Conţinut

• A calca
• Partea 1 din 3: Cunoașterea de bază a concentrațiilor
• Partea 2 din 3: Titrare
• Partea 3 din 3: Determinarea salinității într-un acvariu
• sfaturi
• Avertizări

În chimie sau chimie, unul soluţie un amestec omogen de două lucruri - unul substanță dizolvată și a solvent sau solvent în care substanța este dizolvată. Concentraţie este o măsură a cantității de dizolvat dintr-un solvent. Pot exista numeroase motive pentru determinarea concentrației unei soluții, dar chimia implicată este aceeași indiferent dacă testați nivelul de clor într-o piscină sau efectuați o analiză de salvare a unei probe de sânge. Acest ghid vă va învăța câteva părți fundamentale ale chimiei soluțiilor, apoi vă va ghida prin procedura unei aplicații comune, practice - întreținerea acvariului.

A calca

Partea 1 din 3: Cunoașterea de bază a concentrațiilor

1. Metoda de notare a concentrațiilor. O concentrație a unei substanțe este cantitatea de substanță dizolvată împărțită la cantitatea de solvent. Cu toate acestea, deoarece există diferite moduri de a exprima cantitatea unei substanțe date, este de asemenea posibil să se reprezinte o concentrație în moduri diferite. Aici veți găsi cele mai comune ortografii:
   • Gram pe litru (g / L.) Masa unui dizolvat în grame dizolvat într-un volum dat al unei soluții (care nu este neapărat același cu volumul solventului.) Utilizat în mod obișnuit pentru soluții de solide în solvenți lichizi.
   • Molaritate (M.) Numărul de moli al unui dizolvat împărțit la volumul soluției.
   • Părți pe milion (ppm.) Raportul dintre numărul de particule (de obicei în grame) dintr-un dizolvat la un milion de particule dintr-o soluție, înmulțit cu 10. De obicei utilizat pentru soluții de apă foarte diluate (1 L de apă = 1000 de grame).
   • Procentul de substanță compusă. Raportul de particule (din nou în grame) dintr-un dizolvat la 100 de particule dintr-o soluție, exprimat ca procent.
2. Aflați ce date aveți nevoie pentru a găsi o concentrare. Cu excepția molarității (vezi mai jos), modalitățile obișnuite de scriere a unei concentrații, așa cum este indicat mai sus, necesită cunoașterea masei solutului și a masei sau a volumului soluției rezultate. Multe probleme chimice care necesită găsirea concentrației unei soluții nu vă oferă aceste informații. Dacă da, va trebui să lucrați cu ceea ce știți pentru a afla aceste 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. Știm, de asemenea, că 1 linguriță de sare este de aproximativ 6 grame. În acest caz, conversia este ușoară - înmulțiți: 1/2 lingurițe x (6 grame / 1 linguriță) = 3 grame de sare. 3 grame de sare împărțit la 2 litri sau apă = 1,5 g / L
3. Aflați cum să calculați molaritatea. Molaritatea necesită cunoașterea numărului de moli ai substanței dizolvate, dar acest lucru poate fi ușor dedus dacă cunoașteți masa solutului și formula chimică. Fiecare element chimic are o „masă molară” (MM) - o masă specifică pentru un mol din acel element. Aceste mase molare se găsesc în tabelul periodic (de obicei sub simbolul chimic și denumirea elementului.) Adăugați pur și simplu masele molare ale componentelor solutului pentru a obține masa molară. Apoi, înmulțiți masa cunoscută a solutului cu (1 / MM din solutul dvs.) pentru a găsi cantitatea de solut în moli.
   • Exemplu: Să presupunem că dorim să găsim molaritatea soluției saline de mai sus. Doar pentru a recapitula, avem 3 grame de sare (NaCl) în 2 litri de apă. Începeți prin a afla care sunt masele molare ale Na și Cl, uitându-vă la 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 NaCl) = 0,051 moli NaCl. 0,051 moli NaCI / 2 litri apă = .026 M NaCI
4. Practicați exerciții standard pentru calcularea concentrațiilor. Cunoștințele de mai sus sunt tot ce aveți nevoie pentru a calcula concentrațiile în situații simple. Dacă cunoașteți masa sau volumul soluției și cantitatea de substanță dizolvată adăugată în principiu sau puteți deduce acest lucru din informațiile furnizate în enunț, ar trebui să puteți măsura cu ușurință concentrația unei soluții. Faceți probleme practice pentru a vă îmbunătăți abilitățile. Vedeți exemplele de exerciții de mai jos:
   • Care este molaritatea NaCL într-o soluție de 400 ml, obținută prin adăugarea a 1,5 grame de NaCl în apă?
   • Care este concentrația, în ppm, a unei soluții obținute prin adăugarea a 0,001 g de plumb (Pb) la 150 L de apă? (1 L apă = 1000 grame) În acest caz, volumul soluției va crește cu o cantitate minusculă prin adăugarea substanței, astfel încât să puteți utiliza volumul solventului ca volum al soluției.
   • Găsiți concentrația în grame pe litru a unei soluții de 0,1 L obținută prin adăugarea a 1/2 moli KCl în apă. Pentru această problemă, trebuie să lucrați din față în spate, folosind masa molară a KCL pentru a calcula numărul de grame de KCl din dizolvat.

Partea 2 din 3: Titrare

1. Înțelegeți când 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, creați o reacție chimică între solut și un alt reactiv (de obicei, de asemenea, dizolvat). Deoarece cunoașteți exact cantitatea de al doilea reactiv și cunoașteți ecuația chimică a reacției dintre reactiv și solut, puteți calcula cantitatea de solut măsurând cât de mult din reactiv aveți nevoie pentru reacția cu solutul. complet.
   • Deci, titrările pot fi foarte utile în calcularea concentrației unei soluții dacă nu știi cât de mult solut a fost adăugat inițial.
   • Dacă știți cât de mult din soluție este în soluție, atunci nu este nevoie să titrați - doar măsurați volumul soluției dvs. și calculați concentrația, așa cum este descris în partea 1.
2. Configurați echipamentul de titrare. Pentru a efectua titrări precise aveți nevoie de echipamente curate, precise și profesionale. Utilizați un balon sau pahar Erlenmeyer sub o buretă calibrată atașată la un suport pentru buretă. Duza buretei trebuie să fie în gâtul balonului sau paharului fără a atinge pereții.
   • Asigurați-vă că toate echipamentele au fost curățate anterior, clătite cu apă deionizată și uscate.
3. Umpleți balonul și bureta. Măsurați cu precizie o cantitate mică din soluția necunoscută. Când este dizolvată, substanța se răspândește uniform prin solvent, astfel încât concentrația acestei probe mici de soluție va fi aceeași cu cea a soluției originale. Umpleți-vă bureta cu o soluție cu o concentrație cunoscută care va reacționa cu soluția dvs. Notați volumul exact al soluției din buretă - scădeți volumul final pentru a găsi soluția totală utilizată în reacție.
   • Fiți atenți: dacă reacția dintre soluția din buretă și soluția din balon nu prezintă semne de reacție, o veți face indicator în balon. Acestea sunt utilizate în chimie pentru a furniza un semnal vizual atunci când o soluție atinge punctul de echivalență sau punctul final. Indicatorii sunt utilizați în general pentru titrări care examinează reacțiile acid-bazice și redox, dar există și alți indicatori. Consultați un manual de chimie sau căutați pe internet pentru a găsi un indicator potrivit pentru reacția dumneavoastră.
4. Începeți titrarea. Adăugați încet o soluție din buretă („titrantul”) în balon. Utilizați un stick magnetic sau un stick de sticlă pentru a amesteca ușor soluția în timp ce reacția este în curs. Dacă soluția dvs. reacționează vizibil, ar trebui să vedeți anumite semne că are loc o reacție - schimbare de culoare, bule, reziduuri etc. Dacă utilizați un indicator, este posibil să vedeți fiecare picătură care vine prin buretă în balonul corect a schimbarea culorii.
   • Dacă reacția are ca rezultat o modificare a valorii sau potențialului pH-ului, puteți adăuga cititoare de pH sau un potențiometru în balon pentru a evalua progresul reacției chimice.
   • Pentru o titrare mai precisă, monitorizați pH-ul sau potențialul ca mai sus și notați de fiecare dată cum se desfășoară reacția după adăugarea unei cantități mici de titrant. Se trasează grafic aciditatea soluției sau potențialul față de volumul de titrant adăugat. Veți vedea schimbări accentuate în panta curbei la punctele de echivalență ale răspunsului.
5. Încetiniți-vă titrarea. Pe măsură ce reacția dvs. chimică se apropie de punctul final, încetiniți titrarea până la o progresie prin picurare. Dacă utilizați un indicator, este posibil să observați că culoarea intermitentă durează mai mult. Acum continuați să titrați cât mai încet posibil până când puteți determina căderea exactă care va determina reacția dvs. să ajungă la punctul final. În cazul unui indicator, vă uitați în general la cea mai timpurie schimbare susținută posibilă a culorii în răspuns.
   • Înregistrați volumul final în buretă. Scăzând acest lucru din volumul inițial din buretă, puteți găsi volumul exact al titrantului pe care l-ați folosit.
6. Calculați cantitatea de solut din soluția dvs. Utilizați ecuația chimică pentru reacția dintre titrant și soluție pentru a găsi numărul de moli de substanță dizolvată în balon. Odată ce ați găsit numărul de moli de dizolvat, îl puteți împărți pur și simplu la volumul soluției din balon pentru a găsi molaritatea soluției sau puteți converti numărul de moli în grame și împărțiți la volumul soluției. , pentru a obține concentrația în g / L. Acest lucru necesită puține cunoștințe de bază despre stoichiometrie.
   • De exemplu, să presupunem că am folosit 25 ml de NaOH 0,5 M în titrarea unei soluții de HCI în apă până la punctul de echivalență. Soluția de HCI a avut un volum de 60 ml pentru titrare. Câți moli de HCl sunt în soluția noastră?
   • Pentru a începe, să aruncăm o privire asupra ecuației chimice pentru reacția NaOH și HCl: NaOH + HCI> H₂O + NaCI
   • În acest caz, 1 moleculă de NaOH reacționează cu 1 moleculă de HCl cu produsele apă și NaCl. Deci, pentru că ați adăugat suficient NaOH pentru a neutraliza tot HCl, numărul de moli de NaOH consumat în reacție va fi egal cu numărul de moli de HCl din balon.
   • Deci, să aflăm care este cantitatea de NaOH în moli. 25 ml NaOH = 0,025 L NaOH x (0,5 mol NaOH / 1 L) = 0,0125 moli NaOH.
   • Din moment ce am dedus din ecuația reacției că numărul de moli de NaOH consumat în reacție = numărul de moli de HCl din soluție, știm acum că există 0,0125 moli de HCl în soluție.
7. Calculați concentrația soluției dvs. Acum că știți cantitatea de solut din soluția dvs., este ușor să găsiți concentrația în termeni de molaritate. Pur și simplu împărțiți numărul de moli de substanță dizolvată din soluția dvs. la volumul probei de soluție (nu volumul cantității mai mari din care ați luat proba.) Rezultatul este molaritatea soluției dvs.!
   • Pentru a găsi molaritatea exemplului de mai sus, împărțiți numărul de moli de HCl la volumul din balon. 0,0125 moli HCI x (1 / 0,060 L) = 0,208 M HCI.
   • Pentru a converti molaritatea în g / L, ppm sau procentul de compoziție, convertiți numărul de moli ai dizolvatului dvs. în masă (folosind masa molară a dizolvatului dvs.) Pentru ppm și procentul compusului, trebuie să convertiți și volumul a soluției dvs. la masă (folosind un factor de conversie, cum ar fi densitatea sau pur și simplu cântărind-o), apoi înmulțiți rezultatul cu 10 sau respectiv 10.

Partea 3 din 3: Determinarea salinității într-un acvariu

1. Luați o probă de apă din rezervor. Înregistrați volumul cu precizie. Dacă este posibil, măsurați volumul în unități SI, cum ar fi mL - acestea sunt ușor de convertit în L.
   • În acest exemplu testăm apa din acvariu pentru salinitate, concentrația de sare (NaCl) din apă. Să presupunem că luăm o probă de apă în acest scop 3 ml din acvariu și apoi setați răspunsul final care trebuie dat g / L.
2. Titrați proba de apă. Selectați un titrant care produce o reacție clar vizibilă în solut. În acest caz, folosim o soluție de 0,25 M AgNO₃ (azotat de argint), un compus care produce o sare de clor insolubilă când reacționează cu NaCI în următoarea reacție: AgNO₃ + NaCI> NaNO₃ + AgCl. Sarea (AgCl) va fi vizibilă ca un reziduu alb tulbure care plutește și poate fi separat de soluție.
   • Titrați azotatul de argint dintr-o buretă sau un mic ac de injecție în proba de acvariu până când soluția devine tulbure. Cu un eșantion atât de mic, este important să exact stabiliți cât nitrat de argint ați adăugat - studiați cu atenție fiecare picătură.
3. Continuați până când reacția se termină. Când azotatul de argint încetează să tulbure soluția, puteți observa numărul de ml adăugați. Titrați AgNO3 foarte incet și observați soluția îndeaproape, mai ales când se apropie punctul final.
   • Să presupunem că există 3 ml de AgNO 0,25 M₃ a fost necesar ca reacția să se termine și apa nu s-a înnorat mai departe.
4. Determinați numărul de moli de titrant. Acest pas este ușor - înmulțiți volumul titrantului pe care l-ați adăugat cu molaritatea. Acest lucru vă va oferi numărul de alunițe de titrant utilizate.
   • 3 mL x 0,25 M = 0,003 L x (, 25 moli AgNO₃/ 1 L) = 0,000075 mol AgNO₃.
5. Determinați numărul de moli de dizolvat. Folosiți ecuația reacției pentru a converti numărul de moli de AgNO₃ la moli de NaCI. Ecuația reacției este: AgNO₃ + NaCI> NaNO₃ + AgCl. Deoarece 1 mol AgNO₃ reacționează cu 1 mol de NaCl, știm acum că numărul de moli de NaCl din soluția noastră = numărul de moli de AgNO₃ care se adaugă: 0,000075 mol.
   • În acest caz: 1 mol de AgNO₃ reacționează cu 1 mol de NaCI. Dar dacă 1 mol de titrant reacționează cu 2 moli de solut, atunci am înmulți numărul de moli de titrant cu 2 pentru a obține numărul de moli de solut.
   • În schimb, dacă 2 moli din titrantul nostru reacționează cu 1 mol din soluția noastră, atunci împărțim numărul de moli al titrantului la doi.
   • Aceste reguli corespund 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 de titrant și 4 moli de solut, etc.
6. Convertiți numărul de solut de aluniți în grame. Pentru a face acest lucru, va trebui să calculați masa molară a solutului și să o înmulțiți cu numărul de moli ai solutului. Pentru a găsi masa molară a NaCl, utilizați tabelul periodic pentru a găsi și adăuga greutatea atomică a sării (Na) și a clorurii (Cl).
   • MM Na = 22.990. MM Cl = 35.453.
   • 22,990 + 35,453 = 58,443 g / mol
   • 0,000075 mol NaCI x 58,442 g / mol = 0,00438 moli NaCI.
   • Fiți atenți: Dacă există mai multe molecule dintr-un singur tip într-un atom, trebuie să adăugați de mai multe ori masa molară a acelui atom. De exemplu, dacă sunteți masa molară a AgNO₃, ați adăuga masa de oxigen de trei ori, deoarece există trei atomi de oxigen în moleculă.
7. Calculați concentrația finală. Avem masa soluției noastre în grame și cunoaștem volumul soluției testate. Tot ce trebuie să facem acum este să împărțim: 0,00438 g NaCl / 0,003 L = 1,46 g NaCI / L
   • Salinitatea apei de mare este de aproximativ 35 g NaCl / L. Acvariul nostru nu este suficient de sărat pentru peștii marini.

sfaturi

• Deși solutul și solventul pot exista în stări diferite (solid, lichid sau gazos) atunci când sunt separate, soluția formată atunci când substanța se dizolvă va fi în aceeași stare cu starea solventului.
• Ag + 2 HNO3 → AgNO3 + NO2 + H2O
• Folosiți numai plastic transparent sau sticlă.
• Iată un exemplu de videoclip: [1]

Avertizări

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