Care este concentrația K' (Ak =39,09 ), în g/L, a unei soluții obținute prin amestecarea a 150 mL KI 0,25 M cu 300 mL K2SO4 0,5M? Calculați tăria ionică a acestei soluții.
Răspunsuri la întrebare
Răspuns: Varianta de rezolvare propusă este:
Tăria ionică a unei soluții apoase de electroliți, I (sau niu, în unele cărți), se calculează cu relația lui Lewis (Chimie Analitică, Chimie Fizică, Chimie Anorganică):
I = 1/2∑ Ci. z²i, i=are valori de la 1 la n
unde:
I= tăria ionică a soluției
Ci= concentrația molară a ionilor, i, din soluție (mol/L sau M)
zi=sarcina electrică a ionilor, i, de exemplu : +1, -1,-2, +3...
Ci.zi= produsul dintre concentrația molară a ionului i și sarcina lui electrică
i=o notație pentru ionul, provenit din disociația electrolitică a substanței dizolvate din soluția apoasă
Tăria ionică a soluției ajută la calcularea concentrației molare efective( reale) a soluției apoase de electrolit, care se numește activitate. Ea nu depinde de natura ionului.
Rezolvare problemă:
a) Concentrația ionului K⁺ (g/L) din soluția finală, după amestecarea celor două soluții de KI și K₂SO₄ , de concentrații molare și volume diferite=?
C K⁺ g/L = m K⁺ (g) / Vs f (L)
unde:
C K⁺ = concentrația finală a soluției în ioni de K⁺ ( g la 1 L soluție finală)
m K⁺ = masa finală de ioni de K⁺ din soluție (g)
m K⁺ = m1 (masa de ioni K⁺)/ soluția de KI + m2 (masa de ioni K⁺)/ soluția de K₂SO₄
masa, g, = n moli substanță . Masa moleculară a substanței
Vs f= volum final soluție (L)
Vsf = V1 ( volum soluție KI) + V2 (volum soluție K₂SO₄)
Nu știm și vom calcula: m1, m2, m, Vsf, C g/L de K⁺
Calcule:
a1) m1 de K⁺ din V1=150 mL soluție KI, C M1 = 0,25 M = ?
Se calculează astfel:
n1 moli KI = C M KI . V1= 0,25 (mol/L) .0,150 L=0,0375 moli KI
KI aq disociază = K⁺aq + I⁻aq
1mol KI = 1 mol ion K⁺ = 1mol ion I⁻
⇒0,0375 moli KI = n1 = 0,0375 moli ioni K (+) = 0,0375 moli ioni I(-)
m1 K⁺ = n1 moli K⁺. A K = 0,0375 mol.39,09 g/mol atom
a2) m2 de K⁺ din: V2= 300 mL soluție K₂SO₄, C M 2= 0,5 M
Se calculează astfel:
n2 moli K₂SO₄ = C M 2. V2= 0,5 mol/L . 0,3 L=0,15 moli
K₂SO₄ disociază în soluția apoasă:
K₂SO₄aq = 2K⁺ aq + SO₄²⁻ aq
1mol.............2 moli ioni K⁺.....1 mol SO₄²⁻
⇒0,15 moli K₂SO₄ = n2= 2.0,15 moli ioni K⁺ = 0,15 moli SO₄²⁻
m2 K⁺ = n2.M K = 0,30 moli K⁺.39,09 g/mol= 0,30.39,09 g
a3) mt de K⁺= ?, g; V f soluție = ? mL
mt K⁺ = m1+m2 = 39,09 (0,0375 + 0,30)=39,09.0,3375=13,1928 g K⁺ aprox= 13,193 g
Vf soluție = 150 mL + 300 mL = 450 mL = 0,450 L
a4) C K⁺ din 1 L soluție finală (g/L)=? Fie cu regula de trei simplă, fie cu relația matematică dedusă din ea:
dacă 0,450 L soluție ..................conțin......13,193 g ioni K⁺
atunci 1 L soluție......................va conține..... C K⁺
C K ⁺ = 13,193 g .1/ 0,450=29, 3175, aprox. 29,318 g K⁺ / L
R: aprox. 29,318 g/L de ioni K(+)
b) Tăria ionică a soluției finale, I, =?
Aplicăm relația de calcul pentru I, la soluția noastră, în care există ionii : K⁺, I⁻, SO₄²⁺. Se neglijează aportul ionilor din autoprotoliza apei, fiindcă sunt concentrații molare foarte mici, față de concentrațiile molare ale ionilor.
Deci:
I = 1/2 ( C M K⁺ (+1)² + C M I⁻ (-1)² + C M K⁺ (+1)² + C M SO₄²⁻ . (-2)²)
I = 1/2 ( CM total K⁺ . (+1)² + C M I⁻ (-1)² + C M SO₄²⁻ . (-2)²).
Nu știm și vom calcula C M la ionii din relația matematică.
C M = md / M .Vs = n moli d/ Vs ( mol/L)
Volumul soluției= Vs= 450 mL =0,450 L
b1)C M total K ⁺ ( mol/ L ) =m K⁺ total / A K⁺. Vs
C M total K⁺ = 13,913 g / 39 g/mol.0,450=0,793 M de ioni K⁺
b2) C M I⁻ = n moli I⁻ / Vs
dar n moli I⁻= n moli KI disociat = 0,0375 moli
Vs = V f=0,450 L
C M I⁻ = 0,0375 moli/0,450 L=0,083 M de ioni I⁻
b3) C M SO₄²⁻ = n moli SO₄²⁻ / Vs
dar: n moli SO₄²⁻ = n moli K₂SO₄ care disociază=0,15 moli
Vs=0,450 L
C M SO₄²⁻ = 0,15 moli/0,450=0,333 M de ioni SO₄²⁻
b4) Introducem toate aceste valori în I și calculăm:
I = 1/2 ( 0,793. (+1)² + 0,083 . (-1)² + 0,333 . (-2)²)=1/2( 0,793+0,083+1,332)
I = 1/2( 2,208)=1,104
R : I= 1,104
Am lucrat cu 3 zecimale și am rotunjit!
Explicație: