràs però s'oblida de recollir amb una mica d'aigua les restes de sal que queden enganxades al vas.
Per a cada cas, explica en què consisteix l'error i raona si la concentració real de la seva dissolució queda per sobre, per sota o igual que $10\ \text{g/L}$.
La densitat com a pont entre massa i volum
Una garrafa d'àcid clorhídric concentrat comercial indica a l'etiqueta «37 % en massa», però al laboratori no es pesa el líquid: es mesura directament amb una proveta en mil·lilitres; quants grams d'àcid pur estàs vessant realment en cada mil·lilitre de dissolució?
El percentatge en massa compara masses; la concentració en g/L compara una massa amb un volum. Per passar de l'una a l'altra cal una dada que relacioni massa i volum: la densitat de la dissolució.
El percentatge en volum apareix sobretot quan el solut és, ell mateix, un líquid o un gas: l'aire que respires és una dissolució gasosa, amb el nitrogen com a dissolvent (el component majoritari) i l'oxigen, l'argó i altres gasos com a soluts.
L'aire sec és una dissolució de gasos: un $78\ \%$ de nitrogen, un $21\ \%$ d'oxigen i un $1\ \%$ d'argó i altres gasos, en volum. La figura resumeix aquesta composició.…
L'aire sec és una dissolució de gasos: un $78\ \%$ de nitrogen, un $21\ \%$ d'oxigen i un $1\ \%$ d'argó i altres gasos, en volum. La figura resumeix aquesta composició.
- a) Quin és el dissolvent de l'aire? Raona la teva resposta.
- b) Quants litres d'oxigen hi ha, aproximadament, en $10\ \text{L}$ d'aire?
Un desinfectant de superfícies indica a l'etiqueta «alcohol al $70\ \%$ en volum». Quants mil·lilitres d'alcohol conté un pot de $250\ \text{mL}$ d'aquest desinfectant?
Un desinfectant de superfícies indica a l'etiqueta «alcohol al $70\ \%$ en volum». Quants mil·lilitres d'alcohol conté un pot de $250\ \text{mL}$ d'aquest desinfectant?
Una dissolució de sal té una densitat de $1,05\ \text{g/mL}$ i una concentració del $10\ \%$ en massa. a) Quina massa té $1\ \text{L}$ d'aquesta dissolució? b) Quants…
Una dissolució de sal té una densitat de $1,05\ \text{g/mL}$ i una concentració del $10\ \%$ en massa.
- a) Quina massa té $1\ \text{L}$ d'aquesta dissolució?
- b) Quants grams de sal hi ha en aquest litre?
- c) Expressa la concentració en $\text{g/L}$.
- d) És el mateix una dissolució al $10\ \%$ en massa que una de $10\ \text{g/L}$? Raona la resposta amb els resultats anteriors.
Barrejar i diluir dissolucions
En un laboratori gairebé mai no es treballa amb la dissolució tal com ve de fàbrica: cal diluir-la a la concentració que exigeix un protocol, o barrejar diverses dissolucions diferents en un mateix recipient. En tots dos casos, el que sempre es conserva és la massa de solut, mai la concentració.
Per fregar, dilueixes $50\ \text{mL}$ d'un lleixiu de $40\ \text{g/L}$ en aigua fins a completar $2\ \text{L}$ de dissolució. Observa l'esquema de la dilució. a) Quants…
Per fregar, dilueixes $50\ \text{mL}$ d'un lleixiu de $40\ \text{g/L}$ en aigua fins a completar $2\ \text{L}$ de dissolució. Observa l'esquema de la dilució.
- a) Quants grams d'hipoclorit porten aquests $50\ \text{mL}$ de lleixiu?
- b) Quina és la concentració de la dissolució de la galleda, en $\text{g/L}$?
- c) Explica per què la massa d'hipoclorit no canvia en afegir aigua, tot i que la concentració sí.
Barreges en un mateix recipient $200\ \text{mL}$ d'una dissolució de sal de $30\ \text{g/L}$ amb $300\ \text{mL}$ d'una altra dissolució de sal de $10\ \text{g/L}$.…
Barreges en un mateix recipient $200\ \text{mL}$ d'una dissolució de sal de $30\ \text{g/L}$ amb $300\ \text{mL}$ d'una altra dissolució de sal de $10\ \text{g/L}$. Suposa que el volum final és la suma dels dos. L'esquema mostra la barreja.
- a) Quants grams de sal aporta cada dissolució?
- b) Quina és la concentració de la mescla, en $\text{g/L}$?
- c) Per què la concentració final no és $20\ \text{g/L}$, la mitjana de les dues concentracions?
Prepares una dissolució A dissolent $18\ \text{g}$ de sal en aigua fins a completar $300\ \text{mL}$. Després agafes $100\ \text{mL}$ d'A, els tires en un matràs i…
Prepares una dissolució A dissolent $18\ \text{g}$ de sal en aigua fins a completar $300\ \text{mL}$. Després agafes $100\ \text{mL}$ d'A, els tires en un matràs i enrases amb aigua fins a $400\ \text{mL}$: aquesta és la dissolució B.
- a) Calcula la concentració d'A, en $\text{g/L}$.
- b) Quants grams de sal porten els $100\ \text{mL}$ que has agafat d'A?
- c) Calcula la concentració de B a partir d'aquests grams.
- d) Comprova que obtens el mateix amb la fórmula de les dilucions, $c_1\cdot V_1=c_2\cdot V_2$, i explica per què funciona: què es conserva sempre en diluir?