Μάθημα : Χημεία Β γυμνασίου

2.1 Το νερό στη ζωή μας

Το νερό είναι: 1) θεμελιώδης παράγοντας ζωής  2) το πιο διαδεδομένο υγρό στη φύση 3) κύριο συστατικό των ζωντανών οργανισμών  4) κύριο συστατικό των τροφών και άλλων υλικών.

Τρόποι ανίχνευσης: Η γαλαζόπετρα είναι ένα σύστημα θειικού χαλκός και νερού που έχει χρώμα κυανό. Αν το ζεστάνουμε απομακρύνεται το νερό και μένει ο θειικός χαλκός που είναι λευκός. Αν στο περιβάλλον υπάρχει υγρασία ο θειικός χαλκός δεσμεύει το νερό και δημιουργείται ξανά το σύστημα που αναγνωρίζεται  από το κυανό χρώμα που έχει.

Βίντεο:  Ένυδρα άλατα

Χρήσεις του νερού: 1) Αστική ( το νερό που καταναλώνεται στα σπίτια, στον κήπο, στο πάρκο κτλ.),  2) Βιομηχανική (το νερό που καταναλώνεται στις βιομηχανίες, στο πλύσιμο μηχανημάτων και πρώτων υλών π.χ. ντομάτας, ως συστατικό διαφόρων προϊόντων κτλ.), 3) Γεωργική ( για άρδευση των καλλιεργειών).

2.2 Το νερό ως διαλύτης - Μείγματα

Μείγματα είναι τα περισσότερα υλικά που χρησιμοποιούμε καθημερινά όπως το φαγητό, το γάλα, τα ρούχα, το χαρτί κ.α.

Τα μείγματα  είναι: κάθε σύστημα που προκύπτει από την ανάμειξη 2 ή περισσότερων ουσιών.

 Διαλύματα ονομάζονται τα ομογενή μείγματα και έχουν σε όλη τη μάζα τους σταθερή σύσταση.

Μπορώ να καταλάβω τα συστατικά ενός μείγματος:1) με τις αισθήσεις μας π.χ. δοκιμάζοντας με τη γλώσσα ένα διάλυμα αλατόνερου καταλαβαίνουμε ότι αποτελείται από αλάτι και νερό 2) με την χρήση οργάνων π.χ. φίλτρου.

Ιδιότητες μειγμάτων: 1) Τα συστατικά ενός μείγματος αναμειγνύονται σε οποιαδήποτε αναλογία π.χ. στον καφέ μου μπορώ να βάλω 1 κουταλιά ζάχαρη (μέτριος), 2 κουταλιές  ζάχαρης (γλυκός) ή και 3 ή 4 ή 5 κουταλιές ζάχαρη. 2) τα συστατικά ενός μείγματος διατηρούν πολλές από τις ιδιότητές τους π.χ στο ζαχαρόνερο η ζάχαρη διατηρεί τη γλυκιά γεύση.

2.2.2 Διαλύματα

Τα ομογενή μείγματα δύο ή περισσότερων ουσιών ονομάζονται διαλύματα. Τα διαλύματα έχουν σε όλη τη μάζα τους την ίδια σύσταση π.χ. αλατόνερο, ιδρώτας, ζαχαρόνερο.

Αποτελούνται από: το διαλύτη που βρίσκεται συνήθως σε μεγαλύτερη ποσότητα και τις διαλυμένες ουσίες που αποτελούν τα υπόλοιπα συστατικά.

Διαλυτότητα: είναι η μέγιστη ποσότητα διαλυμένης ουσίας που μπορεί να διαλυθεί σε ορισμένη ποσότητα διαλύτη. Παράδειγμα: σε ορισμένη ποσότητα νερού δεν μπορώ να διαλύσω απεριόριστη ποσότητα ζάχαρης.

Παράγοντες από τους οποίους εξαρτάται η διαλυτότητα:1) από το είδος του διαλύτη π.χ. νερό, οινόπνευμα, 2) το είδος της ουσίας π.χ. ζάχαρη, 3) την θερμοκρασία π.χ. όσο μεγαλύτερη η θερμοκρασία τόσο μεγαλύτερη ποσότητα ζάχαρης μπορεί να διαλύσει ορισμένη ποσότητα νερού.

Το νερό χαρακτηρίζεται παγκόσμιος διαλύτης:1) γιατί είναι φθηνό και 2) διαλύει πολλές ουσίες

2.3.1 Περιεκτικότητα στα εκατό βάρος προς βάρος (% w/w)

Η περιεκτικότητα είναι το ποσοστό που δηλώνει την ποσότητα μίας ουσίας που περιέχεται διαλυμένη σε ένα διάλυμα και μπορεί να εκφραστεί ως επί τοις εκατό (%) βάρος προς βάρος.

H περιεκτικότητα στα εκατό βάρος κατά βάρος (% w/w)εκφράζει τις μονάδες μάζας (συνήθως γραμμάρια) διαλυμένης ουσίας σε 100 μονάδες μάζας(συνήθως γραμμάρια) διαλύματος.

Ας δούμε ένα παράδειγμα.

Στην ετικέτα του παραπάτω κουτιού μπισκότα (διάλυμα) διαβάζουμε τα συστατικά του: σάκχαρα 1,2g (διαλυμένη ουσία) στα 100g μπισκότα (διάλυμα), κτλ.  Αυτό μπορούμε να το εκφράσουμε πιο ολοκληρωμένα  ως περιεκτικότητα 1,2% w/w (w: weight, βάρος), είναι μία συντομογραφία 1,2 g σακχάρων στα   100 g μπισκότα. 

Ας σημειωθεί ότι, τα μπισκότα είναι το ίδια γλυκά αν φας 1 ή  ολόκληρο το κουτί. Δηλαδή, η περιεκτικότητα ζάχαρης είναι σταθερή σε όλη τη μάζα των μπισκότων. Αυτό συμβαίνει με όλα τα διαλύματα αφού έχουν την ίδια σύσταση σε όλη τη μάζα τους.

Όσο μεγαλύτερη είναι η περιεκτικότητα τόσο περισσότερη διαλυμένη ουσία περιέχεται σε συγκριμένη ποσότητα διαλύματος. Έτσι, εκφράσεις όπως "πιο αλμυρό" ή "πιο γλυκό" σημαίνουν ότι περιέχεται περισσότερο αλάτι ή ζάχαρη στη συγκεκριμένη ποσότητα ενός διαλύματος.

Σημείωση:  μπορούμε επίσης να πούμε και 1,2 kg σάκχαρα στα 100Kg μπισκότα δηλαδή με οποιαδήποτε μονάδα μάζας.

Αν πάρουμε τη μισή ποσότητα των μπισκότων, δηλαδή 50 g, είναι εύκολο να καταλάβουμε ότι σε αυτήν περιέχεται η μισή ποσότητα των σακχάρων δηλαδή 0,6g, αλλά η περιεκτικότητα σε ζάχαρη και της μισής ποσότητας εξακολουθεί να είναι 1,2% w/w.

Οι μάζες διαλυμένης ουσίας και διαλύτη σε 100 g  διαλύματος περιεκτικότητας κατά βάρος x% w/w φαίνονται στον παρακάτω πίνακα.

Λυμένες Άσκησεις

1) Τι σημαίνει η έκφραση αλατόνερο 5%w/w; Σημαίνει ότι σε 100g αλατόνερο περιέχονται 5g αλάτι.

2) Πόση είναι η μάζα του διαλύτη (νερό) στο παραπάνω διάλυμα; Διαλύτης= διάλυμα-διαλυμένη ουσία=100 g - 5 g =95g

Για εξάσκηση μπορείτε να κάνετε την  επαναληπτική άσκηση που βρήσκεται στη θέση Ασκήσεις με όνομα Επαναληπτικές ερωτήσεις ασκήσεις στις 2.2-2.3.1

3) Ένα διάλυμα αλατόνερου 600g περιέχει 30g αλάτι.

Α) Να υπολογίσετε την περιεκτικότητα %w/w σε αλάτι του παραπάνω διαλύματος.

Από τα δεδομένα ξέρουμε ότι:      Σε 600g αλατόνερο περιέχονται 30g αλάτι

Και ζητάμε:                                   Στα 100g αλατόνερο θα περιέχονται x; αλάτι

Κάνουμε χιαστί την αναλογία:

600g∙x=100g∙30g      άρα    600∙x=3000 g άρα   x=3000g/600=5g

Επομένως το διάλυμα έχει περιεκτικότητα 5% w/w σε αλάτι.

Συμπύκνωση διαλύματος

Β) Παίρνουμε 300 g από το παραπάνω διάλυμα που περιέχει 15g αλάτι και το θερμαίνουμε μέχρι το διάλυμα αλατόνερου να μείνει 200 g.

•  Το νέο διάλυμα θα έχει περιεκτικότητα :

          α) μικρότερη από 5% w/w

          β) μεγαλύτερη από 5% w/w

          γ) ίση με 5% w/w

Η σωστή απάντηση είναι η β γιατί στα 200 g αλατόνερου θα περιέχεται το αλάτι που είχε στα 300 g, αφού με τη θέρμανση έφυγε μόνο το νερό από το διάλυμα.

•   Πόση είναι η περιεκτικότητα του διαλύματος μετά τη θέρμανση;

Αφού η ποσότητα του αλατιού δεν αλλάζει είναι δεδομένο ότι και στα 200g αλατόνερο το αλάτι θα είναι 15 g.

Από τα δεδομένα ξέρουμε ότι:      Σε 200g αλατόνερο περιέχονται 15g αλάτι

Και ζητάμε                                 Στα 100g αλατόνερο θα περιέχονται x; αλάτι

Κάνουμε χιαστί την αναλογία:

200g∙x=100g∙15g      άρα    200∙x=1500 g άρα   x=1500g/200=7,5g

Επομένως το διάλυμα έχει περιεκτικότητα 7,5% w/w σε αλάτι.

Αραίωση διαλύματος

Γ) Παίρνουμε 100 g από το αρχικό διάλυμα (περιεκτικότητας 5% w/w σε αλάτι) οπότε αυτό το διάλυμα θα περιέχει 5g αλάτι. Σε αυτό το διάλυμα προσθέτουμε 100 g νερού οπότε όλο το διάλυμα γίνεται 200 g.

•   Το νέο διάλυμα θα έχει περιεκτικότητα :

          α) μικρότερη από 5% w/w

          β) μεγαλύτερη από 5% w/w

          γ) ίση με 5% w/w

Η σωστή απάντηση είναι η α γιατί στα 200 g αλατόνερου θα περιέχεται το αλάτι που είχε στα 100 g, αφού με τη προσθήκη νερού αραίωσε το διάλυμα.

• Πόση είναι η περιεκτικότητα του διαλύματος μετά την προσθήκη του νερού;

Αφού η ποσότητα του αλατιού δεν αλλάζει είναι δεδομένο ότι και στα 200g αλατόνερο το αλάτι θα είναι 5 g δηλαδή όσο υπήρχε και στα 100 g αλατόνερο.

Από τα δεδομένα ξέρουμε ότι:      Σε 200g αλατόνερο περιέχονται 5g αλάτι

Και ζητάμε                                 Στα 100g αλατόνερο θα περιέχονται x; αλάτι

Κάνουμε χιαστί την αναλογία:

200g∙x=100g∙5g      άρα    200∙x=500 g άρα   x=500g/200=2,5g

Επομένως το διάλυμα έχει περιεκτικότητα 2,5% w/w σε αλάτι.

Για την επανάληψη σας μπορείτε να κάνετε τις ερωτήσεις  που βρίσκονται στο φάκελο Ασκήσεις 

Επαναληπτικές ερωτήσεις ασκήσεις στις 2.2-2.3.1