Woda w laboratorium to coś, czego nie da się pominąć. Można ją odparować, rozcieńczyć, dodać do roztworu, ale tym razem skupimy się na zadaniu, które wymaga odparowania tej cennej cieczy. Pytanie brzmi: ile wody musimy odparować, by nasz roztwór o początkowej molarności 0,1 molowego stał się 2 molowy? Zacznijmy naszą przygodę z chemią!
Definicja molowości i zasady rozcieńczania roztworów
Molowość roztworu (lub stężenie molowe) to wielkość, która mówi nam, ile moli substancji rozpuszczonej znajduje się w jednostce objętości roztworu. W tym przypadku mamy roztwór 0,1 molowy. Oznacza to, że w 1 litrze tego roztworu znajduje się 0,1 mola substancji rozpuszczonej. Jeśli więc zaczynamy z 200 cm3 roztworu, w którym stężenie wynosi 0,1 mola, to oznacza, że mamy 0,02 mola substancji rozpuszczonej.
Aby rozcieńczyć lub zagęścić roztwór, zmieniamy jego objętość. W naszym przypadku będziemy musieli odparować pewną ilość wody, aby uzyskać roztwór o molowości 2 molowego, co oznacza, że na tej samej objętości musi się znaleźć 2 mola substancji rozpuszczonej. Zatem nasza „magia” polega na zmniejszeniu objętości roztworu, aby uzyskać pożądane stężenie.
Obliczenia początkowe
Warto zacząć od przypomnienia sobie wzoru na obliczenie molowości: C = n / V, gdzie C to molowość, n to liczba moli substancji rozpuszczonej, a V to objętość roztworu. Początkowo mamy roztwór o objętości 200 cm3 (0,2 litra) i molowości 0,1 mola/litr. Zatem liczba moli substancji w tym roztworze wynosi:
n = C × V = 0,1 mol/l × 0,2 l = 0,02 mola. Zatem w początkowym roztworze mamy 0,02 mola substancji rozpuszczonej. Naszym celem jest przekształcenie tego roztworu w roztwór o molowości 2 moli na litr, więc musimy znaleźć objętość roztworu, w którym będzie 2 mole substancji. Obliczamy to za pomocą wzoru: V = n / C.
Obliczenie wymaganej objętości
Aby uzyskać roztwór 2 molowy, obliczamy objętość, w jakiej muszą się zmieścić nasze 0,02 mola substancji rozpuszczonej. Wzór na objętość roztworu to: V = 0,02 mola / 2 mol/l = 0,01 l, czyli 10 cm3. Oznacza to, że po odparowaniu odpowiedniej ilości wody, objętość roztworu powinna wynieść 10 cm3, aby uzyskać stężenie 2 molowe.
Zatem musimy usunąć wodę z początkowych 200 cm3 roztworu, aż pozostanie tylko 10 cm3. Oznacza to, że musimy odparować: 200 cm3 – 10 cm3 = 190 cm3 wody. W ten sposób uzyskamy roztwór o molowości 2 molowym. Oczywiście, należy pamiętać, że podczas odparowywania woda ucieka, a ilość substancji rozpuszczonej nie zmienia się.
Podsumowanie: Cała chemia w prostych krokach
Wszystkie obliczenia prowadzą nas do jednoznacznego wniosku – aby uzyskać roztwór 2 molowy z początkowego roztworu 0,1 molowego o objętości 200 cm3, wystarczy odparować 190 cm3 wody. Tyle wystarczy, by nasze substancje rozpuszczone mogły „wyjść na prowadzenie” i stanowić 2 mole w litrze roztworu.
Choć na pierwszy rzut oka może się wydawać, że chemia to skomplikowana dziedzina, okazuje się, że w tym przypadku wszystko sprowadza się do prostych obliczeń i zrozumienia, jak działa molowość. Tak więc, odparowując odpowiednią ilość wody, możemy stworzyć dokładnie taki roztwór, jaki sobie wymarzymy. Zatem niech chemia będzie z Tobą!
