Obsah

• Na krok
• Časť 1 z 3: Základné znalosti koncentrácií
• Časť 2 z 3: Titrácia
• Časť 3 z 3: Stanovenie slanosti v akváriu
• Tipy
• Varovania

V chémii alebo chémii jeden Riešenie homogénna zmes dvoch vecí - jednej rozpustená látka a a solventný alebo solventný v ktorej je látka rozpustená. Koncentrácia je miera množstva rozpustenej látky v rozpúšťadle. Existuje mnoho dôvodov na stanovenie koncentrácie roztoku, ale použitá chemia je rovnaká, či už testujete hladinu chlóru v bazéne alebo robíte život zachraňujúce analýzy na vzorke krvi. Táto príručka vás naučí niektoré základné časti chémie roztokov a potom vás prevedie postupom bežnej praktickej aplikácie - údržbou akvária.

Na krok

Časť 1 z 3: Základné znalosti koncentrácií

1. Metóda zápisu koncentrácií. Koncentrácia látky je množstvo tejto rozpustenej látky vydelené množstvom rozpúšťadla. Pretože však existujú rôzne spôsoby vyjadrenia množstva danej látky, je tiež možné predstavovať koncentráciu rôznymi spôsobmi. Tu nájdete najbežnejšie hláskovania:
   • Gram na liter (g / l) Hmotnosť rozpustenej látky v gramoch rozpustená v danom objeme roztoku (ktorý nemusí byť nevyhnutne rovnaký ako objem rozpúšťadla.) Zvyčajne sa používa pre roztoky pevných látok v kvapalných rozpúšťadlách.
   • Molarita (M.) Počet mólov rozpustenej látky vydelený objemom roztoku.
   • Časti na milión (ppm) Pomer počtu častíc (zvyčajne v gramoch) rozpustenej látky na jeden milión častíc roztoku vynásobený 10. Typicky sa používa pre veľmi zriedené vodné roztoky (1 L vody = 1 000 gramov).
   • Percento zloženej látky. Pomer častíc (opäť v gramoch) rozpustenej látky na 100 častíc roztoku, vyjadrený v percentách.
2. Vedzte, aké údaje potrebujete na nájdenie koncentrácie. Bežné spôsoby zápisu koncentrácie, ako je uvedené vyššie, okrem molarity (pozri nižšie) vyžadujú, aby ste poznali hmotnosť rozpustenej látky a hmotnosť alebo objem výsledného roztoku. Mnoho chemických problémov, ktoré si vyžadujú zistenie koncentrácie roztoku, vám tieto informácie neposkytujú. Ak je to tak, budete musieť pracovať s tým, čo viete, aby ste zistili tieto informácie.
   • Príklad: Predpokladajme, že musíme nájsť koncentráciu (v gramoch na liter) roztoku vyrobeného rozpustením 1/2 čajovej lyžičky soli v 2 litroch vody. Vieme tiež, že 1 čajová lyžička soli je asi 6 gramov. V takom prípade je premena ľahká - vynásobte: 1/2 čajovej lyžičky x (6 gramov / 1 čajovú lyžičku) = 3 gramy soli. 3 gramy soli vydelené 2 litrami alebo vodou 1,5 g / l
3. Naučte sa, ako vypočítať molaritu. Molarita vyžaduje, aby ste poznali počet mólov vašej rozpustenej látky, ale dá sa to ľahko odvodiť, ak poznáte hmotnosť rozpustenej látky a chemický vzorec. Každý chemický prvok má známu „molárnu hmotnosť“ (MM) - špecifickú hmotnosť pre jeden mol tohto prvku. Tieto molárne hmotnosti sa nachádzajú v periodickej tabuľke (zvyčajne pod chemickým symbolom a názvom prvku). Jednoduchým pridaním molárnych hmotností zložiek rozpustenej látky získate molárnu hmotnosť. Potom vynásobte známu hmotnosť rozpustenej látky číslom (1 / MM vašej rozpustenej látky), aby ste našli množstvo svojej rozpustenej látky v moloch.
   • Príklad: Predpokladajme, že chceme nájsť molaritu vyššie uvedeného soľného roztoku. Len pre rekapituláciu, v 2 litroch vody máme 3 gramy soli (NaCl). Začnite zistením, aké sú molárne hmotnosti Na a Cl, pohľadom na periodickú tabuľku. Na = asi 23 g / mol a Cl = asi 35,5 g / mol. Teda MM NaCl = 23 + 35,5 = 58,5 g / mol. 3 gramy NaCl x (1 mol NaCl / 58,5 g NaCl) = 0,051 mol NaCl. 0,051 mol NaCl / 2 litre vody = 0,026 M NaCI
4. Precvičte si štandardné cvičenia na výpočet koncentrácií. Vyššie uvedené poznatky sú všetko, čo potrebujete na výpočet koncentrácií v jednoduchých situáciách. Ak v zásade poznáte hmotnosť alebo objem roztoku a množstvo pridanej rozpustenej látky alebo ho môžete odvodiť z informácií uvedených vo vyhlásení, mali by ste byť schopní ľahko vypočítať koncentráciu roztoku. Robte si problémy s cvičením a zdokonaľujte svoje schopnosti. Pozrite si nižšie uvedené príklady cvičení:
   • Aká je molarita NaCL v 400 ml roztoku, ktorá sa získa pridaním 1,5 gramu NaCl do vody?
   • Aká je koncentrácia roztoku pripraveného pridaním 0,001 g olova (Pb) do 150 I vody v ppm? (1 L vody = 1 000 gramov) V takom prípade sa pridaním látky objem roztoku zvýši o nepatrné množstvo, takže ako objem roztoku môžete použiť objem rozpúšťadla.
   • Nájdite koncentráciu 0,1 l roztoku v gramoch na liter vyrobeného pridaním 1/2 mólu KCl do vody. Pri tomto probléme musíte pracovať spredu dozadu a pomocou molárnej hmotnosti KCL vypočítať počet gramov KCl v rozpustenej látke.

Časť 2 z 3: Titrácia

1. Pochopte, kedy použiť titráciu. Titrácia je technika, ktorú používajú chemici na výpočet množstva rozpustenej látky prítomnej v roztoku. Ak chcete vykonať titráciu, vytvoríte chemickú reakciu medzi rozpustenou látkou a iným činidlom (zvyčajne tiež rozpusteným). Pretože poznáte presné množstvo vášho druhého činidla a viete chemickú rovnicu reakcie medzi činidlom a rozpustenou látkou, môžete vypočítať množstvo svojej rozpustenej látky meraním množstva činidla, ktoré potrebujete na reakciu s rozpustenou látkou. kompletný.
   • Titrácie môžu byť teda veľmi užitočné pri výpočte koncentrácie roztoku ak nevieš koľko rozpustenej látky bolo pôvodne pridané.
   • Ak viete, koľko rozpustenej látky je v roztoku, potom nie je potrebné titrovať - ​​stačí zmerať objem vášho roztoku a vypočítať koncentráciu, ako je opísané v časti 1.
2. Pripravte si titračné zariadenie. Na presnú titráciu potrebujete čisté, presné a profesionálne vybavenie. Použite Erlenmeyerovu banku alebo kadičku pod kalibrovanú byretu pripevnenú k držiaku byrety. Tryska byrety by mala byť v hrdle banky alebo kadičky bez toho, aby sa dotýkala stien.
   • Uistite sa, že je všetko zariadenie predtým vyčistené, opláchnuté deionizovanou vodou a suché.
3. Naplňte banku a byretu. Presne odmerajte malé množstvo neznámeho roztoku. Po rozpustení sa látka rovnomerne rozšíri cez rozpúšťadlo, takže koncentrácia tejto malej vzorky roztoku bude rovnaká ako koncentrácia pôvodného roztoku. Naplňte svoju byretu roztokom známej koncentrácie, ktorý bude s vašim roztokom reagovať. Poznačte si presný objem roztoku v byrete - odčítajte konečný objem, aby ste našli celkový roztok použitý pri reakcii.
   • Dávaj pozor: ak reakcia medzi roztokom v byrete a rozpustenou látkou v banke nejaví žiadne známky reakcie, urobíte to indikátor v banke. Používajú sa v chémii na zabezpečenie vizuálneho signálu, keď roztok dosiahne bod rovnocennosti alebo konečný bod. Indikátory sa zvyčajne používajú na titrácie skúmajúce acidobázické a redoxné reakcie, ale existuje aj niekoľko ďalších indikátorov. Vhodný učebný text pre vašu reakciu nájdete v učebnici chémie alebo na internete.
4. Začnite titráciu. Do banky pomaly pridávajte roztok z byrety („titrant“). Počas priebehu reakcie roztok opatrne premiešajte pomocou magnetického miešadla alebo sklenenej miešačky. Ak vaše riešenie viditeľne reaguje, mali by ste vidieť určité príznaky prebiehajúcej reakcie - zmena farby, bubliny, zvyšky atď. Ak používate indikátor, môžete vidieť, že každá kvapka prechádzajúca byretou do správne banky a zmena farby.
   • Ak výsledkom reakcie je zmena hodnoty alebo potenciálu pH, môžete do banky pridať čítačky pH alebo potenciometer, aby ste zmerali priebeh chemickej reakcie.
   • Pre presnejšiu titráciu sledujte pH alebo potenciál, ako je uvedené vyššie, a zakaždým si všimnite, ako reakcia prebieha po pridaní malého množstva titrantu. Zostrojte kyslosť roztoku alebo potenciál oproti objemu pridaného titrantu. V bodoch ekvivalencie odozvy uvidíte ostré zmeny v sklone krivky.
5. Spomaľte svoju titráciu. Keď sa vaša chemická reakcia blíži ku konečnému bodu, spomalte titráciu na postup po kvapkách. Ak používate indikátor, môžete si všimnúť, že farebné blikanie vydrží dlhšie. Teraz pokračujte v titrácii čo najpomalšie, až kým neurčíte presný pokles, ktorý spôsobí, že vaša reakcia dosiahne konečný bod. V prípade indikátora sa zvyčajne pozeráte na čo najskoršiu možnú trvalú zmenu farby v reakcii.
   • Výsledný objem zaznamenajte do svojej byrety. Po odpočítaní tohto od počiatočného objemu v byrete nájdete presný objem použitého titrantu.
6. Vypočítajte množstvo rozpustenej látky v roztoku. Pomocou chemickej rovnice pre reakciu medzi vašim titrantom a roztokom zistite počet mólov rozpustenej látky v banke. Keď zistíte počet mólov rozpustenej látky, môžete ju jednoducho vydeliť objemom roztoku v banke a zistiť tak molaritu roztoku, alebo previesť počet mólov na gramy a vydeliť objemom roztoku. , aby sme dostali koncentráciu vg / l. To si vyžaduje trochu základných znalostí stechiometrie.
   • Predpokladajme napríklad, že sme použili 25 ml 0,5 M NaOH na titráciu roztoku HCl vo vode do bodu ekvivalencie. Roztok HCl mal na titráciu objem 60 ml. Koľko mólov HCl je v našom roztoku?
   • Na začiatok sa pozrime na chemickú rovnicu pre reakciu NaOH a HCl: NaOH + HCl> H₂O + NaCl
   • V tomto prípade reaguje 1 molekula NaOH s 1 molekulou HCl s vodou a NaCl. Pretože ste pridali iba toľko NaOH, aby ste neutralizovali všetku HCl, bude sa počet mólov NaOH spotrebovaných pri reakcii rovnať počtu mólov HCl v banke.
   • Poďme teda zistiť, aké je množstvo NaOH v móloch. 25 ml NaOH = 0,025 L NaOH x (0,5 mol NaOH / 1 L) = 0,0125 mol NaOH.
   • Pretože sme z reakčnej rovnice odvodili, že počet mólov NaOH spotrebovaných pri reakcii = počet mólov HCl v roztoku, teraz vieme, že v roztoku je 0,0125 mólu HCl.
7. Vypočítajte koncentráciu svojho roztoku. Teraz, keď poznáte množstvo rozpustenej látky vo vašom roztoku, je ľahké nájsť koncentráciu z hľadiska molarity. Stačí vydeliť počet mólov rozpustenej látky v roztoku objemom vzorky roztoku (nie objem väčšieho množstva, z ktorého ste odobrali vzorku.) Výsledkom je molarita vášho roztoku!
   • Na zistenie molarity vyššie uvedeného príkladu vydelte počet mólov HCl objemom v banke. 0,0125 mol HCl x (1 / 0,060 I) = 0,208 M HCl.
   • Ak chcete previesť molaritu na g / l, ppm alebo percento zloženia, preveďte počet mólov vašej rozpustenej látky na hmotnosť (pomocou molárnej hmotnosti vašej rozpustenej látky). Pre ppm a percento zlúčeniny musíte tiež previesť objem vášho roztoku na hmotnosť (pomocou konverzného faktora, ako je hustota alebo jednoducho jeho zvážením), potom výsledok vynásobte 10 alebo 10.

Časť 3 z 3: Stanovenie slanosti v akváriu

1. Odoberte vzorku vody z nádrže. Zaznamenajte hlasitosť presne. Ak je to možné, zmerajte objem v jednotkách SI, ako je ml - tieto sa dajú ľahko previesť na L.
   • V tomto príklade testujeme slanosť vody v akváriu, koncentráciu soli (NaCl) vo vode. Predpokladajme, že na tento účel odoberieme vzorku vody 3 ml z akvária a potom nastavte konečnú odpoveď, ktorá sa má dať g / L.
2. Titrujte vzorku vody. Vyberte titrant, ktorý vyvoláva zreteľne viditeľnú reakciu v rozpustenej látke. V tomto prípade použijeme roztok 0,25 M AgNO₃ (dusičnan strieborný), zlúčenina, ktorá produkuje nerozpustnú soľ chlóru, keď reaguje s NaCl v nasledujúcej reakcii: AgNO₃ + NaCl> NaNO₃ + AgCl. Soľ (AgCl) bude viditeľná ako zakalený biely zvyšok, ktorý pláva a možno ho z roztoku oddeliť.
   • Titrujte dusičnan strieborný z byrety alebo malej injekčnej ihly do vzorky akvária, kým sa roztok nezakalí. Pri tak malej vzorke je to dôležité presne tak určite, koľko dusičnanu strieborného ste pridali - starostlivo si preštudujte každú kvapku.
3. Pokračujte, kým reakcia neskončí. Keď dusičnan strieborný prestane zakaliť roztok, môžete zaznamenať počet pridaných ml. Titrujte AgNO3 veľmi pomalý a pozorne sledujte riešenie, najmä keď sa blíži koncový bod.
   • Predpokladajme, že existujú 0,25 M 0,25 M AgNO₃ bolo potrebné na to, aby sa reakcia skončila a voda sa ďalej nezakalila.
4. Určte počet mólov titrantu. Tento krok je jednoduchý - vynásobte objem titrantu, ktorý ste pridali, molaritou. Získate tak počet použitých mól titrantu.
   • 3 ml x 0,25 M = 0,003 L x (0,25 mólu AgNO₃/ 1 l) = 0,000075 mol AgNO₃.
5. Určte počet mólov vašej rozpustenej látky. Pomocou reakčnej rovnice preveďte počet mólov AgNO₃ na móly NaCl. Reakčná rovnica je: AgNO₃ + NaCl> NaNO₃ + AgCl. Pretože 1 mól AgNO₃ reaguje s 1 mólom NaCl, teraz vieme, že počet mólov NaCl v našom roztoku = počet mólov AgNO₃ ktorý sa pridáva: 0,000075 mol.
   • V tomto prípade: 1 mol AgNO₃ reaguje s 1 mol NaCl. Ale ak 1 mol titrantu reaguje s 2 mólmi našej rozpustenej látky, potom by sme počet mólov nášho titrantu vynásobili 2, aby sme dostali počet mólov našej rozpustenej látky.
   • Naopak, ak 2 móly nášho titrantu reagujú s 1 mólom našej rozpustenej látky, potom počet mólov titrantu vydelíme dvoma.
   • Tieto pravidlá zodpovedajú úmerne 3 mólom titrantu a 1 molu rozpustenej látky, 4 mólom titrantu a 1 molu rozpustenej látky atď., Ako aj 1 molu titrantu a 3 mólom rozpustenej látky, 1 molu titrantu a 4 mólom rozpustenej látky, atď.
6. Preveďte počet rozpustených molekúl na gramy. Aby ste to dosiahli, budete musieť vypočítať molárnu hmotnosť rozpustenej látky a vynásobiť ju počtom molov vašej rozpustenej látky. Na zistenie molárnej hmotnosti NaCl použite periodickú tabuľku na nájdenie a pridanie atómovej hmotnosti soli (Na) a chloridu (Cl).
   • 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.
   • Dávaj pozor: Ak je v atóme viac ako jeden z jedného druhu molekuly, musíte niekoľkokrát pridať molárnu hmotnosť tohto atómu. Napríklad, ak ste molárna hmotnosť AgNO₃, pridali by ste hmotnosť kyslíka trikrát, pretože v molekule sú tri atómy kyslíka.
7. Vypočítajte konečnú koncentráciu. Hmotnosť našej rozpustenej látky máme v gramoch a poznáme objem testovaného roztoku. Všetko, čo musíme urobiť, je rozdeliť: 0,00438 g NaCl / 0,003 L = 1,46 g NaCI / l
   • Slanosť morskej vody je približne 35 g NaCl / l. Naše akvárium nie je pre morské ryby ani zďaleka také slané.

Tipy

• Aj keď rozpustená látka a rozpúšťadlo môžu existovať v rôznych skupenstvách (pevná látka, kvapalina alebo plyn), keď sa oddelia, roztok vytvorený pri rozpustení látky bude v rovnakom stave ako stav rozpúšťadla.
• Ag + 2 HNO3 → AgNO3 + NO2 + H20
• Používajte iba číry plast alebo sklo.
• Tu je príklad videa: [1]

Varovania

• Roztok AgNO3 uchovávajte v uzavretej tmavej fľaši. Je citlivý na svetlo.
• Pri práci so silnými kyselinami alebo zásadami buďte opatrní. Zaistite v miestnosti dostatok čerstvého vzduchu.
• Noste ochranné okuliare a rukavice.
• Ak chcete získať striebro späť, nezabudnite na toto: Cu (s) + 2 AgNO3 (aq) → Cu (NO3) 2 + 2 Ag (s) Pamätajte, že (y) znamenajú pevnú látku.