Az oldat koncentrációjának meghatározása

Tartalom

Lépni
1/3 rész: A koncentrációk alapismeretei
2. rész: 3: Titrálás
3/3 rész: A sótartalom meghatározása egy akváriumban
Tippek
Figyelmeztetések

A kémia vagy a kémia területén egyet megoldás két dolog homogén keveréke - egy oldott anyag és a oldószer vagy oldószer amelyben az anyag fel van oldva. Koncentráció az oldószerben oldott anyag mennyiségének mértéke. Az oldat koncentrációjának meghatározásának számos oka lehet, de a kémia ugyanaz, függetlenül attól, hogy a klórszintet medencében teszteli, vagy életmentő elemzést végez a vérmintán. Ez az útmutató megtanítja az oldatkémia néhány alapvető részét, majd végigvezeti Önt a közös, gyakorlati alkalmazás - akvárium karbantartás - eljárásán.

Lépni

1/3 rész: A koncentrációk alapismeretei

A koncentrációk jelölési módszere. Egy anyag koncentrációja az oldott anyag mennyisége elosztva az oldószer mennyiségével. Mivel azonban az adott anyag mennyiségének különböző kifejezési módjai vannak, a koncentrációt különböző módon is lehet ábrázolni. Itt találja a leggyakoribb írásmódokat:
- Gram literenként (g / l) Az oldott anyag tömege grammban, oldat adott térfogatában oldva (ami nem feltétlenül azonos az oldószer térfogatával). Jellemzően folyékony oldószerekben lévő szilárd anyag oldatokhoz használják.
- Molaritás (M.) Az oldott anyag moljainak száma elosztva az oldat térfogatával.
- Millió rész (ppm.) Az oldott anyag részecskék számának (általában grammban számított) aránya az oldat egymillió részecskéjénél, szorozva 10-vel. Általában nagyon híg vízoldatokhoz használják (1 L víz = 1000 gramm).
- Az összetett anyag százalékos aránya. Az oldott anyag részecskék aránya (ismét grammban) az oldat 100 részecskéjére vonatkoztatva, százalékban kifejezve
Tudja meg, milyen adatokra van szüksége a koncentráció megtalálásához. A molaritás kivételével (lásd alább), a koncentráció fentiekben megadott szokásos megírási módjai megkövetelik, hogy ismerje az oldott anyag tömegét és a kapott oldat tömegét vagy térfogatát. Sok kémiai probléma, amely megköveteli a megoldás koncentrációjának megtalálását, nem adja meg ezt az információt. Ha igen, akkor azzal kell dolgoznia, amit tud, hogy megtudja ezeket az információkat.
- Példa: Tegyük fel, hogy meg kell találnunk az oldat koncentrációját (grammban / literben), amelyet 1/2 teáskanál só 2 liter vízben való feloldásával készítünk. Azt is tudjuk, hogy 1 teáskanál só körülbelül 6 gramm. Ebben az esetben az átalakítás egyszerű - szorozzuk meg: 1/2 teáskanál x (6 gramm / 1 teáskanál) = 3 gramm só. 3 gramm só elosztva 2 literrel vagy vízzel = 1,5 g / l
Megtanulják, hogyan kell kiszámítani a molaritást. A molaritás megköveteli, hogy tudd az oldott anyag móljainak számát, de ez könnyen levezethető, ha ismered az oldott anyag tömegét és a kémiai képletet. Minden kémiai elem ismert "moláris tömeggel" (MM) rendelkezik - az adott elem egy móljára jellemző tömeg. Ezek a moláris tömegek a periódusos rendszerben találhatók (általában kémiai szimbólum és elem neve alatt.) A moláris tömeg megszerzéséhez egyszerűen adja hozzá az oldott anyag összetevőinek moláris tömegét. Ezután szorozza meg az oldott anyag ismert tömegét az (oldott anyag 1 / MM-jével), hogy megkapja az oldott anyag mólban kifejezett mennyiségét.
- Példa: Tegyük fel, hogy meg akarjuk találni a fenti sóoldat molaritását. Csak összefoglalva: 3 gramm sót (NaCl) 2 liter vízben. Kezdje azzal, hogy megtudja, mi a Na és Cl moláris tömege, a periódusos rendszer megnézésével. Na = körülbelül 23 g / mol és Cl = körülbelül 35,5 g / mol. Tehát a NaCl MM = 23 + 35,5 = 58,5 g / mol. 3 gramm NaCl x (1 mol NaCl / 58,5 g NaCl) = 0,051 mol NaCl. 0,051 mol NaCl / 2 liter víz = 0,026 M NaCl
Gyakorold a koncentrációk kiszámításának szokásos gyakorlatait. A fenti ismeretekre csak annyi kell, hogy kiszámítsa a koncentrációkat egyszerű helyzetekben. Ha ismeri az oldat tömegét vagy térfogatát, valamint az elvben hozzáadott oldott anyag mennyiségét, vagy ezt levonhatja a nyilatkozatban szereplő információkból, akkor képesnek kell lennie arra, hogy könnyedén megmérje az oldat koncentrációját. Készítsen gyakorlati problémákat képességeinek fejlesztése érdekében. Lásd az alábbi példagyakorlatokat:
- Mennyi a NaCL molaritása egy 400 ml-es oldatban, amelyet 1,5 gramm NaCl vízhez adásával kapunk?
- Mennyi az oldat koncentrációja ppm-ben, 0,001 g ólom (Pb) hozzáadásával 150 liter vízhez? (1 L víz = 1000 gramm) Ebben az esetben az oldat térfogata az anyag hozzáadásával mínusz mennyiséggel növekszik, így az oldószer térfogatát használhatja az oldószer térfogatának.
- Határozzuk meg a 0,1 liter oldat koncentrációját grammban / literben, amelyet 1/2 mol KCl vízhez adásával készítünk. Ehhez a problémához elölről hátra kell dolgoznia, a KCL moláris tömegének felhasználásával az oldott anyagban lévő KCl grammjának számításához.

2. rész: 3: Titrálás

Megérteni, hogy mikor kell alkalmazni a titrálást. A titrálás a vegyészek által alkalmazott módszer az oldatban jelen lévő oldott anyag mennyiségének kiszámítására. A titrálás elvégzéséhez kémiai reakciót kell létrehozni az oldott anyag és egy másik (általában szintén oldott) reagens között. Mivel ismeri a második reagens pontos mennyiségét, és ismeri a reagens és az oldott anyag közötti reakció kémiai egyenletét, kiszámíthatja az oldott anyag mennyiségét azáltal, hogy megméri, hogy mekkora mennyiségű reagens szükséges az oldott anyaggal való reakcióhoz. teljes.
- Tehát a titrálás nagyon hasznos lehet az oldat koncentrációjának kiszámításához ha nem tudja, mennyi oldott anyagot adtak hozzá eredetileg.
- Ha tudod, hogy mennyi oldott anyag van az oldatban, akkor nincs szükség titrálásra - csak mérd meg az oldat térfogatát, és számítsd ki a koncentrációt az 1. részben leírtak szerint.
Állítsa be a titrálókészüléket. A pontos titráláshoz tiszta, pontos és professzionális felszerelésre van szükség. Használjon Erlenmeyer-lombikot vagy főzőpoharat egy kalibrált büretta alatt, amely a büretta tartóhoz van rögzítve. A büretta fúvókájának a lombik vagy a főzőpohár nyakában kell lennie, anélkül, hogy hozzáérne a falakhoz.
- Győződjön meg arról, hogy minden berendezést előzőleg megtisztított, ioncserélt vízzel leöblített és száraz.
Töltsük meg a lombikot és a burettát. Pontosan mérje meg az ismeretlen oldat kis mennyiségét. Feloldódva az anyag egyenletesen terjed az oldószeren keresztül, így az oldat ezen kis mintájának koncentrációja megegyezik az eredeti oldat koncentrációjával. Töltse fel a bürettáját egy ismert koncentrációjú oldattal, amely reagál az oldatával. Jegyezzük fel a bürettában az oldat pontos térfogatát - vonjuk le a végső térfogatot, hogy megtaláljuk a reakcióban használt teljes oldatot.
- Figyelj: ha a bürettában lévő oldat és a lombikban lévő oldott anyag közötti reakció nem mutat reakció jeleit, akkor megteszi indikátor a lombikban. Ezeket a kémia során vizuális jelzésre használják, amikor az oldat eléri az ekvivalencia pontot vagy a végpontot. A sav-bázis és redox reakciókat vizsgáló titrálásokhoz általában indikátorokat használnak, de számos más mutató is létezik. Keresse meg a kémia tankönyvét, vagy keressen az interneten megfelelő mutatót a reakciójához.
Kezdje meg a titrálást. Lassan adjon egy oldatot a bürettából (a "titráns") a lombikba. Használjon mágneses keverőpálcát vagy üveg keverőpálcát az oldat óvatos összekeveréséhez, amíg a reakció folyamatban van. Ha az oldata láthatóan reagál, látnia kell bizonyos jeleket arra, hogy a reakció zajlik - színváltozás, buborékok, maradványok stb. Ha indikátort használ, akkor láthatja, hogy minden csepp a bürettán át a jobb lombikba kerül. színváltozás.
- Ha a reakció megváltoztatja a pH-értéket vagy a potenciált, pH-leolvasókat vagy potenciométert adhat a lombikhoz a kémiai reakció előrehaladásának mérésére.
- A pontosabb titrálás érdekében ellenőrizze a pH-t vagy a potenciált a fentiek szerint, és minden alkalommal jegyezze fel, hogy a reakció hogyan halad kis mennyiségű titráns hozzáadása után. Rajzoljuk fel az oldat savasságát vagy a potenciált a hozzáadott titráns térfogatához viszonyítva. Éles változásokat fog látni a görbe meredekségében a válasz ekvivalencia pontjainál.
Lassítsa le a titrálást. Amint kémiai reakciója közeledik a végponthoz, lassítsa a titrálást cseppenként. Jelző használata esetén észreveheti, hogy a szín villogása tovább tart. Most folytassa a titrálást a lehető leglassabban, amíg meg nem tudja határozni azt a pontos cseppet, amely miatt a reakció eléri a végpontot. Mutató esetén általában a válasz mielőbbi tartós színváltozását vizsgálja.
- Rögzítse a végső kötetet a bürettájába. Ezt levonva a bürettában lévő kiindulási térfogatból, megtalálja az alkalmazott titráns pontos térfogatát.
Számítsa ki az oldatban lévő oldott anyag mennyiségét. Használja a kémiai egyenletet a titráló és az oldat közötti reakcióra, hogy megtalálja az oldott mólok számát a lombikban. Miután megtalálta az oldott anyag moljainak számát, egyszerűen megoszthatja az oldat térfogatával a lombikban, hogy megtalálják az oldat molaritását, vagy átalakíthatja az anyajegyek számát grammokra és eloszthatja az oldat térfogatával. , hogy megkapjuk a koncentrációt g / l-ben. Ehhez egy kis alapismeretre van szükség a sztöchiometriában.
- Tegyük fel például, hogy 25 ml 0,5 M NaOH-ot használtunk a vizes HCl-oldat ekvivalencia pontig történő titrálásához. A sósavoldat térfogata 60 ml volt a titráláshoz. Hány mol HCl van a megoldásunkban?
- Az induláshoz vessünk egy pillantást a NaOH és a HCl reakciójának kémiai egyenletére: NaOH + HCl> H₂O + NaCl
- Ebben az esetben 1 NaOH-molekula reagál 1 HCl-molekulával a víz és NaCl termékekkel. Tehát, mivel éppen annyi NaOH-t adott hozzá, hogy semlegesítse az összes HCl-t, a reakcióban elfogyasztott NaOH-mol száma megegyezik a lombikban lévő HCl-mol-val.
- Tehát megtudjuk, hogy mekkora a NaOH mennyisége molban. 25 ml NaOH = 0,025 L NaOH x (0,5 mol NaOH / 1 L) = 0,0125 mol NaOH.
- Mivel a reakcióegyenletből arra következtettünk, hogy a reakcióban elfogyasztott NaOH molszáma = az oldatban lévő HCl molszáma, most már tudjuk, hogy az oldatban 0,0125 mol HCl van.
Számítsa ki az oldat koncentrációját. Most, hogy ismeri az oldatban lévő oldott anyag mennyiségét, könnyű megtalálni a koncentrációt molaritás szempontjából. Egyszerűen ossza el az oldatban lévő oldott mólok számát az oldatminta térfogatával (nem a nagyobb mennyiség térfogata, amelyből a mintát vetted.) Az eredmény az oldatod molaritása!
- A fenti példa molaritásának megállapításához ossza el a HCl móljainak számát a lombik térfogatával. 0,0125 mol HCl x (1 / 0,060 L) = 0,208 M HCl.
- A molaritás g / l-re, ppm-re vagy az összetétel százalékára való átszámításához konvertálja az oldott anyag móljainak tömegét tömegre (az oldott anyag moláris tömegének felhasználásával). A vegyület ppm-jének és százalékos arányának meg kell változtatnia a térfogatot is. oldatának tömegét (konverziós tényező, például sűrűség alkalmazásával, vagy egyszerűen annak megmérésével), majd megszorozza az eredményt 10-tel, vagy 10-gyel.

3/3 rész: A sótartalom meghatározása egy akváriumban

Vegyen egy vízmintát a tartályából. Jegyezze fel pontosan a hangerőt. Ha lehetséges, mérje meg a térfogatot SI egységekben, például ml-ben - ezeket könnyen átalakíthatja L-be.
- Ebben a példában teszteljük az akváriumban lévő víz sótartalmát, a só (NaCl) koncentrációját a vízben. Tegyük fel, hogy erre a célra vízmintát veszünk 3 ml az akváriumból, majd állítsa be a végső választ g / L.
Titráljuk a vízmintát. Válasszon egy titránt, amely jól látható reakciót vált ki az oldott anyagban. Ebben az esetben 0,25 M AgNO oldatot használunk₃ (ezüst-nitrát), egy olyan vegyület, amely oldhatatlan klórsót állít elő, amikor NaCl-tal reagál a következő reakcióban: AgNO₃ + NaCl> NaNO₃ + AgCl. A só (AgCl) felhős fehér maradékként jelenik meg, amely lebeg és elválasztható az oldattól.
- Titráljuk az ezüst-nitrátot egy bürettából vagy egy kis injekciós tűből az akváriumi mintába, amíg az oldat el nem zavarodik. Ilyen kis mintával fontos pontosan meghatározza, hogy mennyi ezüst-nitrátot adott hozzá - alaposan tanulmányozza meg az egyes cseppeket.
Addig folytassa, amíg a reakció véget nem ér. Amikor az ezüst-nitrát abbahagyja az oldat felhalmozódását, megjegyezheti a hozzáadott ml számát. Titráljuk az AgNO3-at nagyon lassú és alaposan figyelje meg a megoldást, különösen a végpont közeledtével.
- Tegyük fel, hogy 3 ml 0,25 M AgNO van₃ szükséges ahhoz, hogy a reakció véget érjen, és a víz nem zavarodott tovább.
Határozza meg a titráló móljainak számát. Ez a lépés egyszerű - szorozza be a hozzáadott titráns térfogatát a molaritással. Ez megadja a felhasznált titrálók molszámait.
- 3 ml x 0,25 M = 0,003 L x (0,25 mol AgNO₃/ 1 L) = 0,000075 mol AgNO₃.
Határozza meg az oldott anyag móljainak számát. Használja a reakcióegyenletet az AgNO mólszámának konvertálására₃ mol NaCl-ra. A reakcióegyenlet: AgNO₃ + NaCl> NaNO₃ + AgCl. Mert 1 mol AgNO₃ 1 mol NaCl-val reagál, most már tudjuk, hogy az oldatban lévő NaCl molok száma = az AgNO moljai száma₃ amely hozzáadódik: 0,000075 mol.
- Ebben az esetben: 1 mol AgNO₃ 1 mol NaCl-dal reagál. De ha 1 mól titráns reagál 2 mól oldott anyagunkkal, akkor a titráns móljainak számát megszorozzuk 2-vel, hogy megkapjuk az oldott anyag móljainak számát.
- Ezzel szemben, ha 2 mól titránsunk reagál 1 mól oldott anyagunkkal, akkor a titráns móljainak számát elosztjuk kettővel.
- Ezek a szabályok arányosan megfelelnek 3 mol titrálónak és 1 mol oldott anyagnak, 4 mol titránsnak és 1 mol oldott anyagnak stb., Valamint 1 mol titránsnak és 3 mol oldott anyagnak, 1 mol titránsnak és 4 mol oldott anyagnak, stb.
Konvertálja az oldott anyajegyek számát grammra. Ehhez ki kell számolnia az oldott anyag moláris tömegét, és meg kell szorozni azt az oldott anyag moljainak számával. A NaCl moláris tömegének meghatározásához a periódusos rendszer segítségével keresse meg és adja hozzá a só (Na) és a klorid (Cl) atomtömegét.
- MM Na = 22 990. MM Cl = 35,453.
- 22,990 + 35,453 = 58,443 g / mol
- 0,000075 mol NaCl x 58,442 g / mol = 0,00438 mol NaCl.
- Figyelj: Ha egy atomban egynél több molekula található, akkor az atom moláris tömegét többször hozzá kell adnia. Például, ha Ön az AgNO moláris tömege₃, háromszor adná hozzá az oxigén tömegét, mert a molekulában három oxigénatom van.
Számítsa ki a végső koncentrációt. Megvan az oldott anyag tömege grammban, és tudjuk a tesztoldat térfogatát. Csak annyit kell tennünk, hogy megosztjuk: 0,00438 g NaCl / 0,003 L = 1,46 g NaCl / L
- A tengervíz sótartalma körülbelül 35 g NaCl / L. Akváriumunk közel sem elég sós tengeri halak számára.

Tippek

Bár az oldott anyag és az oldószer különféle állapotban (szilárd, folyékony vagy gáz) létezhet, amikor elválasztják őket, az anyag feloldódásakor képződött oldat ugyanabban az állapotban van, mint az oldószer.
Ag + 2 HNO3 → AgNO3 + NO2 + H2O
Csak átlátszó műanyagot vagy üveget használjon.
Íme egy példa videó: [1]

Figyelmeztetések

Az AgNO3 oldatot zárt, sötét üvegben tárolja. Érzékeny a fényre.
Legyen óvatos, ha erős savakkal vagy bázisokkal dolgozik. Ügyeljen arra, hogy elegendő mennyiségű friss levegő legyen a szobában.
Viseljen védőszemüveget és kesztyűt.
Ha vissza akarja kapni az ezüstöt, vegye figyelembe a következőket: Cu (s) + 2 AgNO3 (aq) → Cu (NO3) 2 + 2 Ag (s) Ne felejtse el, hogy a szilárd anyag (ok) azt jelenti.