Hai să intrăm adânc în acest subiect! Este fundamentul tuturor calculelor chimice din liceu. Dacă stăpânești bine acești trei piloni, vei rezolva cu ușurință problemele de la Bacalaureat. Mergem pas cu pas, cu terminologia corectă și cu justificarea fiecărui pas.
• --
Vrem să înțelegem trei concepte legate între ele:
1. Masa molară M — cât cântărește un mol dintr-o substanță (g/mol).
2. Molul n — unitatea de măsură a cantității de substanță (câte particule avem).
3. Compoziția procentuală — ce procent din masa substanței reprezintă fiecare element.
Toate trei se bazează pe formula chimică a substanței. Deci primul pas este mereu: citește corect formula!
• --
O formulă precum \mathrm{H_2SO_4} ne spune:
• Ce elemente conține: hidrogen (H), sulf (S), oxigen (O).
• Câți atomi din fiecare: 2 H, 1 S, 4 O.
• ��️ Atenție la indici! Indicele se referă doar la simbolul dinaintea lui, nu la toată formula. În \mathrm{Ca(OH)_2} , paranteza înmulțește tot ce e înăuntru: avem 1 Ca, 2 O și 2 H.
O găsești în Sistemul Periodic. Este un număr fără unitate de măsură (adimensional). Exemple uzuale:
| Element | A_r |
|---|---|
| H | 1 |
| C | 12 |
| N | 14 |
| O | 16 |
| Na | 23 |
| S | 32 |
| Cl | 35,5 |
| Ca | 40 |
| Fe | 56 |
| Cu | 64 |
N_A = 6{,}022 \times 10^{23}\ \text{particule/mol}
Este „puntea” dintre lumea microscopică (atomi, molecule) și cea macroscopică (grame pe care le cântărești).
• --
Toate calculele se învârt în jurul unei singure formule-cheie:
\boxed{\,n = \dfrac{m}{M}\,}
unde:
• n = numărul de moli (mol)
• m = masa substanței (g)
• M = masa molară (g/mol)
De ce funcționează? Pentru că masa molară ne spune „cât cântărește un mol”. Dacă avem m grame, împărțind la „greutatea unui mol” aflăm câți moli avem. E ca și cum ai spune: dacă o cutie cântărește 5 kg, atunci 20 kg înseamnă 4 cutii.
De aici derivă și:
n = \dfrac{N}{N_A} \qquad \text{(numărul de particule)}
• --
Regula: Adunăm masele atomice ale tuturor atomilor din formulă, ținând cont de indici.
Exemplu — acidul sulfuric \mathrm{H_2SO_4} :
M_{\mathrm{H_2SO_4}} = 2 \cdot A_r(\mathrm{H}) + 1 \cdot A_r(\mathrm{S}) + 4 \cdot A_r(\mathrm{O})
M_{\mathrm{H_2SO_4}} = 2 \cdot 1 + 1 \cdot 32 + 4 \cdot 16 = 2 + 32 + 64 = \boxed{98\ \text{g/mol}}
Justificare: Fiecare atom contribuie cu masa lui. Indicele ne spune de câte ori luăm masa respectivă.
• --
Exemplu: Câți moli sunt în 245\ \text{g} de \mathrm{H_2SO_4} ?
n = \dfrac{m}{M} = \dfrac{245\ \text{g}}{98\ \text{g/mol}} = \boxed{2{,}5\ \text{mol}}
Verificare dimensională: \dfrac{\text{g}}{\text{g/mol}} = \text{mol} ✅ — unitățile se simplifică corect.
Câți atomi de oxigen avem? Un mol de \mathrm{H_2SO_4} conține 4 moli de atomi O. Deci 2,5 moli substanță conțin 2{,}5 \cdot 4 = 10\ \text{mol O} , adică:
N_{\mathrm{O}} = 10 \cdot 6{,}022 \times 10^{23} = 6{,}022 \times 10^{24}\ \text{atomi O}
• --
Regula: Pentru fiecare element, împărțim masa totală a elementului din formulă la masa molară a substanței, apoi înmulțim cu 100.
\%E = \dfrac{\text{masa elementului din formulă}}{M_{\text{substanță}}} \cdot 100
Exemplu — \mathrm{H_2SO_4} , cu M = 98\ \text{g/mol} :
\%H = \dfrac{2 \cdot 1}{98} \cdot 100 = \dfrac{2}{98} \cdot 100 = 2{,}04\%
\%S = \dfrac{32}{98} \cdot 100 = 32{,}65\%
\%O = \dfrac{4 \cdot 16}{98} \cdot 100 = \dfrac{64}{98} \cdot 100 = 65{,}31\%
Verificare obligatorie (suma trebuie să fie 100%):
2{,}04 + 32{,}65 + 65{,}31 = 100{,}00\% \quad ✅
• --
Să presupunem că avem 500\ \text{g} de \mathrm{CaCO_3} . Aflăm masa molară, numărul de moli și compoziția procentuală.
a) Masa molară:
M_{\mathrm{CaCO_3}} = 40 + 12 + 3 \cdot 16 = 40 + 12 + 48 = \boxed{100\ \text{g/mol}}
b) Numărul de moli:
n = \dfrac{500}{100} = \boxed{5\ \text{mol}}
c) Compoziția procentuală:
\%Ca = \dfrac{40}{100} \cdot 100 = 40\%
\%C = \dfrac{12}{100} \cdot 100 = 12\%
\%O = \dfrac{48}{100} \cdot 100 = 48\%
Verificare: 40 + 12 + 48 = 100\% ✅
• --
Concentrația molară este unul dintre cele mai frecvente tipuri de probleme la Bacalaureat și folosește direct noțiunea de mol:
\boxed{\,C_M = \dfrac{n}{V_s}\,}
unde V_s este volumul soluției, exprimat în litri (L).
Exemplu: Se dizolvă 49\ \text{g} de \mathrm{H_2SO_4} în apă, obținând 500\ \text{mL} de soluție. Care este concentrația molară?
Pasul 1 — moli:
n = \dfrac{49}{98} = 0{,}5\ \text{mol}
Pasul 2 — volum în litri:
V_s = 500\ \text{mL} = 0{,}5\ \text{L}
Pasul 3 — concentrația molară:
C_M = \dfrac{0{,}5}{0{,}5} = \boxed{1\ \text{mol/L}}
• --
• --
1. Uiți indicii — în \mathrm{H_2O} , H are indicele 2, nu 1. Soluție: recitește formula înainte de a calcula.
2. Confuzi masa atomică cu masa molară — prima e adimensională, a doua are unitatea g/mol. Soluție: scrie mereu unitățile.
3. Nu transformi mL în L la concentrația molară. Soluție: 1\ \text{L} = 1000\ \text{mL} .
4. Nu verifici suma procentelor — trebuie să dea 100%. Soluție: adună-le la final.
• --
1. Calculează masa molară a glucozei \mathrm{C_6H_{12}O_6} . Apoi află câți moli sunt în 90\ \text{g} de glucoză și ce procent de oxigen conține.
Indiciu: A_r(\mathrm{C})=12 , A_r(\mathrm{H})=1 , A_r(\mathrm{O})=16 . Pentru procent, folosește masa totală a oxigenului ( 6 \cdot 16 ) împărțită la masa molară.
2. Ce concentrație molară are o soluție obținută prin dizolvarea a 5{,}85\ \text{g} de \mathrm{NaCl} în apă până la 250\ \text{mL} de soluție?
Indiciu: M_{\mathrm{NaCl}} = 23 + 35{,}5 = 58{,}5\ \text{g/mol} . Calculează n , transformă volumul în litri, apoi aplică C_M = n / V_s .
• --
💪 Încurajare: Aceste calcule par multe, dar toate se reduc la trei formule ( M , n = m/M , \%E ) și la citirea corectă a formulei chimice. Exersează pe 3-4 substanțe diferite și vei vedea că devine automatism! Poți aprofunda în lecțiile EduBro despre soluții (concentrații procentuale, molare, diluții) pentru a lega molul de concentrații — un pas esențial pentru Bacalaureat.