Wyznaczanie stężenia roztworu po rozpuszczeniu hydratu w wodzie

Hydraty czyli sole uwodnione pojawiają się między innymi w zadaniach związanych ze stężeniami procentowymi, stężeniami molowymi oraz rozpuszczalnością. Jak rozwiązywać zadania obliczeniowe, w których występuje pojęcie: hydraty? W tym wpisie omówię kolejny typ zadań związany z hydratami. Dotyczy on obliczania stężenia sporządzonego roztworu. Poniżej treść zadania i jego rozwiązanie krok po kroku.

O hydratach pisałem w jednym z poprzednich wpisów. Link znajdziesz tutaj: obliczanie masy hydratu i wody do przygotowania roztworu.

Oblicz stężenie procentowe $Na_2S_2O_3$ w roztworze otrzymanym przez rozpuszczenie $20\ g\ Na_2S_2O_3·5H_2O$ w $0,5\ dm^3$ wody destylowanej.

Rozwiązanie zadania:

Rozwiązanie zadania z obliczaniem stężenia procentowego roztworu otrzymanego w wyniku rozpuszczenia hydratu w wodzie można podzielić na 3 etapy.

Etap 1 – Obliczamy masę wody

Rozwiązanie zadania rozpoczynamy od obliczenia masy wody destylowanej użytej do sporządzenia roztworu. Gęstość wody wynosi, jak pamiętamy,  1 g·cm^-3. Masę wody obliczamy ze wzoru: $m=d·V$. \[m=d·V=1\ g·cm^{-3}·500\ cm^3=500\ g \] Otrzymujemy: $500\ g$

Etap 2 – Obliczamy masę soli bezwodnej

Zanim wykonamy kolejne obliczenia krótkie przypomnienie. Kiedy w wodzie rozpuszczają się sole uwodnione (hydraty), cząsteczki wody wbudowane w sieć krystaliczną soli uwodnionych mieszają się z cząsteczkami wody, która została użyta jako rozpuszczalnik. Po dodaniu do wody hydratu Na₂S₂O₃·5H₂O otrzymamy roztwór Na₂S₂O₃. Obliczamy zatem, ile gramów Na₂S₂O₃ znajduje się w 20 g Na₂S₂O₃·5H₂O. Układamy proporcję, w której używamy mas molowych: soli uwodnionej  Na₂S₂O₃·5H₂O (248 g·mol^-1) i soli bezwodnej Na₂S₂O₃ (158 g·mol^-1). \[248\ g\ Na_2S_2O_3·5H_2O-158\ g\ Na_2S_2O_3 \]\[ 20\ g\ Na_2S_2O_3·5H_2O-x\ g\ Na_2S_2O_3 \] Otrzymujemy: $x=12,74\ g$

Etap 3 – Obliczamy stężenie procentowe roztworu

W ostatnim etapie pozostaje nam już tylko obliczenie stężenia procentowego roztworu. Możemy skorzystać ze wzoru na stężenie procentowe. W liczniku zapisujemy masę SUBSTANCJI. Jest nią bezwodna sól Na₂S₂O₃, której masa w sporządzonym roztworze zgodnie z obliczeniami z etapu 2 wynosi 12,74 g. W mianowniku zapisujemy masę roztworu, na którą składają się: masa rozpuszczalnika (wody) i masa HYDRATU. W mianowniku otrzymujemy zatem: $500\ g+20\ g=520\ g$ \[C_p={{12,74\ g} \over {520\ g}}·100\%=2,45\% \]

Uwaga!

W tym miejscu często pojawiają się błędy. Wiele osób do masy rozpuszczalnika dodaje masę substancji czyli 12,74 g. Jest to błąd, ponieważ w ten sposób pominięta zostaje woda hydratacyjna, która znajduje się w roztworze po dodaniu do rozpuszczalnika hydratu.

Jak nie popełnić błędu?

Tak jak w poprzednim zadaniu dotyczącym hydratów polecam wyobrazić sobie wagę. Na wadze stoi pusta zlewka, w której będziemy sporządzać roztwór. Najpierw wagę tarujemy, waga wskazuje masę zero. Następnie wsypujemy do zlewki 20 g hydratu, waga wskazuje masę 20 g. Dodajemy 500 g wody i jaką masę wskazuje waga?  520 g czy 512,74 g? 🙂

Odpowiedź: Stężenie procentowe Na₂S₂O₃ w roztworze wynosi 2,45%.

Czy macie jakieś pytania albo uwagi? A może zauważyliście literówkę albo błąd? Piszcie w komentarzach.

PS: Dokładne omówienie tego zadania znajdziecie w Zadaniu Dnia #2 na moim kanale na YouTube: