Sadržaj

• Kročiti
• Dio 1 od 3: Osnovno znanje o koncentracijama
• Dio 2 od 3: Titracija
• Dio 3 od 3: Određivanje slanosti u akvariju
• Savjeti
• Upozorenja

U kemiji ili kemiji, jedan riješenje homogena smjesa dviju stvari - jedne otopljena tvar i a otapalo ili otapalo u kojem je tvar otopljena. Koncentracija je mjera količine otopljene tvari u otapalu. Razlozi za određivanje koncentracije otopine mogu biti mnogi, ali uključena je kemija jednaka bez obzira testirate li razinu klora u bazenu ili provodite spasonosnu analizu na uzorku krvi. Ovaj će vas vodič naučiti neke temeljne dijelove kemije otopine, a zatim će vas provesti kroz postupak uobičajene, praktične primjene - održavanje akvarija.

Kročiti

Dio 1 od 3: Osnovno znanje o koncentracijama

1. Označavanje metoda koncentracija. Koncentracija tvari je količina te otopljene tvari podijeljena s količinom otapala. Međutim, budući da postoje različiti načini izražavanja količine određene tvari, moguće je i koncentraciju prikazati na različite načine. Ovdje ćete pronaći najčešće pravopise:
   • Gram po litri (g / L.) Masa otopljene tvari u gramima otopljene u zadanom volumenu otopine (što nije nužno jednako volumenu otapala.) Tipično se koristi za otopine krutina u tekućim otapalima.
   • Molarnost (M.) Broj molova otopljene tvari podijeljen s volumenom otopine.
   • Dijelovi na milijun (ppm.) Omjer broja čestica (obično u gramima) otopljene tvari na milijun čestica otopine, pomnožen s 10. Tipično se koristi za vrlo razrijeđene vodene otopine (1 L vode = 1000 grama).
   • Postotak složene tvari. Omjer čestica (opet u gramima) otopljene tvari na 100 čestica otopine, izražen kao postotak.
2. Znate koje podatke trebate za pronalaženje koncentracije. Osim molarnosti (vidi dolje), uobičajeni načini pisanja koncentracije kao što je gore navedeno zahtijevaju da znate masu otopljene tvari i masu ili volumen rezultirajuće otopine. Mnogi kemijski problemi koji zahtijevaju pronalaženje koncentracije otopine ne daju vam ove podatke. Ako je to slučaj, morat ćete surađivati ​​s onim što znate kako biste saznali ove podatke.
   • Primjer: Pretpostavimo da moramo pronaći koncentraciju (u gramima po litri) otopine koja se stvara otapanjem 1/2 žličice soli u 2 litre vode. Također znamo da je 1 žličica soli oko 6 grama. U ovom je slučaju pretvorba lagana - pomnožite: 1/2 žličice x (6 grama / 1 žličica) = 3 grama soli. 3 grama soli podijeljeno s 2 litre ili vodom = 1,5 g / L
3. Saznajte kako izračunati molarnost. Molarnost zahtijeva da znate broj molova vaše otopljene tvari, ali to se lako može utvrditi ako znate masu otopljene tvari i kemijsku formulu. Svaki kemijski element ima poznatu "molarnu masu" (MM) - specifičnu masu za jedan mol tog elementa. Te molarne mase nalaze se u periodnom sustavu (obično pod kemijskim simbolom i nazivom elementa.) Jednostavno dodajte molarne mase komponenata otopljene tvari da biste dobili molarnu masu. Zatim pomnožite poznatu masu otopljene tvari s (1 / MM vaše otopljene tvari) kako biste pronašli količinu vaše otopljene tvari u madežima.
   • Primjer: Pretpostavimo da želimo pronaći molarnost gornje fiziološke otopine. Samo da rezimiramo, imamo 3 grama soli (NaCl) u 2 litre vode. Započnite s otkrivanjem molarnih masa Na i Cl gledanjem periodnog sustava. Na = oko 23 g / mol i Cl = oko 35,5 g / mol. Dakle, MM NaCl = 23 + 35,5 = 58,5 g / mol. 3 grama NaCl x (1 mol NaCl / 58,5 g NaCl) = 0,051 mol NaCl. 0,051 mol NaCl / 2 litre vode = .026 M NaCl
4. Vježbajte standardne vježbe za izračunavanje koncentracija. Gore navedeno znanje je sve što vam treba za izračunavanje koncentracija u jednostavnim situacijama. Ako znate masu ili volumen otopine i količinu dodane otopine u principu, ili to možete zaključiti iz podataka danih u izjavi, trebali biste moći s lakoćom izmjeriti koncentraciju otopine za izračunavanje. Napravite probleme u praksi kako biste poboljšali svoje vještine. Pogledajte primjere vježbi u nastavku:
   • Kolika je molarnost NaCL u otopini od 400 ml, dobivenoj dodavanjem 1,5 grama NaCl u vodu?
   • Kolika je koncentracija, u ppm, otopine koja se dobije dodavanjem 0,001 g olova (Pb) na 150 L vode? (1 L vode = 1000 grama) U tom će se slučaju dodavanjem tvari volumen otopine povećati za malu količinu, tako da volumen otapala možete koristiti kao volumen otopine.
   • Pronađite koncentraciju otopine od 0,1 L izražene dodavanjem 1/2 mola KCl u vodi u gramima po litri. Za ovaj problem morate raditi sprijeda natrag, koristeći molarnu masu KCL da biste izračunali broj grama KCl u otopljenoj supstanci.

Dio 2 od 3: Titracija

1. Shvatite kada primijeniti titraciju. Titracija je tehnika koju kemičari koriste za izračunavanje količine otopljene tvari prisutne u otopini. Da biste izvršili titraciju, stvarate kemijsku reakciju između otopljene tvari i drugog reagensa (obično također otopljenog). Budući da znate točnu količinu vašeg drugog reagensa i znate kemijsku jednadžbu reakcije između reagensa i otopljene tvari, možete izračunati količinu svoje otopljene tvari mjereći koliki je reagens potreban za reakciju s otopljenom tvari dovršen.
   • Dakle, titracije mogu biti vrlo korisne pri izračunavanju koncentracije otopine ako ne znate koliko je otopljene supstance u početku dodano.
   • Ako znate koliko je otopljene tvari u otopini, nema potrebe za titracijom - samo izmjerite volumen svoje otopine i izračunajte koncentraciju, kako je opisano u 1. dijelu.
2. Postavite svoju titracijsku opremu. Za precizno titriranje potrebna vam je čista, točna i profesionalna oprema. Upotrijebite Erlenmeyerovu tikvicu ili čašu ispod kalibrirane birete pričvršćene na držač za biretu. Mlaznica birete trebala bi biti u vratu tikvice ili čaše, a da ne dodiruje zidove.
   • Provjerite je li sva oprema prethodno očišćena, isprana deioniziranom vodom i suha.
3. Napunite tikvicu i biretu. Precizno izmjerite malu količinu nepoznate otopine. Kada se otopi, tvar se ravnomjerno širi kroz otapalo, pa će koncentracija ovog malog uzorka otopine biti jednaka koncentraciji izvorne otopine. Napunite svoju biretu otopinom poznate koncentracije koja će reagirati s vašom otopinom. Zabilježite točan volumen otopine u bireti - oduzmite konačni volumen da biste pronašli ukupnu otopinu koja se koristi u reakciji.
   • Obratiti pažnju: ako reakcija između otopine u bireti i otopljene tvari u tikvici ne pokazuje znakove reakcije, indikator u tikvici. Oni se koriste u kemiji za pružanje vizualnog signala kada otopina dosegne točku ekvivalencije ili krajnju točku. Pokazatelji se obično koriste za titracije ispitivanja kiselinsko-baznih i redoks reakcija, ali postoji i nekoliko drugih pokazatelja. Potražite udžbenik kemije ili potražite na internetu kako biste pronašli odgovarajući pokazatelj za svoju reakciju.
4. Započnite titraciju. Polako dodajte otopinu iz birete ("titranta") u tikvicu. Koristite magnetski štap za miješanje ili stakleni štap za miješanje kako biste lagano promiješali otopinu dok reakcija traje. Ako vaša otopina vidljivo reagira, trebali biste vidjeti određene znakove da se reakcija odvija - promjena boje, mjehurića, ostataka itd. Ako koristite indikator, možda ćete vidjeti svaku kap koja dolazi kroz biretu u ispravnu tikvicu a. promjena boje.
   • Ako reakcija rezultira promjenom pH vrijednosti ili potencijala, u tikvicu možete dodati čitače pH ili potenciometar kako biste procijenili napredak kemijske reakcije.
   • Za precizniju titraciju, nadgledajte pH ili potencijal kao gore, i svaki put zabilježite kako se reakcija odvija nakon dodavanja male količine titranta. Nacrtajte kiselost otopine ili potencijal u odnosu na volumen dodanog titranta. Vidjet ćete oštre promjene nagiba krivulje na točkama ekvivalencije odziva.
5. Usporite titraciju. Kako se vaša kemijska reakcija približava krajnjoj točki, usporite titraciju do napredovanja u kapima. Ako upotrebljavate indikator, možda ćete primijetiti da bljeskovi boje traju dulje. Sada nastavite titrirati što je sporije moguće dok ne utvrdite točan pad zbog kojeg će vaša reakcija doseći krajnju točku. U slučaju indikatora, obično gledate na najraniju moguću trajnu promjenu boje u odgovoru.
   • Konačni volumen zabilježite u svoju biretu. Oduzimajući to od početnog volumena u bireti, možete pronaći točan volumen titranta koji ste upotrijebili.
6. Izračunajte količinu otopljene tvari u svojoj otopini. Upotrijebite kemijsku jednadžbu za reakciju između vašeg titranta i otopine kako biste pronašli broj molova otopljene tvari u tikvici. Nakon što pronađete broj molova otopljene tvari, možete ga jednostavno podijeliti s volumenom otopine u tikvici kako biste pronašli molarnost otopine ili pretvorili broj mola u grame i podijelili s volumenom otopine. , da se dobije koncentracija u g / L. To zahtijeva malo osnovnog znanja o stehiometriji.
   • Na primjer, pretpostavimo da smo koristili 25 ml 0,5 M NaOH za titriranje otopine HCl u vodi do točke ekvivalencije. Otopina HCl imala je volumen od 60 ml za titraciju. Koliko molova HCl ima u našem rješenju?
   • Za početak, pogledajmo kemijsku jednadžbu reakcije NaOH i HCl: NaOH + HCl> H₂O + NaCl
   • U ovom slučaju 1 molekula NaOH reagira s 1 molekulom HCl s produktima vode i NaCl. Dakle, jer ste dodali tek toliko NaOH da neutralizirate svu HCl, broj molova NaOH utrošenih u reakciji bit će jednak broju molova HCl u tikvici.
   • Pa saznajmo kolika je količina NaOH u molovima. 25 ml NaOH = 0,025 L NaOH x (0,5 mol NaOH / 1 L) = 0,0125 mol NaOH.
   • Budući da smo iz reakcijske jednadžbe zaključili da je broj mola NaOH utrošenog u reakciji = broj molova HCl u otopini, sada znamo da u otopini ima 0,0125 mola HCl.
7. Izračunajte koncentraciju vaše otopine. Sad kad znate količinu otopljene tvari u vašoj otopini, lako je pronaći koncentraciju u smislu molarnosti. Jednostavno podijelite broj molova otopljene tvari u vašoj otopini s volumenom uzorka vaše otopine (ne volumen veće količine iz koje ste uzeli uzorak.) Rezultat je molarnost vašeg rješenja!
   • Da bi se pronašla molarnost gornjeg primjera, podijelite broj molova HCl s volumenom u tikvici. 0,0125 mola HCl x (1 / 0,060 L) = 0,208 M HCl.
   • Da biste pretvorili molarnost u g / L, ppm ili postotak sastava, pretvorite broj molova vaše otopljene tvari u masu (koristeći molarnu masu vaše otopljene tvari.) Za ppm i postotak spoja, također morate pretvoriti volumen vaše otopine u masi (koristeći pretvorbeni faktor kao što je gustoća ili jednostavno vaganjem), a zatim pomnožite rezultat s 10 odnosno 10.

Dio 3 od 3: Određivanje slanosti u akvariju

1. Uzmite uzorak vode iz spremnika. Snimite glasnoću točno. Ako je moguće, izmjerite volumen u SI jedinicama kao što je ml - njih je lako pretvoriti u L.
   • U ovom primjeru ispitujemo slanost vode u akvariju, koncentraciju soli (NaCl) u vodi. Pretpostavimo da u tu svrhu uzmemo uzorak vode 3 ml iz akvarija, a zatim postavite konačni odgovor g / L.
2. Titrirajte uzorak vode. Odaberite titrant koji proizvodi jasno vidljivu reakciju u otopljenoj tvari. U ovom slučaju koristimo otopinu od 0,25 M AgNO₃ (srebrni nitrat), spoj koji stvara netopivu sol klora kada reagira s NaCl u sljedećoj reakciji: AgNO₃ + NaCl> NaNO₃ + AgCl. Sol (AgCl) bit će vidljiva kao mutni bijeli talog koji pluta i može se odvojiti od otopine.
   • Titrirajte srebrni nitrat iz birete ili male injekcijske igle u uzorak akvarija dok otopina ne postane mutna. S tako malim uzorkom važno je točno odredite koliko ste srebrnog nitrata dodali - pažljivo proučite svaku kap.
3. Nastavite dok reakcija ne završi. Kada srebrni nitrat prestane zamućivati ​​otopinu, možete primijetiti broj dodanih ml. Titrirajte AgNO3 vrlo sporo i pažljivo promatrajte rješenje, posebno kako se bliži krajnja točka.
   • Pretpostavimo da postoji 3 ml 0,25 M AgNO₃ bilo potrebno da se reakcija završi i voda se nije dalje zamutila.
4. Odredite broj molova titranta. Ovaj je korak jednostavan - pomnožite količinu titranta koji ste dodali s molarnošću. To će vam dati broj korištenih molova titranta.
   • 3 ml x 0,25 M = 0,003 L x (, 25 mola AgNO₃/ 1 L) = 0,000075 mol AgNO₃.
5. Odredite broj madeža vaše otopljene tvari. Pomoću jednadžbe reakcije pretvorite broj molova AgNO₃ na madeže NaCl. Jednadžba reakcije je: AgNO₃ + NaCl> NaNO₃ + AgCl. Budući da 1 mol AgNO₃ reagira s 1 molom NaCl, sada znamo da je broj molova NaCl u našoj otopini = broj molova AgNO₃ koji se dodaje: 0,000075 mol.
   • U ovom slučaju: 1 mol AgNO₃ reagira s 1 mol NaCl. Ali ako 1 mol titranta reagira s 2 mola naše otopljene tvari, pomnožili bismo broj molova našeg titranta s 2 da bismo dobili broj molova naše otopljene tvari.
   • Suprotno tome, ako 2 mola našeg titranta reagiraju s 1 molom naše otopljene tvari, tada broj molova titranta podijelimo s dva.
   • Ova pravila proporcionalno odgovaraju 3 mola titranta i 1 mola otopljene tvari, 4 mola titranta i 1 mola otopljene tvari itd., Kao i 1 mol titranta i 3 mola otopljene tvari, 1 mola titranta i 4 mola otopljene tvari, itd.
6. Pretvorite svoj otopljeni broj molova u grame. Da biste to učinili, morat ćete izračunati molarnu masu otopljene tvari i pomnožiti je s brojem molova otopljene tvari. Da biste pronašli molarnu masu NaCl, upotrijebite periodni sustav kako biste pronašli i dodali atomsku težinu soli (Na) i 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.
   • Obratiti pažnju: Ako se u atomu nalazi više od jedne vrste molekula, molarnu masu tog atoma morate dodati nekoliko puta. Na primjer, ako ste molarna masa AgNO₃, dodali biste masu kisika tri puta jer u molekuli postoje tri atoma kisika.
7. Izračunajte konačnu koncentraciju. Masu svoje otopljene tvari imamo u gramima i znamo volumen otopine za ispitivanje. Sve što sada moramo učiniti je podijeliti: 0,00438 g NaCl / 0,003 L = 1,46 g NaCl / L
   • Slanost morske vode iznosi približno 35 g NaCl / L. Naš akvarij nije dovoljno slaan za morske ribe.

Savjeti

• Iako otopljena tvar i otapalo mogu postojati u različitim stanjima (krutina, tekućina ili plin) kad se odvoje, otopina koja nastaje otapanjem tvari bit će u istom stanju kao i otapalo.
• Ag + 2 HNO3 → AgNO3 + NO2 + H2O
• Koristite samo prozirnu plastiku ili staklo.
• Evo primjera videozapisa: [1]

Upozorenja

• Otopinu AgNO3 čuvajte u zatvorenoj, tamnoj boci. Osjetljiv je na svjetlost.
• Budite oprezni pri radu s jakim kiselinama ili bazama. Provjerite ima li dovoljno svježeg zraka u sobi.
• Nosite zaštitne naočale i rukavice.
• Ako želite vratiti srebro, uzmite u obzir sljedeće: Cu (s) + 2 AgNO3 (aq) → Cu (NO3) 2 + 2 Ag (s) Sjetite se da s) znači čvrsto.