Fişa de lucru prof. Ivasuc Melinda

Cristalohidrați

Substanțele solide cristaline capabile să fixeze un anumit număr de molecule de apă și care au o compoziție chimică definită se numesc cristalohidrați .

Apa conținută de cristalohidrați se numește apă de cristalizare ; moleculele de apă sunt legate coordinativ de ionii sării.Numărul moleculelor de apă conținute de unii cristalohidrați variază în funcție de natura sării.

Printre cei mai cunoscuți cristalohidrați se află:CuSO4 • 5 H2O (piatră vânătă),CaSO4 • 2 H2O (ghips),Na 2CO3 • 10 H2O (sodă de rufe),CaSO4 • 1/2 H2O (ipsos),MgSO4 • 7 H2O (sare amară),KAl(SO4)2 • 12 H2O (alaun sau sare acră),FeSO4 • 7 H2O (calaican) Cei mai mulți cristalohidrați provin din săruri. În cristalohidrați, moleculele de apă pot fi reținute de anioni, de cationi sau pot ocupa anumite poziții în rețeaua cristalină.

Prin încălzire, cristalohidrații pierd apa de cristalizare. În urma deshidratarii cristalohidraților se obțin substanțe anhidre.

În unele cazuri, deshidratarea cristalohidraților este însoțita de modificarea culorii. Lăsați în vase deschise și fără să fie încalziți, unii cristalohidrați pierd o parte din apa de cristalizare. Astfel de substanțe se numesc eflorescente .De exemplu soda de rufe (Na2CO3 • 10 H2O), lăsată în vase deschise , pierde în timp o parte din apa de cristalizare și se transformă într-o pulbere fină albă.

Unele substanțe, ca de exemplu: NaOH, CaCl2, AlCl3, FeCl3, CrCl3 absorb vaporii de apă din atmosferă și se umezesc. Astfel de substanțe se numesc substanțe hidroscopice. Dacă nu sunt păstrate în vase bine închise, absorb atât de multă apă, încât se dizolvă în ea.

Substanțele hidroscopice sunt utilizate pentru a obține o atmosferă uscată în unele recipiente.

În exsicator se poate obține o atmosferă lipsita de vapori de apă, daca se pune pe fundul exsicatorului o substanță hidroscopică, de exemplu CaCl2 anhidru.

1

Fişa de lucru prof. Ivasuc Melinda

Rezolvarea unor probleme cu cristalohidrați

Determinarea formulei unui cristalohidrat

Aplicația 1. 125 g de sulfat de cupru pierde la calcinare 45 g de apă . Care este formula cristalohidratului ?

REZOLVARE

Se folosesc masele molare :

MCuSO4 = 160 g / mol și MH2 O =18 g /mol

a) Se calculează masa sării anhidre : 125 g CuSO4 • nH2O – 45 g H2O = 80 g CuSO4 anhidru

b) Se află câtă apă corespunde unui mol de CuSO4

80 g CuSO4........................45 g H2O

160 g CuSO4.......................x

X = 90 g H2O

c) Se află numărul de moli de apă

n =

mM

=9018 = 5 moli de apă

Formula cristalohidratului este : CuSO4 5 H2O (piatră vânătă) – se prezintă sub formă de cristale albastre. În agricultură se folosește alături de oxid de calciu la prepararea unei soluții numită zeamă bordeleză cu care se stropesc vița de vie și unele plante, pentru a le feri de acțiunea dăunătorilor. În electrotehnică soluțiile de piatră de vânătă își găsesc aplicații la acoperirea metalelor cu cupru (cuprare)

Aplicația 2. Calculați numărul de moli de apă corespunzător cristalohidratului MgSO4 •x H2O, care conține 51,22% apă .

REZOLVARE

MMgSO4 • x H2O =( 120 +18 x) g cristalohidrat

100 g cristalohidrat...................................51,22 g apă

(120 + 18 x ) g cristalohidrat......................18 x g apă

Se calculează valoarea lui x

(120 +18 x) 51,22 = 100 18 x x = 7 Formula cristalohidratului este : MgSO4 •7 H2O ( sare amară ) – este folosit ca purgativ, în medicină. În agricultură se adaugă la unele îngrășăminte chimice.

2

Fişa de lucru prof. Ivasuc Melinda

Aplicația 3.Prin încălzirea a 27,8 sulfat feros hidratat se obțin 12,6 g vapori de apă. Determinați formula cristalohidratului și procentul de apă de cristalizare .

REZOLVARE

27,8 g 12,6 g

FeSO4 • x H2O FeSO4 + x H2O

( 152 + 18 x) g 18 x g

(152 + 18 x) 12,6 = 27,8 18 x x = 7 moli de apă

Formula cristalohidratului este FeSO4 • 7 H2O ( calaican)

M calaican = 152 g FeSO4 + 126 g H2O = 278 g

278 g hidrat.....................126 g apă

100 g hidrat.....................y

Y = 45,32 % apă de cristalizare

Concentrația soluțiilor de cristalohidrați

O soluție se poate obține prin :

1. Dizolvarea unei substanțe în apă (fenomen fizic)

ms = md + mapă

Substanța care se dizolvă în apă este:

A ) o substanță anhidră (fără apă)

md = masă de substanță anhidră

B ) un cristalohidrat

mapă(solvent) = mapă în care se face dizolvarea(adăugată) + mapă de cristalizare

ms = mcristalohidrat + mapă adăugată

2. Introducerea unei substanțe în apă (substanța reacționează cu apa) ;(fenomen chimic)

ms = mreactant + mapă introdusă

ms = md(produs de reacție) + mapă introdusă – mapă consumată în reacție

Exemplu : Într-un cristalizator ce conține 75 g apă , se introduc 1,5 g Na. Ce concentrație procentuală are soluția obținută ?

Rezolvare:

3

Fişa de lucru prof. Ivasuc Melinda

2•23g 2•18g 2•40g

2Na + 2H2O 2NaOH + H2

1,5g x y

X = 1,173 g H2O consumată

Y = 2,6 g NaOH format ( md soluției)

ms = md + mapă existentă în cristalizator – mapă consumată în reacție = 2,6 g+ 75 – 1,173g = = 76,427g soluție

C% =

md

m s

⋅100 c % =

2,676 ,427 • 100 = 3,4 %

Aplicația 4 . Să se calculeze în ce cantitate de apă trebuie dizolvate 27,8 g FeSO4 • 7 H2O (calaican) pentru a obține o soluție cu c% = 8%

REZOLVARE

M FeSO4 • 7H 2O = 278 g / mol 278 g FeSO4 • 7 H2O............................152 g FeSO4 anhidru.....................125 g H2O

27,8 g FeSO4 • 7 H2O.............................X g FeSO4 anhidru......................... Y g H2O

X = 15,2 g FeSO4 pur (anhidru)

Y = 12,6 g H2O

C% =

md

m s

⋅100

md = 15,2 g și c % = 8 %

ms =

md⋅100c =

15 ,2⋅1008 = 190 g soluție de concentrație 8 %

Metoda I

mapă necesară preparării soluției = 190 – 27,8 = 162,2 g

Metoda II

mapă adăugată = mapă din soluție – mapă din cristalohidrat = (190 – 15,2 ) – 12.6 = 162,2 g

FeSO4 • 7 H2O ( calaican) sunt cristale de culoare verzuie solubile în apă. În aer cristalele se oxidează trecând în sulfat feric. Se folosește învopsitorie ca fixator de culoare (mordant), la fabricarea cernelii, la conservarea lemnului și în agricultură la distrugerea buruienilor .

4

Fişa de lucru prof. Ivasuc Melinda

Aplicația 5.Calculați concentrația procentuală a unei soluții obținute prin dizolvarea a 4,74 g de piatră acră KAl(SO4)2 • 12 H2O în 200 g apă.

M KAl(SO4 )2 • 7H 2O = 474 g / mol 474 g KAl(SO4 )2 • 7H 2O...........................258 g KAl(SO4 )2 sare anhidră

4, 74 g KAl(SO4 )2 • 7H 2O............................x

X = 2,58 g KAl(SO4 )2 care este md soluției (deci masa de substanță dizolvată este reprezentată de masa de sare anhidră – care nu conține apa de cristalizare-)

ms = 4,74 g cristalohidrat dizolvat + 200g apă de dizolvare = 204,74 g soluție

C% =

md

m s

⋅100 C% =

2 ,58204 ,74 • 100 = 1,26 %

Aplicația 6 .Ce cantitate de H2SO4 de c = 30 % reacționează cu 143 g de Na2CO3• 10 H2O ?

REZOLVARE :

M Na2CO3 =106 g /mol

M Na2CO3 •10H2O = 106 +10 •18 = 286 g /mol

286 g Na2CO3 •10H2O......................................106 g Na2CO3

143 g Na2CO3 •10H2O........................................x

X = 53 g Na2CO3 anhidru

106 g 98 g

Na2CO3 + H2SO4 Na2SO4 + CO2 + H2O

53 g y

Y = 49 g H2SO4 pur = md

C% =

md

m s

⋅100 ms =

md⋅100c% =

49⋅10030 = 163,3 g H2SO4 de c % = 30 %

Na2CO3 •10H2O (soda de rufe cristalizată) se prezintă sub formă de cristale albe. La temperatură obișnuită pierde apa de cristalizare (eflorescență), devenind o pulbere fină.

5