Exercicis de substàncies pures i mescles — Física i Química 2n ESO

(a) Fe: un sol tipus d'àtom, element. (b) H₂O: hidrogen i oxigen units, compost. (c) O₂: un sol tipus d'àtom (oxigen), element. (d) CO₂: carboni i oxigen units, compost.

Apliquem c = m/V = 40/5 = 8 g/L.
La concentració és de 8 g/L: 8 grams de sucre per cada litre de dissolució.

En la dissolució de sucre en aigua: el solut és el sucre (n'hi ha menys i es dissol) i el dissolvent és l'aigua (n'hi ha més). L'aigua amb oli és una mescla heterogènia, perquè es distingeixen les dues capes a simple vista (i no és cap dissolució).

Substàncies pures: aigua destil·lada, sal comuna i or pur (tenen una composició fixa i un únic tipus de substància).
Mescles: aire, llet i aigua del mar (contenen diverses substàncies barrejades).

Homogènies (no es distingeixen els components, aspecte uniforme): aigua amb sal i vinagre.
Heterogènies (es distingeixen els components a simple vista): granit, amanida i aigua amb sorra.

Solut: la sal (la que hi ha en menys quantitat i es dissol). Dissolvent: l'aigua.
Massa de la dissolució = massa de solut + massa de dissolvent = 10 + 200 = 210 g.

Concentració = massa de solut / volum de dissolució.
c = 12 $\tfrac{g}{0{,}5}$ L = 24 g/L.
Recorda: el volum és el de la dissolució, no el de l'aigua afegida.

% en volum = (volum de solut / volum de dissolució) · 100.
% = ($\tfrac{20}{250}$) · 100 = 8 %.

Un aliatge és una mescla homogènia de dos o més metalls (o d'un metall amb altres elements).
Exemple: el llautó, fet de coure i zinc. És una mescla (homogènia), no una substància pura.

Vol dir que, a 20 °C, en 100 g d'aigua es poden dissoldre com a màxim 36 g de sal.
Si n'hi afegim més, l'excés no es dissol i queda al fons: la dissolució ja és saturada.

De c = $\tfrac{m}{V}$ aïllem la massa: m = c·V.
m = 15·4 = 60 g.
En 4 L d'aquesta dissolució hi ha 60 g de solut.

Massa total: solut més dissolvent, 15 + 135 = 150 g.
% en massa = (massa de solut / massa total) · 100 = 100·($\tfrac{15}{150}$) = 10 %.
De cada 100 g de dissolució, 10 g són sal.

(a) Filtració (la sorra és un sòlid no dissolt). (b) Decantació (dos líquids que no es barregen). (c) Evaporació (el solut està dissolt i vols recuperar el sòlid). (d) Imant (el ferro és magnètic, el sofre no).

Perquè l'oli i l'aigua no es barregen: formen dues capes separades i es poden decantar abocant la de dalt. En canvi, a l'aigua amb sal la sal està dissolta, no forma cap capa ni cap sòlid a part, així que la decantació no serveix; cal evaporar l'aigua per recuperar la sal.

Primer, el volum en litres: 250 mL = 0,25 L.
Massa de solut = c · V = 30 g/L · 0,25 L = 7,5 g.

m = c · V = 25 g/L · 2 L = 50 g de sal.
Procediment: es pesen 50 g de sal, es dissolen en una mica d'aigua en un matràs aforat i s'afegeix aigua fins a arribar a la marca de 2 L (no s'han d'afegir 2 L d'aigua, sinó completar fins a 2 L de dissolució).

De c = $\tfrac{m}{V}$, tenim V = $\tfrac{m}{c}$.
V = 18 $\tfrac{g}{90}$ $\tfrac{g}{L} = 0{,}2$ L = 200 mL.

Massa de la dissolució = 25 + 175 = 200 g.
% en massa = (25 / 200) · 100 = 12,5 %.
Error típic: dividir entre 175 (només l'aigua) en lloc de la massa total.

Només se'n poden dissoldre 36 g.
Queden sense dissoldre 50 - 36 = 14 g, que es dipositen al fons.
La dissolució és saturada (no admet més solut a aquesta temperatura).

1) Amb un imant se separen les llimadures de ferro.
2) La barreja de sorra i sal es posa en aigua i s'agita: la sal es dissol i la sorra no.
3) Es filtra: la sorra queda al filtre.
4) L'aigua salada que passa pel filtre s'escalfa per evaporar l'aigua i queda la sal.

Oxigen: 50 L · 0,21 = 10,5 L.
Nitrogen: 50 L · 0,78 = 39 L.
Els 0,5 L restants (1 %) són altres gasos, com l'argó.
L'aire és una mescla homogènia de gasos.

No. L'aigua és un compost, no una mescla. La diferència és que per descompondre l'aigua cal una reacció química (per exemple, passar-hi corrent elèctric), no un mètode físic com filtrar o deixar reposar. Una mescla es pot separar sense reacció química; un compost, no.

Perquè la proporció d'àtoms és diferent. CO₂ té 1 carboni i 2 oxígens; CO té 1 carboni i 1 oxigen. En un compost la proporció és fixa: si canvia el nombre de subíndex, és una substància diferent (el CO₂ és el que expirem, el CO és un gas verinós).

La destil·lació. S'escalfa l'aigua del mar: l'aigua s'evapora i la sal es queda al recipient. Després, el vapor d'aigua es refreda i es torna líquid en un altre recipient, ja sense sal. Amb l'evaporació sola perdries l'aigua; la destil·lació la recupera neta.

Massa de sal: 0,1 L · 40 $\tfrac{g}{L} = 4$ g (l'aigua pura no n'afegeix).
Volum final: 100 + 300 = 400 mL = 0,4 L.
Concentració final: 4 $\tfrac{g}{0{,}4}$ L = 10 g/L.
Hem diluït la dissolució: el volum s'ha quadruplicat i la concentració s'ha dividit per 4.

Massa de la dissolució: 500 mL · 1,1 g/mL = 550 g.
Concentració: 55 $\tfrac{g}{0{,}5}$ L = 110 g/L.
% en massa: ($\tfrac{55}{550}$) · 100 = 10 %.
Comprovació: 110 g/L no vol dir 11 %, perquè la dissolució és més densa que l'aigua i 1 L pesa 1100 g.

Fals.
En evaporar-se, només marxa l'aigua (el dissolvent); la sal no s'evapora i es queda dins la dissolució.
La massa de sal es manté, però el volum disminueix i, per tant, la concentració augmenta.

Quantitat màxima en 200 g d'aigua: 36 · 2 = 72 g.
Ja n'hi ha 20 g, així que encara en caben 72 - 20 = 52 g.
Si s'hi afegissin més de 52 g, l'excés quedaria sense dissoldre.

1) Decantació (embut de decantació): l'oli, menys dens, forma una capa a dalt i se separa de la resta.
2) Filtració: l'aigua amb sal passa pel filtre i la sorra, que no es dissol, hi queda.
3) Evaporació (o cristal·lització): s'escalfa l'aigua salada fins que s'evapora i queda la sal.
L'ordre és important: la sal està dissolta i no es pot filtrar, de manera que primer cal treure els components no dissolts. Si es vol recuperar l'aigua, es pot destil·lar en lloc d'evaporar.

L'aigua destil·lada és una substància pura, però no un element, sinó un compost.
Està formada per dos elements diferents (hidrogen i oxigen) combinats en una proporció fixa ($\mathrm{H}_{2}\mathrm{O}$) i es pot descompondre en ells mitjançant una reacció química.
Un element està format per un sol tipus d'àtom.