Indhold

• At træde
• Del 1 af 3: Grundlæggende viden om koncentrationer
• Del 2 af 3: Titrering
• Del 3 af 3: Bestemmelse af saltholdigheden i et akvarium
• Tips
• Advarsler

I kemi eller kemi, en opløsning en homogen blanding af to ting - en opløst stof og en opløsningsmiddel eller opløsningsmiddel hvor stoffet er opløst. Koncentration er et mål for mængden af ​​opløst stof i et opløsningsmiddel. Der kan være mange grunde til at bestemme koncentrationen af ​​en opløsning, men den involverede kemi er den samme, uanset om du tester klorniveauet i en pool eller udfører en livreddende analyse på en blodprøve. Denne vejledning lærer dig nogle grundlæggende dele af løsningskemi, hvorefter du gennemgår proceduren for en almindelig, praktisk anvendelse - akvariumvedligeholdelse.

At træde

Del 1 af 3: Grundlæggende viden om koncentrationer

1. Notationsmetode for koncentrationer. En koncentration af et stof er mængden af ​​det opløste stof divideret med mængden af ​​opløsningsmiddel. Men fordi der er forskellige måder at udtrykke mængden af ​​et givet stof på, er det også muligt at repræsentere en koncentration på forskellige måder. Her finder du de mest almindelige stavemåder:
   • Gram pr. Liter (g / L.) Massen af ​​et opløst stof i gram opløst i et givet volumen af ​​en opløsning (som ikke nødvendigvis er den samme som volumenet af opløsningsmidlet.) Anvendes typisk til opløsninger af faste stoffer i flydende opløsningsmidler.
   • Molarity (M.) Antallet af mol opløst stof divideret med opløsningens volumen.
   • Dele pr. Million (ppm.) Forholdet mellem antallet af partikler (normalt i gram) af et opløst stof pr. Million partikler af en opløsning ganget med 10. Typisk brugt til meget fortyndede vandopløsninger (1 liter vand = 1000 gram).
   • Procent af sammensat stof. Forholdet mellem partikler (igen i gram) af et opløst stof pr. 100 partikler af en opløsning udtrykt i procent.
2. Ved hvilke data du har brug for for at finde en koncentration. Bortset fra molaritet (se nedenfor) kræver de almindelige måder at skrive en koncentration som angivet ovenfor, at du kender opløsningsmassens masse og massen eller volumenet af den resulterende opløsning. Mange kemiske problemer, der kræver at finde koncentrationen af ​​en opløsning, giver dig ikke disse oplysninger. I så fald bliver du nødt til at arbejde med det, du ved, for at finde ud af disse oplysninger.
   • Eksempel: Antag, at vi er nødt til at finde koncentrationen (i gram pr. Liter) af en opløsning fremstillet ved at opløse 1/2 tsk salt i 2 liter vand. Vi ved også, at 1 tsk salt er ca. 6 gram. I dette tilfælde er omdannelsen let - multiplicer: 1/2 teskefuld x (6 gram / 1 tsk) = 3 gram salt. 3 gram salt divideret med 2 liter eller vand = 1,5 g / l
3. Lær hvordan du beregner molaritet. Molaritet kræver, at du kender antallet af mol af din opløste stof, men dette kan let udledes, hvis du kender massen af ​​det opløste stof og den kemiske formel. Hvert kemisk element har en kendt "molær masse" (MM) - en specifik masse for en mol af dette element. Disse molære masser findes i det periodiske system (normalt under det kemiske symbol og elementnavnet.) Du skal blot tilføje molmasserne af komponenterne i det opløste stof for at få molmassen. Multiplicer derefter den kendte masse af opløst stof med (1 / MM af din opløste stof) for at finde mængden af ​​din opløste stof i mol.
   • Eksempel: Antag, at vi vil finde molariteten af ​​ovennævnte saltopløsning. Bare for at opsummere har vi 3 gram salt (NaCl) i 2 liter vand. Start med at finde ud af, hvad molmasserne af Na og Cl er ved at se på det periodiske system. Na = ca. 23 g / mol og Cl = ca. 35,5 g / mol. MM af 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 vand = 0,026 M NaCl
4. Øv standardøvelser på beregning af koncentrationer. Ovenstående viden er alt hvad du behøver for at beregne koncentrationerne i enkle situationer. Hvis du kender opløsningens masse eller volumen og mængden af ​​opløst stof i princippet, eller hvis du kan udlede dette ud fra oplysningerne i erklæringen, skal du være i stand til let at måle koncentrationen af ​​en opløsning. At beregne. Lav øvelsesproblemer for at forbedre dine færdigheder. Se eksemplet på øvelser nedenfor:
   • Hvad er molariteten af ​​NaCL i en 400 ml opløsning opnået ved at tilsætte 1,5 gram NaCl til vand?
   • Hvad er koncentrationen i ppm af en opløsning fremstillet ved tilsætning af 0,001 g bly (Pb) til 150 liter vand? (1 liter vand = 1000 gram) I dette tilfælde øges volumenet af opløsningen med en lille mængde ved at tilsætte stoffet, så du kan bruge opløsningsmidlets volumen som opløsningsvolumen.
   • Find koncentrationen i gram pr. Liter af en 0,1 L opløsning fremstillet ved at tilsætte 1/2 mol KCl til vand. For dette problem skal du arbejde forfra og bagud ved at bruge molær masse af KCL til at beregne antallet af gram KCl i det opløste stof.

Del 2 af 3: Titrering

1. Forstå, hvornår du skal anvende en titrering. Titrering er en teknik, der bruges af kemikere til at beregne mængden af ​​opløst stof, der er til stede i en opløsning. For at udføre en titrering opretter du en kemisk reaktion mellem det opløste stof og et andet reagens (normalt også opløst). Da du kender den nøjagtige mængde af dit andet reagens, og du kender den kemiske ligning af reaktionen mellem reagenset og det opløste stof, kan du beregne mængden af ​​dit opløste stof ved at måle, hvor meget af reagenset du har brug for til reaktionen med det opløste stof. komplet.
   • Så titreringer kan være meget nyttige til beregning af koncentrationen af ​​en opløsning hvis du ikke ved, hvor meget opløst stof der oprindeligt blev tilføjet.
   • Hvis du ved, hvor meget af et opløst stof der er i opløsningen, er der ikke behov for at titrere - bare mål volumenet af din opløsning og beregne koncentrationen som beskrevet i del 1.
2. Opsæt dit titreringsudstyr. For at udføre nøjagtige titreringer har du brug for rent, nøjagtigt og professionelt udstyr. Brug en Erlenmeyer-kolbe eller et bægerglas under en kalibreret burette, der er fastgjort til en buretteholder. Burets dyse skal være i halsen på kolben eller bægeret uden at røre væggene.
   • Sørg for, at alt udstyr tidligere er renset, skyllet med deioniseret vand og tørt.
3. Fyld kolben og buretten. Mål en lille mængde af den ukendte opløsning nøjagtigt. Når det er opløst, spreder stoffet sig jævnt gennem opløsningsmidlet, så koncentrationen af ​​denne lille prøve af opløsningen vil være den samme som for den originale opløsning. Fyld din burette med en opløsning af en kendt koncentration, der reagerer med din opløsning. Skriv det nøjagtige volumen af ​​opløsning i buretten - træk det endelige volumen for at finde den samlede opløsning, der er brugt i reaktionen.
   • Vær opmærksom: hvis reaktionen mellem opløsningen i buretten og opløsningsmidlet i kolben ikke viser noget tegn på reaktion, vil du indikator i kolben. Disse bruges i kemi til at give et visuelt signal, når en opløsning når ækvivalenspunktet eller slutpunktet. Indikatorer bruges generelt til titreringer, der undersøger syre-base- og redoxreaktioner, men der er også flere andre indikatorer. Konsulter en kemibøger eller kig på internettet for at finde en passende indikator for din reaktion.
4. Begynd titrering. Tilsæt langsomt en opløsning fra buretten ("titreringen") i kolben. Brug en magnetisk omrøringspind eller glasrørpind til forsigtigt at blande opløsningen, mens reaktionen pågår. Hvis din opløsning synligt reagerer, skal du se visse tegn på, at en reaktion finder sted - farveændring, bobler, rester osv. Hvis du bruger en indikator, kan du muligvis se hver dråbe komme gennem buretten til den rigtige kolbe farveændring.
   • Hvis reaktionen resulterer i en ændring i pH-værdien eller potentialet, kan du tilføje pH-læsere eller et potentiometer til kolben for at måle forløbet af den kemiske reaktion.
   • For en mere nøjagtig titrering skal du overvåge pH eller potentiale som ovenfor og bemærke hver gang, hvordan reaktionen forløber efter tilsætning af en lille mængde titreringsmiddel. Plot surhedsgraden af ​​opløsningen eller potentialet versus volumenet af tilsat titreringsmiddel. Du vil se skarpe ændringer i kurvens hældning ved svarets ækvivalenspunkter.
5. Sænk din titrering. Når din kemiske reaktion nærmer sig slutpunktet, sænk titreringen til en dråbevis progression. Hvis du bruger en indikator, bemærker du muligvis, at farven blinker længere. Fortsæt nu med at titrere så langsomt som muligt, indtil du kan bestemme det nøjagtige fald, der får din reaktion til at nå slutpunktet. I tilfælde af en indikator ser du generelt på den tidligst mulige vedvarende farveændring i svaret.
   • Optag den endelige lydstyrke i din burette. Når du trækker dette fra startvolumen i buretten, kan du finde det nøjagtige volumen af ​​titreringen, du brugte.
6. Beregn mængden af ​​opløst stof i din opløsning. Brug den kemiske ligning til reaktionen mellem din titrant og opløsningen for at finde antallet af mol opløst stof i din kolbe. Når du først har fundet antallet af mol opløst stof, kan du blot dividere det med volumenet af opløsningen i kolben for at finde molariteten af ​​opløsningen eller konvertere antallet af mol til gram og dividere med volumenet af opløsningen. , for at få koncentrationen ig / L. Dette kræver lidt grundlæggende viden om støkiometri.
   • Antag for eksempel, at vi brugte 25 ml 0,5 M NaOH til titrering af en opløsning af HCI i vand til ækvivalenspunktet. HCI-opløsningen havde et volumen på 60 ml til titrering. Hvor mange mol HCl er der i vores opløsning?
   • For at komme i gang, lad os se på den kemiske ligning for reaktionen af ​​NaOH og HCI: NaOH + HCI> H₂O + NaCl
   • I dette tilfælde reagerer 1 molekyle NaOH med 1 molekyle HCI med produkterne vand og NaCl. Så fordi du tilføjede lige nok NaOH til at neutralisere al HCI, vil antallet af mol NaOH, der indtages i reaktionen, være lig med antallet af mol HCI i kolben.
   • Så lad os finde ud af, hvad der er mængden af ​​NaOH i mol. 25 ml NaOH = 0,025 L NaOH x (0,5 mol NaOH / 1 L) = 0,0125 mol NaOH.
   • Da vi udledes af reaktionsligningen, at antallet af mol NaOH forbrugt i reaktionen = antallet af mol HCI i opløsningen, ved vi nu, at der er 0,0125 mol HCI i opløsningen.
7. Beregn koncentrationen af ​​din opløsning. Nu hvor du kender mængden af ​​opløst stof i din opløsning, er det let at finde koncentrationen med hensyn til molaritet. Del blot antallet af mol opløst stof i din opløsning med volumenet af din opløsningsprøve (ikke volumen af ​​den større mængde, du tog prøven fra.) Resultatet er molariteten af ​​din løsning!
   • For at finde molariteten i eksemplet ovenfor dividerer du antallet af mol HCI med volumenet i kolben. 0,0125 mol HC1 x (1 / 0,060 L) = 0,208 M HCI.
   • For at konvertere molaritet til g / l, ppm eller procentdel af sammensætning skal du konvertere antallet af mol af din opløste stof til masse (ved hjælp af molmassen af ​​din opløste stof.) For ppm og procent af forbindelsen skal du også konvertere volumenet af din masseløsning (ved hjælp af en konverteringsfaktor som densitet eller blot ved at veje den), multiplicer derefter resultatet med henholdsvis 10 eller 10.

Del 3 af 3: Bestemmelse af saltholdigheden i et akvarium

1. Tag en vandprøve fra din tank. Optag lydstyrken nøjagtigt. Hvis det er muligt, måles lydstyrken i SI-enheder såsom ml - disse er nemme at konvertere til L.
   • I dette eksempel tester vi vandet i akvariet for saltindhold, koncentrationen af ​​salt (NaCl) i vandet. Antag, at vi tager en vandprøve til dette formål 3 ml fra akvariet og indstil derefter det endelige svar, der skal gives g / L.
2. Titrer vandprøven. Vælg en titrant, der producerer en klart synlig reaktion i opløsningsmidlet. I dette tilfælde bruger vi en opløsning af 0,25 M AgNO₃ (sølvnitrat), en forbindelse, der producerer et uopløseligt chlorsalt, når det reagerer med NaCl i følgende reaktion: AgNO₃ + NaCl> NaNO₃ + AgCl. Saltet (AgCl) vil være synligt som en uklar hvid rest, der flyder og kan adskilles fra opløsningen.
   • Titrer sølvnitratet fra en burette eller en lille injektionsnål i akvarieprøven, indtil opløsningen bliver uklar. Med en så lille prøve er det vigtigt at Nemlig bestemme, hvor meget sølvnitrat du har tilføjet - undersøg hver dråbe nøje.
3. Fortsæt, indtil reaktionen slutter. Når sølvnitratet holder op med at overskyde opløsningen, kan du notere antallet af tilsatte ml. Titrer AgNO3 meget langsom og observer løsningen nøje, især når slutpunktet nærmer sig.
   • Antag, at der er 3 ml af 0,25 M AgNO₃ var nødvendigt for, at reaktionen sluttede, og vandet skyede ikke yderligere.
4. Bestem antallet af titreringsmol. Dette trin er let - multiplicer volumenet af titranten, du tilføjede, med molariteten. Dette giver dig det anvendte antal mol titreringsmiddel.
   • 3 ml x 0,25 M = 0,003 L x (0,25 mol AgNO₃(1 l) = 0,000075 mol AgNO₃.
5. Bestem antallet af mol af din opløste stof. Brug reaktionsligningen til at konvertere antallet af mol AgNO₃ til mol NaCl. Reaktionsligningen er: AgNO₃ + NaCl> NaNO₃ + AgCl. Fordi 1 mol AgNO₃ reagerer med 1 mol NaCl, vi ved nu, at antallet af mol NaCl i vores opløsning = antallet af mol AgNO₃ der tilføjes: 0,000075 mol.
   • I dette tilfælde: 1 mol AgNO₃ reagerer med 1 mol NaCl. Men hvis 1 mol titreringsmiddel reagerer med 2 mol af vores opløste stof, ville vi gange antallet af mol af vores titreringsmiddel med 2 for at få antallet af mol af vores opløste stof.
   • I modsætning hertil, hvis 2 mol af vores titrant reagerer med 1 mol af vores opløste stof, så dividerer vi antallet af mol af titreringen med to.
   • Disse regler svarer proportionalt til 3 mol titreringsmiddel og 1 mol opløst stof, 4 mol titreringsmiddel og 1 mol opløst stof osv. Samt 1 mol titreringsmiddel og 3 mol opløst stof, 1 mol titreringsmiddel og 4 mol opløst stof, etc.
6. Konverter dit opløste antal mol til gram. For at gøre dette bliver du nødt til at beregne den molære masse af det opløste stof og gang det med antallet af mol af din opløste stof. For at finde molmassen af ​​NaCl skal du bruge det periodiske system til at finde og tilføje atomvægten af ​​salt (Na) og chlorid (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.
   • Vær opmærksom: Hvis der er mere end en af ​​en slags molekyler i et atom, skal du tilføje molmassen for dette atom flere gange. For eksempel, hvis du er den molære masse af AgNO₃, ville du tilføje iltmassen tre gange, fordi der er tre iltatomer i molekylet.
7. Beregn den endelige koncentration. Vi har massen af ​​vores opløste stof i gram, og vi kender testopløsningsvolumenet. Alt hvad vi skal gøre nu er at opdele: 0,00438 g NaCl / 0,003 L = 1,46 g NaCl / L
   • Saltvandets saltvand er ca. 35 g NaCl / L. Vores akvarium er ikke næsten salt nok til marine fisk.

Tips

• Selv om opløsningsmidlet og opløsningsmidlet kan eksistere i forskellige tilstande (fast, flydende eller gas), når de adskilles, vil den opløsning, der dannes, når stoffet opløses, være i samme tilstand som opløsningsmidlet.
• Ag + 2 HNO3 → AgNO3 + NO2 + H2O
• Brug kun klar plast eller glas.
• Her er et eksempel på en video: [1]

Advarsler

• Opbevar AgNO3-opløsningen i en lukket, mørk flaske. Det er følsomt over for lys.
• Vær forsigtig, når du arbejder med stærke syrer eller baser. Sørg for, at der er tilstrækkelig frisk luft i rummet.
• Bær beskyttelsesbriller og handsker.
• Hvis du vil få sølvet tilbage, skal du være opmærksom på følgende: Cu (s) + 2 AgNO3 (aq) → Cu (NO3) 2 + 2 Ag (s) Husk at (s) betyder solidt.