Vsebina

• Stopati
• 1. del od 3: Osnovno znanje o koncentracijah
• 2. del od 3: Titracija
• 3. del od 3: Določanje slanosti v akvariju
• Nasveti
• Opozorila

V kemiji ali kemiji ena rešitev homogena mešanica dveh stvari - ene raztopljena snov in a topilo ali topilo v katerem se snov raztopi. Koncentracija je merilo količine topljene snovi v topilu. Razlogov za določanje koncentracije raztopine je lahko veliko, toda kemija je enaka, ne glede na to, ali preskušate raven klora v bazenu ali izvajate reševalno analizo na vzorcu krvi. Ta priročnik vas bo naučil nekaterih temeljnih delov kemije raztopine, nato pa vas popeljal skozi postopek običajne, praktične uporabe - vzdrževanje akvarija.

Stopati

1. del od 3: Osnovno znanje o koncentracijah

1. Zapisna metoda koncentracij. Koncentracija snovi je količina te topljene snovi, deljena s količino topila. Ker pa obstajajo različni načini izražanja količine dane snovi, je mogoče koncentracijo predstaviti tudi na različne načine. Tu boste našli najpogostejše črkovanje:
   • Gram na liter (g / L.) Masa topljene snovi v gramih, raztopljene v določeni prostornini raztopine (ki ni nujno enaka prostornini topila.) Običajno se uporablja za raztopine trdnih snovi v tekočih topilih.
   • Molarnost (M.) Število molov topljene snovi, deljeno s prostornino raztopine.
   • Deli na milijon (ppm) Razmerje med številom delcev (običajno v gramih) topljene snovi na milijon delcev raztopine, pomnoženo z 10. Običajno se uporablja za zelo razredčene vodne raztopine (1 L vode = 1000 gramov).
   • Odstotek sestavljene snovi. Razmerje delcev (spet v gramih) topljene snovi na 100 delcev raztopine, izraženo v odstotkih.
2. Vedeti, katere podatke potrebujete za iskanje koncentracije. Razen molarnosti (glej spodaj), običajni načini zapisovanja koncentracije, kot je navedeno zgoraj, zahtevajo, da poznate maso topljene snovi in ​​maso ali prostornino nastale raztopine. Številne kemijske težave, ki zahtevajo iskanje koncentracije raztopine, vam ne dajo teh informacij. Če je tako, boste morali ugotoviti te podatke s tistim, kar veste.
   • Primer: Recimo, da moramo najti koncentracijo (v gramih na liter) raztopine, narejene z raztapljanjem 1/2 čajne žličke soli v 2 litrih vode. Vemo tudi, da je 1 čajna žlička soli približno 6 gramov. V tem primeru je pretvorba enostavna - pomnožimo: 1/2 čajne žličke x (6 gramov / 1 čajna žlička) = 3 grame soli. 3 grami soli, deljeni z 2 litroma ali vodo = 1,5 g / l
3. Naučite se izračunati molarnost. Molarnost zahteva, da poznate število molov svoje topljene snovi, vendar je to mogoče zlahka ugotoviti, če poznate maso topljene snovi in ​​kemijsko formulo. Vsak kemični element ima znano "molsko maso" (MM) - določeno maso za en mol tega elementa. Te molske mase najdemo v periodnem sistemu (običajno pod kemijskim simbolom in imenom elementa.) Preprosto dodajte molske mase komponent topljene snovi, da dobite molsko maso. Nato pomnožite znano maso topljene snovi z (1 / MM vaše topljene snovi), da poiščete količino svoje topljene snovi v molih.
   • Primer: Recimo, da želimo najti molarnost zgornje fiziološke raztopine. Samo za povzetek imamo v 2 litrih vode 3 grame soli (NaCl). Začnite tako, da ugotovite, kakšne so molske mase Na in Cl, tako da si ogledate periodni sistem. Na = približno 23 g / mol in Cl = približno 35,5 g / mol. Tako je MM NaCl = 23 + 35,5 = 58,5 g / mol. 3 g NaCl x (1 mol NaCl / 58,5 g NaCl) = 0,051 mol NaCl. 0,051 mol NaCl / 2 litra vode = .026 M NaCl
4. Vadite standardne vaje za izračun koncentracije. Zgornje znanje je vse, kar potrebujete za izračun koncentracij v preprostih situacijah. Če načeloma poznate maso ali prostornino raztopine in količino dodane raztopljene snovi ali pa to lahko ugotovite iz informacij, navedenih v izjavi, morate z lahkoto izračunati koncentracijo raztopine. Naredite težave v praksi, da izboljšate svoje sposobnosti. Oglejte si spodnje primere vaj:
   • Kolikšna je molarnost NaCL v 400 ml raztopini, dobljeni z dodajanjem 1,5 grama NaCl v vodo?
   • Kolikšna je koncentracija raztopine v ppm, ki jo dobimo z dodajanjem 0,001 g svinca (Pb) na 150 L vode? (1 L vode = 1000 gramov) V tem primeru se bo količina raztopine z dodajanjem snovi povečala za malo, zato lahko kot prostornino raztopine uporabite prostornino topila.
   • Poiščite koncentracijo 0,1 l raztopine v gramih na liter, dobljeno z dodajanjem 1/2 mola KCl v vodo. Za to težavo morate delati od spredaj nazaj, z uporabo molske mase KCL za izračun števila gramov KCl v topljeni snovi.

2. del od 3: Titracija

1. Razumeti, kdaj uporabiti titracijo. Titracija je tehnika, ki jo kemiki uporabljajo za izračun količine topljene snovi v raztopini. Za izvedbo titracije ustvarite kemično reakcijo med topljeno snovjo in drugim reagentom (običajno tudi raztopljenim). Ker poznate natančno količino vašega drugega reagenta in poznate kemijsko enačbo reakcije med reagentom in topljeno snovjo, lahko količino svoje topljene snovi izračunate tako, da izmerite, koliko reagenta potrebujete za reakcijo s topljeno snovjo popolna.
   • Titracije so torej lahko zelo koristne pri izračunu koncentracije raztopine če ne veste, koliko topljene snovi je bilo prvotno dodano.
   • Če veste, koliko topljene snovi je v raztopini, potem ni treba titrirati - izmerite prostornino raztopine in izračunajte koncentracijo, kot je opisano v 1. delu.
2. Nastavite svojo titracijsko opremo. Za natančno titriranje potrebujete čisto, natančno in profesionalno opremo. Uporabite Erlenmeyerjevo bučko ali čašo pod kalibrirano bireto, pritrjeno na držalo za bireto. Šoba birete mora biti v vratu bučke ali čaše, ne da bi se dotikala sten.
   • Prepričajte se, da je vsa oprema predhodno očiščena, sprana z deionizirano vodo in suha.
3. Napolnite bučko in bireto. Natančno izmerite majhno količino neznane raztopine. Ko se snov raztopi, se enakomerno širi skozi topilo, zato bo koncentracija tega majhnega vzorca raztopine enaka koncentraciji prvotne raztopine. Napolnite bireto z raztopino znane koncentracije, ki bo reagirala z vašo raztopino. Zapišite natančen volumen raztopine v bireti - odštejte končni volumen, da poiščete celotno raztopino, uporabljeno v reakciji.
   • Bodite pozorni: če reakcija med raztopino v bireti in raztopljeno v bučki ne kaže znakov reakcije, boste indikator v bučki. Uporabljajo se v kemiji za vizualni signal, ko raztopina doseže točko enakovrednosti ali končno točko. Kazalniki se običajno uporabljajo za titracije, ki preučujejo kislinsko-bazične in redoks reakcije, obstaja pa tudi več drugih kazalnikov. Poiščite primerni kazalnik za reakcijo v učbeniku za kemijo ali po internetu.
4. Začnite s titracijo. V bučko počasi dodajamo raztopino iz birete ("titrant"). Med potekom reakcije raztopino nežno premešajte z magnetno mešalno palico ali stekleno mešalno palico. Če vaša raztopina vidno reagira, morate videti nekatere znake, da pride do reakcije - sprememba barve, mehurčki, ostanki itd. Če uporabljate indikator, boste morda videli vsako kapljico, ki pride skozi bireto v pravilno bučko a. sprememba barve.
   • Če se zaradi reakcije spremeni vrednost ali potencial pH, lahko v bučko dodate merilnike pH ali potenciometer, da se oceni potek kemične reakcije.
   • Za natančnejšo titracijo spremljajte pH ali potencial, kot je opisano zgoraj, in vsakič upoštevajte, kako poteka reakcija po dodajanju majhne količine titranta. Narešite kislost raztopine ali potencial glede na količino dodanega titranta. Videli boste ostre spremembe naklona krivulje na točkah enakovrednosti odziva.
5. Upočasnite titracijo. Ko se vaša kemijska reakcija približuje končni točki, počasi titrirajte do kapljicnega napredovanja. Če uporabljate indikator, boste morda opazili, da barvne utripa trajajo dlje. Zdaj nadaljujte s titriranjem čim počasneje, dokler ne ugotovite natančnega padca, zaradi katerega bo vaša reakcija dosegla končno točko. V primeru indikatorja na splošno pogledate čim prejšnjo trajno spremembo barve v odzivu.
   • Končni volumen zapišite v svojo bireto. Če to odštejemo od začetne prostornine v bireti, lahko ugotovimo natančno količino titranta, ki smo ga uporabili.
6. Izračunajte količino topljene snovi v svoji raztopini. Uporabite kemijsko enačbo za reakcijo med titrantom in raztopino, da poiščete število molov topljene snovi v bučki. Ko najdete število molov topljene snovi, jo lahko preprosto razdelite na prostornino raztopine v bučki, da poiščete molarnost raztopine, ali pretvorite število molov v grame in delite s prostornino raztopine. , da dobimo koncentracijo v g / L. To zahteva malo osnovnega znanja o stehiometriji.
   • Denimo, da smo pri titriranju raztopine HCl v vodi do točke ekvivalence uporabili 25 ml 0,5 M NaOH. Raztopina HCl je imela za titracijo prostornino 60 ml. Koliko molov HCl je v naši raztopini?
   • Za začetek si oglejmo kemijsko enačbo reakcije NaOH in HCl: NaOH + HCl> H₂O + NaCl
   • V tem primeru 1 molekula NaOH reagira z 1 molekulo HCl s produktoma voda in NaCl. Ker ste dodali ravno toliko NaOH, da nevtralizirate celotno HCl, bo število molov NaOH, porabljenih v reakciji, enako številu molov HCl v bučki.
   • Ugotovimo torej, kolikšna je količina NaOH v molih. 25 ml NaOH = 0,025 L NaOH x (0,5 mol NaOH / 1 L) = 0,0125 mol NaOH.
   • Ker smo iz reakcijske enačbe ugotovili, da je število molov porabljenega NaOH v reakciji = število molov HCl v raztopini, zdaj vemo, da je v raztopini 0,0125 molov HCl.
7. Izračunajte koncentracijo raztopine. Zdaj, ko poznate količino topljene snovi v svoji raztopini, je koncentracijo enostavno najti glede na molarnost. Preprosto razdelite število molov topljene snovi v svoji raztopini na prostornino vzorca raztopine (ne količina večje količine, iz katere ste odvzeli vzorec.) Rezultat je molarnost vaše raztopine!
   • Če želite ugotoviti molarnost zgornjega primera, delite število molov HCl na prostornino v bučki. 0,0125 mol HCl x (1 / 0,060 L) = 0,208 M HCl.
   • Če želite pretvoriti molarnost v g / L, ppm ali odstotek sestave, pretvorite število molov raztopljene snovi v maso (z uporabo molske mase raztopljene snovi.) Za ppm in odstotek spojine morate pretvoriti tudi količino vaše raztopine v maso (z uporabo pretvorbenega faktorja, kot je gostota, ali preprosto s tehtanjem), nato rezultat pomnožite z 10 oziroma 10.

3. del od 3: Določanje slanosti v akvariju

1. Vzemite vzorec vode iz rezervoarja. Glasnost natančno zapišite. Če je mogoče, izmerite prostornino v enotah SI, na primer ml - te je enostavno pretvoriti v L.
   • V tem primeru preizkusimo slanost vode v akvariju, koncentracijo soli (NaCl) v vodi. Recimo, da za ta namen vzamemo vzorec vode 3 ml iz akvarija in nato nastavite končni odgovor g / L.
2. Titrirajte vzorec vode. Izberite titrant, ki v raztopljeni snovi povzroči dobro vidno reakcijo. V tem primeru uporabimo raztopino 0,25 M AgNO₃ (srebrni nitrat), spojina, ki tvori netopno klorovo sol, ko reagira z NaCl v naslednji reakciji: AgNO₃ + NaCl> NaNO₃ + AgCl. Sol (AgCl) bo vidna kot motno bel ostanek, ki plava in jo je mogoče ločiti od raztopine.
   • Titrirajte srebrni nitrat iz birete ali majhne injekcijske igle v vzorec akvarija, dokler raztopina ne postane motna. Pri tako majhnem vzorcu je pomembno, da natančno določite, koliko srebrnega nitrata ste dodali - vsako kapljico natančno preučite.
3. Nadaljujte, dokler se reakcija ne konča. Ko srebrni nitrat preneha zamegljevati raztopino, lahko zabeležite število dodanih ml. Titrirajte AgNO3 zelo počasno in natančno opazujte rešitev, še posebej, ko se približuje končna točka.
   • Predpostavimo, da je 0,25 M AgNO 3 ml₃ je bilo potrebno, da se reakcija konča in se voda ni več motila.
4. Določite število molov titranta. Ta korak je enostaven - količino titranta, ki ste ga dodali, pomnožite z molarnostjo. Tako boste dobili število molov uporabljenega titranta.
   • 3 ml x 0,25 M = 0,003 L x (, 25 molov AgNO₃/ 1 L) = 0,000075 mol AgNO₃.
5. Določite število molov vaše topljene snovi. Z reakcijsko enačbo pretvorimo število molov AgNO₃ na mole NaCl. Reakcijska enačba je: AgNO₃ + NaCl> NaNO₃ + AgCl. Ker 1 mol AgNO₃ reagira z 1 molom NaCl, zdaj vemo, da je število molov NaCl v naši raztopini = število molov AgNO₃ ki se doda: 0,000075 mol.
   • V tem primeru: 1 mol AgNO₃ reagira z 1 mol NaCl. Če pa 1 mol titranta reagira z 2 moloma naše topljene snovi, bi število molov našega titranta pomnožili z 2, da bi dobili število molov naše topljene snovi.
   • Nasprotno pa, če 2 mola našega titranta reagirata z 1 molom naše topljene snovi, potem število molov titranta delimo z dvema.
   • Ta pravila sorazmerno ustrezajo 3 molom titranta in 1 molu topljene snovi, 4 moli titranta in 1 molu topljene snovi itd., Pa tudi 1 molu titranta in 3 moli topljene snovi, 1 molu titranta in 4 molom topljene snovi, itd.
6. Pretvorite svoje število topljenih molov v grame. Če želite to narediti, boste morali izračunati molsko maso topljene snovi in ​​jo pomnožiti s številom molov vaše topljene snovi. Če želite poiskati molsko maso NaCl, s pomočjo periodnega sistema poiščite in dodajte atomsko maso soli (Na) in klorida (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.
   • Bodite pozorni: Če je v atomu več kot ena vrsta molekul, morate večkrat dodati molsko maso tega atoma. Na primer, če ste molska masa AgNO₃, maso kisika bi dodali trikrat, ker so v molekuli trije atomi kisika.
7. Izračunajte končno koncentracijo. Maso raztopljene snovi imamo v gramih in poznamo prostornino preskusne raztopine. Zdaj moramo le deliti: 0,00438 g NaCl / 0,003 L = 1,46 g NaCl / L
   • Slanost morske vode je približno 35 g NaCl / L. Naš akvarij ni dovolj slan za morske ribe.

Nasveti

• Čeprav lahko topljeno sredstvo in topilo v ločenih delih obstajata v različnih stanjih (trdna, tekoča ali plina), bo raztopina, ki nastane ob raztapljanju snovi, v enakem stanju kot topilo.
• Ag + 2 HNO3 → AgNO3 + NO2 + H2O
• Uporabljajte samo prozorno plastiko ali steklo.
• Tu je primer videoposnetka: [1]

Opozorila

• Raztopino AgNO3 shranjujte v zaprti, temni steklenici. Občutljiv je na svetlobo.
• Bodite previdni pri delu z močnimi kislinami ali bazami. Poskrbite, da bo v sobi dovolj svežega zraka.
• Nosite zaščitna očala in rokavice.
• Če želite vrniti srebro, upoštevajte naslednje: Cu (s) + 2 AgNO3 (aq) → Cu (NO3) 2 + 2 Ag (s) Ne pozabite, da (s) pomeni trdna snov.