Determinați concentrația unei soluții

În chimie sau chimie este unul soluție

conținut

Pași
Partea 1cunoașterea de bază a concentrațiilor
Partea 2titra
Partea 3determinarea conținutului de sare din acvariu
Sfaturi
Avertismente

un amestec omogen de două lucruri - unul substanță dizolvată și una solvent sau solvent în care substanța este dizolvată. concentrare este o măsură a cantității de substanță dizolvată într-un solvent. Ar putea exista mai multe motive pentru determinarea concentrației unei soluții, dar chimia care este implicat este același, indiferent dacă testați ce nivelul de clor în piscină sau atunci când efectuează o analiză de salvare de pe o probă de sânge. Acest ghid vă învață o serie de componente fundamentale ale chimiei soluțiilor, pentru a vă ghida prin procedura unei aplicații practice foarte frecvente - întreținerea acvariului.

pași

Partea 1
Cunoașterea de bază a concentrațiilor

Notarea concentrațiilor. O concentrație a unei substanțe este cantitatea de substanță dizolvată împărțită la cantitatea de solvent. Totuși, deoarece există modalități diferite de a exprima cantitatea unei anumite substanțe, este de asemenea posibil să se reprezinte o concentrație în moduri diferite. Aici veți găsi cea mai frecventă ortografie:

Grame pe litru (g / l) Masa solutului în grame, se dizolvă într-un volum dat dintr-o soluție (care nu este în mod necesar același ca volumul de solvent.) De obicei, utilizat pentru soluții de solide în solvenți lichizi.
Molaritatea (M.) Numărul de moli dintr-o substanță dizolvată împărțit la volumul soluției.
Particule pe milion (ppm) Raportul dintre numărul de particule (de obicei în grame) de substanță dizolvată la un milion de particule dintr-o soluție înmulțită cu 10⁶. Se utilizează în mod obișnuit pentru o soluție foarte diluată în apă (1 L apă = 1000 grame.)
Procentul substanței compuse. Raportul dintre particule (din nou în grame) al unei substanțe dizolvate la 100 de părți dintr-o soluție, exprimat ca procent.

Știți ce date aveți nevoie pentru a găsi o concentrare. Cu excepția molarității (a se vedea mai jos), scrierea obișnuită a unei concentrații indicate mai sus necesită cunoașterea masei solutului și a masei sau a volumului soluției rezultate. Multe probleme chimice care solicită găsirea concentrației unei soluții nu vă oferă această informație. Dacă acesta este cazul, atunci va trebui să lucrați cu ceea ce știți să obțineți în spatele acestor informații.

exemplu: Să presupunem că trebuie să găsim concentrația (în grame pe litru) a unei soluții obținute prin dizolvarea a 1/2 linguriță de sare în 2 litri de apă. De asemenea, stim ca 1 lingurita de sare este de aproximativ 6 grame. În acest caz, conversia este ușoară - se înmulțește: 1/2 linguriță x (6 grame / 1 linguriță) = 3 grame de sare. 3 grame de sare împărțite la 2 litri sau apă = 1,5 g / l

Aflați cum să calculați molaritatea. Molaritatea necesită cunoașterea numărului de cariere ale substanței dizolvate, dar le puteți deduce cu ușurință dacă cunoașteți masa soluției și a formulei chimice. Fiecare element chimic are o cunoaștere "molară" (MM) - o masă specifică pentru un mol al acelui element. Masele molare se găsesc în sistemul periodic (de obicei, sub simbolul chimic și numele elementului.) Tel simplu masele molare una față de alta pe componentele solut pentru a calcula masa molară. Apoi multiplicați masa cunoscută a substanței dizolvate cu (1 / MM din substanța dizolvată) pentru a găsi cantitatea de substanță dizolvată în molii.

exemplu: Să presupunem că vrem să găsim molaritatea soluției saline menționate mai sus. Doar recapitulăm, avem 3 grame de sare (NaCl) în 2 litri de apă. Începeți prin a afla ce este masa molară de Na și Cl prin căutarea în tabelul periodic. Na = aproximativ 23 g / mol și Cl = aproximativ 35,5 g / mol. Astfel, MM de NaCl = 23 + 35,5 = 58,5 g / mol. 3 grame de NaCI x (1 mol NaCI / 58,5 g NaCI) = 0,051 mol NaCI. 0,051 mol NaCI / 2 litri de apă = .026 M NaCI

Practicați sarcinile standard legate de calcularea concentrațiilor. Cunoștințele de mai sus sunt tot ce aveți nevoie pentru a calcula concentrațiile în situații simple. Dacă știți masa sau volumul de soluție și cantitatea de substanță dizolvată adăugată, în principiu, dacă se poate obține din informațiile furnizate în declarația, atunci ar trebui să fie în măsură să determine concentrația unei soluții cu ușurință pentru a calcula. Faceți exerciții pentru a vă îmbunătăți abilitățile. Vedeți exemplele de mai jos:

Care este molarul NaCL într-o soluție de 400 ml obținută prin adăugarea a 1,5 g de NaCI în apă?

Care este concentrația, în ppm, a unei soluții obținute prin adăugarea a 0,001 g plumb (Pb) la 150 l de apă? (1 L apă = 1000 g) în acest caz, volumul soluției crește cu o cantitate minusculă prin adăugarea substanței, astfel încât să puteți utiliza volumul solventului și volumul soluției.

Găsiți concentrația în grame pe litru a unei soluții de 0,1 L realizată prin adăugarea a 1/2 mol de KCI în apă. În această problemă trebuie să lucrați din față în spate, folosind masa molară a KCL pentru a calcula numărul de grame de KCI din substanța dizolvată.

Partea 2
titra

Înțelegeți când trebuie să aplicați o titrare. Titrarea este o tehnică utilizată de chimiști pentru a calcula cantitatea de substanță dizolvată prezentă într-o soluție. Pentru a efectua o titrare, efectuați o reacție chimică între solut și un alt reactiv (de obicei, de asemenea dizolvat). Pentru că știi valoarea exactă a doua reactiv, iar tu știi ecuația chimică a reacției dintre reactiv și solut, puteți calcula cantitatea de substanță dizolvată prin măsurarea cât de mult din reactiv care aveți nevoie reacția cu substanța dizolvată este completă.

Astfel, titrările pot fi foarte utile atunci când se calculează concentrația unei soluții dacă nu știți câtă substanță dizolvată a fost adăugată în principiu.
Dacă știți câtă cantitate de substanță dizolvată este prezentă în soluție, atunci nu este necesară titrarea - pur și simplu măsurați volumul soluției și calculați concentrația așa cum este descris în partea 1.

Faceți un aranjament pentru echipamentul de titrare. Pentru a efectua titrări exacte, aveți nevoie de echipament curat, precis și profesional. Utilizați un flacon Erlenmeyer sau un pahar de laborator sub o biuretă calibrată, atașată la un suport pentru biuretă. Gura de scurgere a biuretei ar trebui să fie în gâtul balonului sau paharului fără a atinge pereții.

Asigurați-vă că toate echipamentele au fost curățate în prealabil, clătite cu apă deionizată și uscate.

Umpleți balonul și biureta. Măsurați cu atenție o cantitate mică de soluție necunoscută. Când substanța este dizolvată, ea se răspândește uniform prin solvent, astfel încât concentrația acestei mici probe de soluție va fi aceeași cu cea a soluției inițiale. Umpleți biureta cu o soluție de concentrație cunoscută care va reacționa cu soluția dumneavoastră. Notați volumul exact al soluției din biuretă - scade volumul final pentru a găsi soluția totală utilizată în reacție.

Vă rugăm să rețineți: dacă reacția dintre soluția din biuretă și substanța dizolvată din balon nu prezintă semne de reacție, atunci indicator de a face în balon. Acestea sunt folosite în chimie pentru a da un semnal vizual când o soluție ajunge la punctul de echivalență sau la punctul final. Indicatorii sunt utilizați în general pentru titrări în care sunt investigate reacțiile bazate pe acid și redox, dar există și câțiva alți indicatori. Consultați o carte de chimie sau uitați-vă pe internet pentru a găsi un indicator potrivit pentru reacția dvs.

Începeți cu titrarea. Adăugați treptat o soluție din biuretă ( "titrant") în vas. Utilizați un băț de agitare magnetică sau un baston de amestecare din sticlă pentru a amesteca ușor soluția în timp ce reacția este în desfășurare. În cazul în care soluția nu vizibil, aveți nevoie pentru a vedea anumite semne că o reacție se întâmplă - de culoare schimbare, bule, reziduuri etc. Dacă utilizați un indicator, atunci s-ar putea vedea la fiecare picătură din biuretă în balonul corect o schimbare de culoare.

În cazul în care răspunsul la o modificare a pH-ului sau potențial are ca rezultat, puteți face o cititoare a pH-ului sau potențiometru în balon pentru a evalua progresul reacției chimice.

Pentru o titrare mai precisă, monitorizați pH-ul sau potențialul așa cum este indicat mai sus și notați de fiecare dată când reacția are loc după adăugarea unei cantități mici de titrant. Faceți un grafic al acidității soluției sau al potențialului față de volumul titrantului adăugat. Veți observa schimbări clare în panta curbei la punctele de echivalență ale reacției.

Incetiniți titrarea. Dacă reacția dvs. chimică se apropie de punctul final, titrarea încetinește până la un progres descendent. Dacă utilizați un indicator, este posibil să observați că culorile clipește mai mult. Continuați să titrați cât mai încet posibil, până când puteți determina picatura exactă, astfel încât reacția dvs. să ajungă la punctul final. În cazul unui indicator, vă uitați, în general, la cea mai scurtă schimbare de culoare posibilă în reacție.

Scrieți volumul final în biuretă. Prin deducerea acestui volum de pornire în biuretă, puteți găsi volumul exact al titrantului folosit.

Calculați cantitatea de substanță dizolvată în soluție. Utilizați ecuația chimică pentru reacția dintre titrant și soluția pentru a găsi numărul de moli de substanță dizolvată în vas. După ce ați găsit numărul de moli de solut, pur și simplu, să împărțiți în funcție de volumul de soluție în balon pentru a găsi molaritatea soluției, sau pune molii în grame și împărțiți-l de volumul de soluție, pentru a obține concentrația în g / l. Aceasta necesită cunoștințe de bază despre stoichiometrie.

De exemplu, să presupunem că am folosit 25 ml de NaOH 0,5 M când se titrează o soluție de HCI în apă până la punctul de echivalență. Soluția de HCI a avut un volum de 60 ml pentru titrare. Cât de multe moli de HCI există în soluția noastră?

În primul rând, să examinăm ecuația chimică pentru reacția NaOH și HCI: NaOH + HCI > H₂O + NaCI

În acest caz, o moleculă de NaOH reacționează cu o moleculă de HCI cu produse cum ar fi apă și NaCI. Deoarece ați adăugat doar NaOH suficient pentru a neutraliza tot HCl, numărul de moli de NaOH consumați în reacție va fi egal cu numărul de moli de HCI din balon.

Deci, să aflăm ce cantitate de NaOH este în cariere. 25 ml NaOH = 0,025 l NaOH x (0,5 mol NaOH / 1 L) = 0,0125 mol NaOH.

Pentru că am dedus din reactievergeljking că numărul de moli de NaOH consumat în reacție este numărul de moli de acid clorhidric în soluție, acum știm că acolo 0,0125 moli de acid clorhidric în soluție este prezentă.

Calculați concentrația soluției. Acum că știți cantitatea de substanță dizolvată în soluția dvs., este ușor să găsiți concentrația în termeni de molaritate. Doar împărțiți numărul de moli de substanță dizolvată în soluția dvs. cu volumul probei de soluție (nu volumul cantității mai mari din care ați luat eșantionul.) Rezultatul este molaritatea soluției dvs.!

Pentru a găsi molaritatea exemplului de mai sus, împărțiți numărul de moli de HCI de volumul din balon. 0,0125 mol HCI x (1 / 0,060 L) = 0,208 M HCI.

Pentru a converti molaritatea la g / L, ppm, sau procent din compoziție, trebuie să transferi numărul de moli de solut la sol (cu ajutorul masa molară a solutului dumneavoastră.) Pentru ppm și un procent din tesatura compozit, de asemenea, aveți nevoie pentru a converti volumul soluției la sol (cu ajutorul unui factor de conversie, cum ar fi densitatea, sau pur și simplu prin cântărire), iar apoi se înmulțește rezultatul cu 10⁶ sau 10², respectiv.

Partea 3
Determinarea conținutului de sare din acvariu

Imaginea intitulată Calculați concentrația unei soluții Pasul 1

Luați o probă de apă din acvariu. Observați cu atenție volumul. Dacă este posibil, măsurați volumul în unități SI cum ar fi mL - acestea pot fi ușor convertite în L.

În acest exemplu, testăm apa din acvariu pentru conținutul de sare, concentrația de sare (NaCl) în apă. Să presupunem că luăm o probă de apă în acest scop 3 ml din acvariu și apoi spuneți că răspunsul final trebuie dat g / L

Imaginea intitulată Calculați concentrația unei soluții Pasul 2

Se titrează eșantionul de apă. Alegeți un titrant care produce o reacție vizibilă clar în substanța dizolvată. În acest caz, folosim o soluție de AgNO 0,25 M₃ (azotat de argint), o substanță compusă care produce o sare insolubilă de clor atunci când reacționează cu NaCI în următoarea reacție: AgNC₃ + NaCl > NaNO₃ + AgCl. Sarea (AgCl) va fi vizibilă ca un reziduu alb, care plutește și poate fi separat de soluție.

Se titrează azotatul de argint dintr-o biuretă sau un mic ac de injectare în proba de acvariu până când soluția devine tulbure. Cu o astfel de mostră mică, este important să exact pentru a determina cât de mult a adăugat azotatul de argint - studiați cu exactitate fiecare picătură.

Imaginea intitulată Calculați concentrația unei soluții Pasul 3

Continuați până când reacția se oprește. Când nitratul de argint oprește încețoșarea soluției, puteți nota numărul adăugat de ml. Se titrează AgNO3 foarte lent și să respecte cu atenție soluția, mai ales când se apropie punctul final.

Să presupunem că există 3 ml de AgNO 0,25 M₃ necesare pentru ca reacția să se încheie și apa nu a devenit noroioasă.

Determinați numărul de moli ai titrantului. Acest pas este ușor - multiplicați volumul titrantului pe care l-ați adăugat cu molaritatea. Acest lucru vă va da numărul de moli de titrant care a fost utilizat.

3 ml x 0,25 M = 0,003 L x (25 moli AgNO₃/ 1 L) = 0,007575 moli de AgNO₃.

Determinați numărul de moli ai substanței dizolvate. Utilizați ecuația de reacție pentru conversia numărului de moli de AgNO₃ la NaCl molare. Ecuația de reacție este: AgNC₃ + NaCl > NaNO₃ + AgCl. Deoarece 1 mol de AgNO₃ reacționează cu 1 mol de NaCl, acum știm că numărul de moli de NaCl din soluția noastră = numărul de moli de AgNO₃ care a fost adăugat: 0,007575 mol.

În acest caz: 1 mol sau AgNO₃ reacționează cu 1 mol de NaCI. Dar dacă 1 mol de titrant reacționează cu 2 moli de substanță dizolvată, vom multiplica numărul de moli ai titrantului cu 2, pentru a obține molii soluției noastre.

Dimpotrivă, dacă 2 moli de titrant reacționează cu 1 mol de substanță dizolvată, împărțim câte doi de titruri.

Aceste linii sunt corespunde proporțional cu 3 moli de titrant și 1 mol de solut, 4 moli de titrant și 1 mol de solut etc. precum și 1 mol de titrant și 3 moli de solut, 1 mol și 4 moli de solut titrant etc.

Conversia numărului de substanță dizolvată de la cariere la grame. Pentru a face acest lucru, va trebui să calculați masa molară a substanței dizolvate și să o multiplicați cu numărul de moli ai substanței dizolvate. Pentru a găsi masa molară de NaCl, utilizați sistemul periodic pentru a găsi greutatea atomică a sării (Na) și a clorului (Cl) și a le adăuga împreună.

MM Na = 22,990. MM Cl = 35,453.

22,990 + 35,453 = 58,443 g / mol

0,007575 moli NaCI x 58,442 g / mol = 0,00438 moli NaCI.

Vă rugăm să rețineți: Dacă există mai mult de unul dintr-un tip de moleculă într-un atom, atunci trebuie să adăugați masa molară a acelui atom de mai multe ori. De exemplu, dacă aveți masa molară de AgNO₃, Dacă doriți să găsiți, atunci ar trebui să adăugați masa sau oxigenul de trei ori, deoarece există trei atomi de oxigen în moleculă.

Se calculează concentrația finală. Avem masa soluției noastre în grame și cunoaștem volumul soluției de testare. Tot ce trebuie să facem acum este să împărțim: 0,00438 g NaCI / 0,003 L = 1,46 g de NaCI / L

Conținutul de sare din apa de mare este de aproximativ 35 g NaCl / L. Acvariul nostru nu este destul de sărat suficient pentru peștii marini.

sfaturi

Deși substanța dizolvată și solventul pot exista în diferite stări (solide, lichide sau gazoase) atunci când sunt separate, soluția formată atunci când substanța se dizolvă va fi în aceeași stare cu starea solventului.
Ag + 2 HNO3 - AgN03 + NO2 + H2O
Folosiți numai plastic transparent sau sticlă.
Iată un exemplu de videoclip:[1]

avertismente

Păstrați soluția AgNO3 într-o sticlă sigilată, închisă. Este sensibil la lumină.
Aveți grijă când lucrați cu acizi sau baze puternice. Asigurați-vă că în încăpere există suficient aer proaspăt.
Purtați ochelari de protecție și mănuși.
Dacă doriți să obțineți argintul, vă rugăm să rețineți următoarele: Cu (s) + 2 AgNO3 (aq) → Cu (NO3) 2 + 2 Ag (e) Amintiți-vă (e) înseamnă solid.

Distribuiți pe rețelele sociale:

înrudit