Calcularea pH-ului la care începe sedimentarea unei substanțe greu solubile

Determinarea presiunii de vapori a unei soluții

Calcularea titrului unei soluții pe baza concentrației normale

Determinarea procentului de apă dintr-un cristalohidrat

DETERMINAREA PĂRŢII DE MASĂ A APEI DINTR-UN CRISTALOHIDRAT

        Piatra acră sau piatra de alaun, cum se mai numește sulfatul dublu de potasiu și aluminiu, se găsește în natură sub forma cristalohidratului KAl(SO₄)₂·12H₂O. Determinați partea de masă a apei în cristalohidrat.

Se dă: KAl(SO4)2·12H2O	Rezolvare: Se calculează masa moleculară a substanţei KAl(SO4)2·12H2O: Mr (KAl(SO4)2·12H2O) = Mr(KAl(SO4)2)+ 12Mr(H2O)= 258 + 12·18= 474 Determinăm partea de masă a apei pe baza proporției dintre Mr(cristalohidrat) și masa de apă conținută.
ω(H2O)  = ?

     100%  ....................... 474

     ω(H₂O) .....................12·18 → ω(H₂O)=216·100%/474= 45,57%

                              Răspuns: piatra de alaun conține 45,57 % H₂O.

Calcularea compoziției procentuale a unui aliaj

DETERMINAREA PĂRŢILOR DE MASĂ ALE COMPONENTELOR UNUI AMESTEC/ALIAJ

            Moneda de 50 de bani aflată în  circulație în Republica Moldova este confecționată din oțel placat cu bronz și cântărește 3,1 g. Oțelul este un aliaj ce conține fier și carbon, iar în bronz, componente principale sunt cupru și staniu. Culoarea roșiatică a monedei se datorează cuprului.

Determinați compoziția procentuală a mondei (părțile de masă ale metalelor), dacă s-a determinat că ea conține 2,79 g fier, 37,2 mg de carbon, 189,1 mg cupru și 40,3 mg staniu, restul fiind mici cantități de alte metale.

Se dă: m(Fe)  = 2,79 g m(C)  = 37,2 mg m(Cu)  = 189,1 mg m(Sn)  = 40,3 mg

Rezolvare:  Se calculează procentul din fiecare metal utilizând proporția:         100%  ......................... 3,1 g aliaj         ω(metal) ......................    m(metal) →ω(metal)=m(metal)·100%/ 3,1 g Atenție! Transformăm toate masele substanțelor în grame. ω(Fe) = 2,79 g·100%/ 3,1 g = 90% ω(C) = 0,0372 g·100%/ 3,1 g = 1,2% ω(Cu) = 0,1891 g·100%/ 3,1 g = 6,1% ω(Sn) =  0,0403 g·100%/ 3,1 g = 1,3 %

ω(Fe) -?, ω(C) -? ω(Cu) -?, ω(Sn) -?

  

Răspuns:   Moneda conține 90% fier, 1,2% carbon, 6,1% cupru și 1,3% staniu

Determinarea formulei moleculare pe baza compoziției procentuale (var. 2)

Glicerolul (sau glicerina) este un lichid siropos cu gust dulce, ce se dizolvă ușor în apă și în alcool. Soluțiile de glicerol sunt folosite ca anticongelanți pentru autoturisme, deoarece îngheață la temperaturi scăzute. De exemplu, amestecul format din 8% glicerol și restul apă îngheață la -20,3 °C.

 PROBLEMĂ

Determinați formula chimică a glicerolului dacă în compoziția ei intră 39,13% C, 8,7%H, 52,17% O.

Se dă: ω(C) = 39,13 % ω(H) =   8,7 % ω(O) = 52,17 %	Rezolvare: 1.      Calculăm masa moleculară relativă a substanței: Mr (CaHbOc) = a∙Ar(C) + b∙Ar(H) + c∙Ar(O) =  12·a+b+16·c
CaHbOc-?

2.      Scriem proporția pentru determinarea procentului de C din substanță:

 M_r  .......................................   12·a

       100% ................................ 39,13%   →    M_r = 12a·100% : 39,13% = 30,667·a

3.      M_r  nu poate avea valoare fracționară (deoarece am utilizat valorile rotunjite pentru masele atomice relative), scriem numărul obținut pentru ca fracție și determinăm cea mai mică valoare a lui a, pentru care M_r devine număr întreg:

M_r =30,667·a = 30 ·a → a=3 →  Molecula de glicerol conține 3 atomi de C.

4.      Calculăm masa moleculară relativă a glicerolului:

            M_r = 30,667·3 = 92

5.      Calculăm valoarea lui b utilizând proporția pentru deteminarea procentului de H:

M_r =92 .................................  b

             100% ................................ 8,7 % → b = 92·8,7% : 100%= 8

Molecula glicerolului conține 8 atomi de H.

6.      Calculăm valoarea lui c, utilizând formula de calcul pentru M_r:

M_r (C_aH_bO_c) = 12·a+b+16·c = 12·3+8+16·c =92 →

 16·c = 92 – (12·3+8) = 48  → c = 48:16 =3. Glicerolul conține 3 atomi de O.

Răspuns: Glicerolul are formula chimică C₃H₈O₃.

Determinarea formulei moleculare a unei substanțe, cunoscând compoziția ei procentuală (partea de masă a elementelor componente)

Metoda de rezolvare propusă se adresează elevilor din clasa a VII-a, care nu cunosc noțiunea de „cantitate de substanță”.

PROBLEMĂ:

Adrenalina sau epinefrina este hormonul secretat în stările de stres. Ea pregătește organismul pentru producerea unei cantități mari de energie, ceea ce se resimte prin creșterea frecvenței cardiace și a presiunii sângelui.

Determinați formula chimică a adrenalinei dacă în compoziția ei intră 59,02% C, 7,10 %H, 26,23% O și restul azot.

Se dă: ω(C) = 59,02 %ω(H) =   7,10 %ω(O) = 26,23 %	Rezolvare: Calculăm procentul de azot:    ω(N) = 100% - (59,02% + 7,10% + 26,23 %) = 7,65% Presupunem că masa substanței este 100, astfel masa fiecărui element este egală cu procentul ei.
CaHbNcOd-?

Deoarece într-o moleculă de substanță trebuie să fie cel puțin câte un atom al fiecărui element component, masa fiecărui element din substanță trebuie să fie mai mare sau cel puțn egală cu valoarea masei atomice relative.

Se observă că nu se întâmplă asta pentru azot: 7,65 < 14.

Calculăm ce masă moleculară are substanța dacă ea va un atom de azot:

7,65 ................................ 100

14 ..................................   x → x = 14·100 : 7,65= 183

Calculăm ce mase obținem pentru celelalte elemente, considerând această valoare (183).

pentru C:

 59,02 ................................ 100

y ......................................   183  → y = 59,02·183 : 100= 108

Verificăm dacă 108 este multiplu de 12 (masa atomică relativă a carbonului): 108: 12 = 9, substanța ar putea conține 9 atomi de C.

pentru H:

7,10 ............................... 100

z ..................................   183 → z = 7,10·183 : 100= 12,99 ~ 13, substanța ar putea conține 13 atomi de H.

pentru O:

26,23 ............................. 100

w ..................................  183 → w = 26,23·183 : 100= 48, substanța ar putea conține 3 atomi de O.

Deoarece am obținut numere întregi pentru fiecare element la calcularea numărului de atomi componenți, putem concluziona că formula substanței este: C₉H₁₃NO₃.

Răspuns: Adrenalina are formula chimică C₉H₁₃NO₃.

Notă 

În chimia organică există două feluri de formule care arată compoziția cantitativă a substanței: formula moleculară și formula brută (adică cel mai mic raport atomic al elementelor componente). Această metodă de rezolvare va conduce la formula brută. În cazul adrenalinei cele două formule coincid.

În celelalte cazuri, pentru a găsi formula moleculară e nevoie de informații despre masa moleculară relativă.