www.didactic.ro

[catalinbalan]

Regula dreptunghiului e din ce in ce mai rar folosita pentru ca nu sunt multi cei care stiu sa o foloseasca la adevarata ei valoare . Eu am folosit-o in sute de probleme ( e drept ca acum 25 ani ) si as vrea sa va arat cateva modele de folosire a ei .

De ce se numeste asa? Pentru ca se deseneaza un dreptunghi cu diagonalele lui . . Ce treaba are acest fapt cu chimia? Sincer , niciuna .Este un truc matematic de a rezolva mai usor anumite tipuri de probleme de amestecuri . Inainte de toate sa trecem la a desena ce am spus...

-------------------------
I \ / I Nu arata prea frumos dar sunt sigur ca i-l
I \ \ I puteti desena voi pe caiet cu mult mai bine.
I / \ I
-------------------------

Vedeti probabil ca am lasat spatii la colturi si la intersectia diagonalelor . Acolo vom avea :

concentratia initiala solutie/component 1 ------- idem solutie/component 2

concentratia finala amestec

numar parti sol/comp 1 --------------- numar parti sol/comp 2


Dupa cum ati ghicit concentratia finala amestec se afla la intersectia diagonalelor .Pentru suplimentarea intelegerii trebuie specificat la ce se refera partile . Ele difera de la un tip de concentratie la alta . Daca concentratiile sunt volumice partile sunt parti de volum , daca concentratiile sunt masice partile sunt partii de masa , etc . Nu trebuie sa va opriti aici , algoritmul dreptunghiului "suporta" multe . De exemplu suporta concentratii 0 (apa) sau 130%(cazul oleumului) . In locul concentratiilor se poate gasi o modalitate de a se lucra cu densitati(asta ar fi interesant sa incercati sa o dezvoltati singuri ). De asemeni se poate folosi in cazul unui numar finit de solutii(mai mare egal cu 2) . Pentru mai multe solutii folosim centrul dreptunghiului ca si colt de sus pentru dreptunghiul imediat urmator . Oriunde unde nu se stie ce valoare se pune se va pune o necunoscuta cat mai aproape ca reprezentare de datele problemei. ( de exemplu daca avem un amestec intre o solutie de concentratie necunoscuta si alta de 4 ori mai concentrata pe colturi se va trece x si 4x ).

Totul este frumos dar cum aflu ce ma intereseaza si cum folosesc sau stiu ca trebuie sa folosesc aceasta regula ?

Raspuns : daca este vorba de un amestec de lichide sau solide in topitura atunci mai mult ca probabil ca este indicat sa o folosesc . regula dreptunghiului se muleaza pe orice tip de concentratie cu conditia ca aceste concentratii sa fie de acelasi tip intre ele , adica in colturi pot pune numai conc . proc masice sau conc procentuale volumice sau concentratii normale sau molare sau titru sau molale sau de care va mai vine in minte. pentru simplitate sa ne oprim la aceste tipuri de concentratii si sa nu uitam ca este valabil si pentru amestecuri de solide in topitura , bineinteles din motive fizice - amestecul nu-si modifica masa sau volumul . Partile se vor referi ca parti volumice sau masice sau molare functie de tipul de concentratii alese tinandu-se cont de unitatile de masura (sa fie de acelasi tip) . Am subliniat acest fapt deoarece aici se greseste foarte des .Cu ceva exercitiu veti vedea ca devine din ce in ce mai simpla folosirea acestei reguli.

Exemplu : ce volum de apa este necesar sa se adauge la 30 ml solutie H2SO4 3N pentru a se ajunge la o solutie de 1N ?
Necunoscuta este volumul de apa = x
Concentratia de acid in apa pura este 0 deci la un capat avem 0 la celalalt avem 3 . Vrem sa ajungem la 1N deci punem la mijloc 1 .

0 --------- 3
> 1< Acum scadem pe diagonala din valoarea mai mare
2 ---------- 1 valoarea mai mica , obtinand valorile alaturate . cum 2 este sub 0 de la apa si 1 este sub 3-ul de la acid vom avea 2 parti de apa la o parte de acid , bineinteles parti volumice .
Cum avem
30 ml de acid reprezentand 1 parte
x ml apa ---------------------2 parti
x=2x30/1=60 ml apa

Am previzualizat si am observat ca spatiile din desenele mele au fost inlaturate .
Voi mai adauga probleme mai tarziu dar as dori sa veniti si voi cu ele .
Am incercat o extindere si la gaze utilizand presiunile partiale dar in acest caz regula dreptunghiului poate fi folosita numai in conditii speciale. Ar fi interesant sa gasiti care sunt aceste conditii in care se poate gasi . (problema de "10") . Cel putin eu v-as da media 10 daca ati gasi aceste conditii si modalitatea optima de folosire in acest caz .

[victor_91]

Foarte bine ca ati postat acest "mod de lucru" cu regula dreptunghiului. Intr-adevar este eficienta, eu am lucrat si lucrez foarte des cu ea!!!

[victor_91]

O carte foarte buna care are multe probleme ce se pot rezolva cu regula dreptunghiului este Exercitii si probleme din Chimie solutiilor apoase de Z. Berinde, N. Predoiu, C. Drinkal

[victor_91]

Sa va arat si eu o problema de organica in care aplicam si regula dreptunghiului:

Pentru sulfonarea toluenului se foloseşte H2SO4 98% în exces. Ştiind că numai 40% H2SO4 reacţionează şi că s-a obţinut 1720g produs de reacţie să se calculeze masa de H2SO4 luată în lucru şi masa de oleum ce conţine 20% SO3 liber, necesar pentru a-l face reutilizabil în condiţiile sulfonării de mai sus

Desigur problema nu se rezumă doar la aplicarea regulei dreptunghiului.
Ecuaţia reacţiei chimice:
C6H5-CH3 + H2SO4 ---> C6H4(CH3)(SO3H) + H2O (amestec orto şi para)

Daca s-au obţinut 1720g produs de reacţie putem calcula:
- masa de H2SO4 consumat: 980g H2SO4 (Masa moleculara C6H4(CH3)(SO3H) este 172 iar a H2SO4 98g)
- masa de apa obţinută din reacţie: 180g H2O

Stiind ca doar 40% H2SO4 a reactionat putem calcula masa de H2SO4 totala: 2450g H2SO4 (980*100/40)
Aplicând formula concentratiei rezulta masa de solutie H2SO4 luată în lucru: 2500g solutie H2SO4

In urma reactiei ramane deci o cantitate de H2SO4 nereactionat, astfel ca in finalul reactiei solutia de H2SO4 va avea o noua concentratie si va fi formata din:
- masa de H2SO4 nereactionat (2450 - 980 = 1470g H2SO4)
- maas de H2O din solutia initiala de H2SO4 (2500 - 2450 = 50g H2O)
- masa de H2O rezultata din reactie (180g H2O)
rezulta masa de solutie: 1700g solutie
Aplicand formula concentratiei: c=1470 * 100 / 1700
c=86,47%
Pentru a reveni la solutia de concentratie initiala se amesteca solutia reziduala de 86,47% cu oleum 20% SO3
Concentratia oleumului se calculeaza astfel:
din 80g SO3 ...........rezulta 98g H2SO4
dar 20g SO3 ........... rezulta x g
x= 24,5
c%oleum=100 - 20 + 24,5=104,5%

Aplicam acum regula dreptunghiului:
...................104,5%...................86,47%
(moleum).......................98%..................(masa de solutie finala)
.....................11,53........................6,5
moleum = 11,53 * msolutie finala / 6,5
msolutie finala=1700
deci moleum=3015,53g oleum 20% SO3

Problema a fost aleasa aleatoriu, dar zic eu ca este destul de interesanta mai ales ca am lucrat si cu oleum.
Daca vreti am sa postez mai multe astfel de probleme atat cu oleum cat si fara care necesita regula dreptunghiului si care au grade diferite de dificultate!