Hoe om die konsentrasie van 'n oplossing te bepaal

Inhoud

Trappe
Wenke
Waarskuwings

In Chemie of Chemie a oplossing `n homogene mengsel van twee dinge -- a opgeloste stof en a oplosmiddel of oplosmiddel waarin die stof opgelos word. Konsentrasie is `n maatstaf van die hoeveelheid opgeloste stof in `n oplosmiddel. Daar kan baie redes wees om die konsentrasie van `n oplossing te bepaal, maar die betrokke chemie is dieselfde of jy nou die chloorvlak in `n swembad toets of `n lewensreddende analise op `n bloedmonster doen. Hierdie gids sal jou `n paar fundamentele dele van oplossingchemie leer, en jou dan deur die prosedure van `n algemene, praktiese toepassing lei - akwariumonderhoud.

Trappe

Deel 1 van 3: Die basiese beginsels van konsentrasies

1. Notasie van konsentrasies. `n Konsentrasie van `n stof is die hoeveelheid van daardie opgeloste stof gedeel deur die hoeveelheid oplosmiddel. Omdat daar egter verskillende maniere is om die hoeveelheid van `n gegewe stof uit te druk, is dit ook moontlik om `n konsentrasie op verskillende maniere uit te druk. Hier is die mees algemene spellings:

Gram per liter (g/L.) Die massa van `n opgeloste stof in gram opgelos in `n gegewe volume van `n oplossing (wat nie noodwendig dieselfde is as die volume van die oplosmiddel.) Word gewoonlik gebruik vir oplossings van vaste stowwe in vloeibare oplosmiddels.
Molariteit (M.) Die aantal mol van `n opgeloste stof gedeel deur die volume van die oplossing.
Dele per miljoen (dpm.) Die verhouding van die aantal deeltjies (gewoonlik in gram) van `n opgeloste stof per een miljoen dele van `n oplossing vermenigvuldig met 10. Word gewoonlik gebruik vir baie verdunde oplossing in water (1 L water = 1000 gram.)
Persentasie saamgestelde stof. Die verhouding van deeltjies (weer in gram) van `n opgeloste stof per 100 deeltjies van `n oplossing, uitgedruk as `n persentasie.

2. Weet watter data jy nodig het om `n konsentrasie te vind. Behalwe vir molariteit (sien hieronder), vereis die algemene spellings van `n konsentrasie soos hierbo aangedui dat jy die massa van die opgeloste stof en die massa of volume van die resulterende oplossing ken. Baie chemieprobleme wat vereis dat die konsentrasie van `n oplossing gevind moet word, gee jou nie hierdie inligting nie. As dit die geval is, sal jy moet werk met wat jy wel weet om hierdie inligting te kry.

Voorbeeld: Gestel ons moet die konsentrasie (in gram per liter) vind van `n oplossing gemaak deur 1/2 teelepel sout in 2 liter water op te los. Ons weet ook dat 1 teelepel sout ongeveer 6 gram is. In hierdie geval is die omskakeling maklik - vermenigvuldig: 1/2 teelepels x (6 gram/1 teelepel) = 3 gram sout. 3 gram sout gedeel deur 2 liter water = 1.5 g/l

3. Leer hoe om molariteit te bereken. Molariteit vereis dat jy die mol van jou opgeloste stof ken, maar jy kan dit maklik aflei as jy die massa van die opgeloste stof en sy chemiese formule ken. Elke chemiese element het `n bekende "molêre massa" (MM) – `n spesifieke massa vir `n mol van daardie element. Hierdie molêre massas kan in die periodieke tabel gevind word (gewoonlik onder die chemiese simbool en die naam van die element.) Tel eenvoudig die molêre massas van die komponente van die opgeloste stof by om die molêre massa te bereken. Vermenigvuldig dan die bekende massa van die opgeloste stof met die (1/MM van jou opgeloste stof) om die hoeveelheid van jou opgeloste stof in mol te vind.

Voorbeeld: Gestel ons wil die molariteit van bogenoemde soutoplossing vind. Om saam te vat, ons het 3 gram sout (NaCl) in 2 liter water. Begin deur die molêre massas van Na en Cl uit te vind deur in die periodieke tabel te kyk. Na = ongeveer 23 g/mol en Cl = ongeveer 35,5 g/mol. Dus, die MM van NaCl = 23 + 35,5 = 58,5 g/mol. 3 gram NaCl x (1 mol NaCl/58,5 g NaCl) = 0,051 mol NaCl. 0,051 mol NaCl / 2 liter water = .026 M NaCl

4. Oefen standaardoefeninge oor die berekening van konsentrasies. Bogenoemde kennis is al wat jy nodig het om die konsentrasies in eenvoudige situasies te bereken. As jy die massa of volume van die oplossing ken en die hoeveelheid opgeloste stof wat aanvanklik bygevoeg is, of dit kan aflei uit die inligting wat in die oefening gegee word, behoort jy die konsentrasie van `n oplossing met gemak te kan bereken. Skep oefenoefeninge om jou vaardighede te verbeter. Sien die voorbeeldopdragte hieronder:

Wat is die molariteit van NaCL in `n 400 ml oplossing, verkry deur 1 by te voeg.5 gram NaCl in water?

Wat is die konsentrasie, in dpm, van `n oplossing gemaak deur 0,001 g lood (Pb) by 150 L water te voeg? (1 L water = 1000 gram) In hierdie geval sal die volume van die oplossing met `n klein hoeveelheid toeneem deur die stof by te voeg, sodat jy die volume van die oplosmiddel as die volume van die oplossing kan gebruik.

Vind die konsentrasie in gram per liter van `n 0,1 L oplossing gemaak deur 1/2 mol KCl by water te voeg. Hierdie probleem vereis dat jy van voor na agter moet werk deur die molêre massa van KCL te gebruik om die gram KCl in die opgeloste stof te bereken.

Deel 2 van 3: Titreer

1. Verstaan wanneer om `n titrasie toe te pas. Titrasie is `n tegniek wat deur chemici gebruik word om die hoeveelheid opgeloste stof in `n oplossing te bereken. Om `n titrasie uit te voer, verskaf jy `n chemiese reaksie tussen die opgeloste stof en `n ander reagens (gewoonlik ook opgelos). Omdat jy die presiese hoeveelheid van jou tweede reagens ken en jy ken die chemiese vergelyking van die reaksie tussen die reagens en die opgeloste stof, kan jy die hoeveelheid van jou opgeloste stof bereken deur te meet hoeveel van die reagens wat jy nodig het vir die reaksie met die opgeloste stof is voltooi.

Dus, titrasies kan baie nuttig wees wanneer die konsentrasie van `n oplossing bereken word as jy nie weet hoeveel opgeloste stof in beginsel bygevoeg is nie.
As jy wel weet hoeveel van `n opgeloste stof in die oplossing teenwoordig is, is dit nie nodig om te titreer nie – meet net die volume van jou oplossing en bereken die konsentrasie, soos beskryf in Deel 1.

2. Stel jou titrasie toerusting op. Om akkurate titrasies uit te voer het jy skoon, akkurate en professionele toerusting nodig. Gebruik `n Erlenmeyer-fles of -beker onder `n gekalibreerde buret, vas aan `n burethouer. Die tuit van die buret moet in die nek van die fles of beker pas sonder om aan die mure te raak.

Maak seker alle toerusting is vooraf skoongemaak, afgespoel met gedeïoniseerde water en droog.

3. Vul die fles en buret. Meet `n klein hoeveelheid van die onbekende oplossing akkuraat af. Wanneer die stof opgelos is, versprei dit eweredig deur die oplosmiddel, dus sal die konsentrasie van hierdie klein monster van die oplossing dieselfde wees as dié van die oorspronklike oplossing. Vul jou buret met `n oplossing van bekende konsentrasie wat met jou oplossing sal reageer. Maak `n aantekening van die presiese volume oplossing in die buret – trek die finale volume af om die totale oplossing te vind wat in die reaksie gebruik is.

Gee aandag: as die reaksie tussen die oplossing in die buret en die opgeloste stof in die fles geen teken van reaksie toon nie, sal jy aanwyser moet in die boud sit. Dit word in chemie gebruik om `n visuele sein te gee wanneer `n oplossing die punt van ekwivalensie of die eindpunt bereik. Aanwysers word oor die algemeen gebruik vir titrasies wat suur-basis- en redoksreaksies ondersoek, maar daar is ook verskeie ander aanwysers. Raadpleeg `n chemiehandboek of die internet om `n geskikte aanwyser vir jou reaksie te vind.

4. Begin met die titrasie. Voeg `n oplossing uit die buret geleidelik by (de "titrant") in die fles. Gebruik `n magnetiese roerder of glasroerder om die oplossing sagkens te meng terwyl die reaksie aan die gang is. As jou oplossing sigbaar reageer, behoort jy sekere tekens te sien dat `n reaksie aan die gang is - verandering van kleur, borrels, residu, ens. As jy `n aanwyser gebruik, kan jy `n kleurverandering sien met elke druppel wat deur die buret in die fles beland.

As die reaksie `n verandering in pH of potensiaal tot gevolg het, kan jy pH-lesers of `n potensiometer in die fles sit om die vordering van die chemiese reaksie te bepaal.

Vir `n meer akkurate titrasie, monitor die pH of potensiaal soos hierbo aangedui, en let op hoe die reaksie elke keer verloop nadat `n klein hoeveelheid titrant bygevoeg is. Stip die suurheid van die oplossing of die potensiaal teen die volume van die bygevoegde titant. Jy sal skerp veranderinge in die helling van die kromme by die ekwivalensiepunte van die reaksie sien.

5. Vertraag jou titrasie. Soos jou chemiese reaksie die eindpunt nader, vertraag die titrasie totdat dit druppel vir druppel vorder. As jy `n aanwyser gebruik, sal jy dalk agterkom dat die kleurflitse langer hou. Gaan nou voort om so stadig as moontlik te titreer totdat jy die presiese daling kan bepaal wat veroorsaak dat jou reaksie die eindpunt bereik. In die geval van `n aanwyser, soek jy gewoonlik die vroegste moontlike volgehoue kleurverandering in die reaksie.

Teken die finale volume in jou buret op. Deur dit van die beginvolume in die buret af te trek, kan jy die presiese volume van die titrant vind wat jy gebruik het.

6. Bereken die hoeveelheid opgeloste stof in jou oplossing. Gebruik die chemiese vergelyking vir die reaksie tussen jou titrant en die oplossing om die mol opgeloste stof in jou fles te vind. Sodra jy die mol opgeloste stof gevind het, kan jy eenvoudig deel deur die volume van die oplossing in die fles om die molariteit van die oplossing te vind, of die mol omskakel na gram en deel deur die volume van die oplossing. oplossing, om die konsentrasie in g/L. Dit vereis `n bietjie basiese kennis van stoïgiometrie.

Gestel byvoorbeeld ons het 25 ml 0,5 M NaOH gebruik wanneer `n oplossing van HCl in water tot die ekwivalensiepunt getitreer word. Die HCl-oplossing het `n volume van 60 ml vir die titrasie gehad. Hoeveel mol HCl is daar in ons oplossing?

Om te begin, kom ons kyk na die chemiese vergelyking vir die reaksie van NaOH en HCl: NaOH + HCl > huh₂O + NaCl

In hierdie geval reageer 1 molekule NaOH met 1 molekule HCl om water en NaCl te produseer. Dus omdat jy net genoeg NaOH bygevoeg het om al die HCl te neutraliseer, sal die aantal mol NaOH wat in die reaksie verbruik word gelyk wees aan die aantal mol HCl in die fles.

So kom ons vind uit wat die hoeveelheid NaOH in mol is. 25 ml NaOH = 0,025 L NaOH x (0,5 mol NaOH/1 L) = 0,0125 mol NaOH.

Aangesien ons uit die reaksievergelyking afgelei het dat die mol NaOH wat in die reaksie verbruik word = die mol HCl in die oplossing, weet ons nou dat daar 0,0125 mol HCl in die oplossing is.

7. Bereken die konsentrasie van jou oplossing. Noudat jy die hoeveelheid opgeloste stof in jou oplossing ken, is dit maklik om die konsentrasie in terme van molariteit te vind. Deel eenvoudig die mol opgeloste stof in jou oplossing deur die volume van jou oplossingmonster (nie die volume van die groter hoeveelheid wat jy gemonster het.) Die resultaat is die molariteit van jou oplossing!

Om die molariteit van die voorbeeld hierbo te vind, deel die mol HCl deur die volume in die fles. 0,0125 mol HCl x (1/0,060 L) = 0,208 M HCl.

Om molariteit na g/L, dpm of persentasie van samestelling om te skakel, moet jy die mol van jou opgeloste stof na massa omskakel (gebruik die molêre massa van jou opgeloste stof.) Vir dpm en persentasie verbinding moet jy ook die volume van jou oplossing na massa omskakel (gebruik `n omskakelingsfaktor soos digtheid, of net deur dit te weeg), dan vermenigvuldig die resultaat met 10 of 10, onderskeidelik.

Deel 3 van 3: Bepaling van soutgehalte in `n akwarium

Prent getiteld Bereken die konsentrasie van `n oplossing Stap 1

1. Neem `n watermonster uit jou akwarium. Teken die volume akkuraat op. Indien moontlik, meet die volume in SI-eenhede soos mL - dit is maklik om na L om te skakel.

In hierdie voorbeeld toets ons die water in die akwarium vir soutgehalte, die konsentrasie sout (NaCl) in die water. Gestel ons neem `n watermonster vir hierdie doel uit 3 ml uit die akwarium en stel dan die finale antwoord in wat gegee moet word g/L.

Prent getiteld Bereken die konsentrasie van `n oplossing Stap 2

2. Titreer die watermonster. Kies `n titrant wat `n duidelik sigbare reaksie in die opgeloste stof produseer. In hierdie geval gebruik ons `n oplossing van 0,25 M AgNO₃ (silwernitraat), `n verbinding wat `n onoplosbare chloorsout produseer wanneer dit met NaCl in die volgende reaksie reageer: AgNO₃ + NaCl > NaNO₃ + AgCl. Die sout (AgCl) sal sigbaar wees as `n troebel, wit oorblyfsel wat sal dryf en van die oplossing geskei kan word.

Titreer die silwernitraat van `n buret of klein hipodermiese naald in die akwariummonster totdat die oplossing troebel word. Met so `n klein steekproef is dit belangrik om presies bepaal hoeveel silwernitraat jy bygevoeg het – bestudeer elke druppel noukeurig.

Prent getiteld Bereken die konsentrasie van `n oplossing Stap 3

3. Hou aan totdat die kommentaar ophou. Wanneer die silwernitraat ophou om die oplossing te troebel, kan jy die bygevoegde aantal ml aanteken. Titreer die AgNO3 baie stadig en neem die oplossing noukeurig waar, veral as die eindpunt nader kom.

Gestel daar is 3mL van die 0,25 M AgNO₃ was nodig vir die reaksie om tot `n einde te kom en die water het nie verder vertroebel nie.

4. Bepaal die aantal mol van die titrant. Hierdie stap is maklik - vermenigvuldig die volume titrant wat jy bygevoeg het met die molariteit. Dit sal jou die aantal mol titrant wat gebruik word, gee.

3 mL x 0,25 M = 0,003 L x (.25 mol AgNO₃/1 L) = 0,000075 mol AgNO₃.

5. Bepaal die aantal mol van jou opgeloste stof. Gebruik die reaksievergelyking vir die omskakeling van die aantal mol AgNO₃ na mol NaCl. Die reaksievergelyking is: AgNO₃ + NaCl > NaNO₃ + AgCl. Omdat 1 mol AgNO₃ reageer met 1 mol NaCl, weet ons nou dat die aantal mol NaCl in ons oplossing = die aantal mol AgNO₃ wat bygevoeg is: 0,000075 mol.

In hierdie geval: 1 mol AgNO₃ reageer met 1 mol NaCl. Maar as 1 mol titrant reageer met 2 mol van ons opgeloste stof, dan sal ons die mol van ons titrant met 2 vermenigvuldig om die mol van ons opgeloste stof te kry.

In teenstelling hiermee, as 2 mol van ons titrant reageer met 1 mol van ons opgeloste stof, dan deel ons die aantal mol van die titrant deur twee.

Hierdie reëls stem proporsioneel ooreen met 3 mol titrant en 1 mol opgeloste stof, 4 mol titrant en 1 mol opgeloste stof, ens. sowel as 1 mol titrant en 3 mol opgeloste stof, 1 mol titrant en 4 mol opgeloste stof, ens.

6. Skakel jou opgeloste stof aantal mol om na gram. Om dit te doen moet jy die molêre massa van die opgeloste stof bereken en dit vermenigvuldig met die aantal mol van jou opgeloste stof. Om die molêre massa van NaCl te vind, gebruik die periodieke tabel om die atoomgewigte van sout (Na) en Chloried (Cl) te vind en bymekaar te tel.

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.

Gee aandag: As daar meer as een van een soort molekule in `n atoom is, moet jy die molêre massa van daardie atoom `n paar keer byvoeg. Byvoorbeeld, as jy die molêre massa van AgNO neem₃, As jy dit wil vind, sal jy die massa of suurstof drie keer moet byvoeg want daar is drie suurstofatome in die molekule.

7. Bereken die finale konsentrasie. Ons het die massa van ons opgeloste stof in gram en ons ken die volume van die toetsoplossing. Al wat ons nou moet doen is om te verdeel: 0,00438 g NaCl/0,003 L = 1,46 g NaCl/L

Die soutgehalte van seewater is ongeveer 35 g NaCl/L. Ons akwarium is nie naastenby sout genoeg vir seevisse nie.

Wenke

Alhoewel die opgeloste stof en die oplosmiddel in verskillende toestande (vaste stof, vloeistof of gas) kan bestaan as hulle geskei word, sal die oplossing wat gevorm word wanneer die stof oplos in dieselfde toestand wees as die toestand van die oplosmiddel.
Ag + 2 HNO3 → AgNO3 + NO2 + H2O
Gebruik slegs deursigtige plastiek of glas.
Hier is `n voorbeeldvideo:[1]

Waarskuwings

Berg die AgNO3-oplossing in `n geslote, donker bottel. Dit is sensitief vir lig.
Wees versigtig wanneer jy met sterk sure of basisse werk. Maak seker daar is genoeg vars lug in die kamer.
Dra veiligheidsbril en handskoene.
As jy die silwer wil terugkry, let asseblief op die volgende: Cu(s) + 2 AgNO3 (aq) → Cu(NO3)2 + 2 Ag (s) Onthou dat (s) soliede beteken.