Innhold

• Å trå
• Del 1 av 3: Grunnleggende kunnskap om konsentrasjoner
• Del 2 av 3: Titrering
• Del 3 av 3: Bestemme saltholdigheten i et akvarium
• Tips
• Advarsler

I kjemi eller kjemi, en løsning en homogen blanding av to ting - en oppløst stoff og en løsemiddel eller løsemiddel der stoffet er oppløst. Konsentrasjon er et mål på mengden oppløst stoff i et løsningsmiddel. Det kan være mange grunner til å bestemme konsentrasjonen av en løsning, men kjemien som er involvert er den samme enten du tester klornivået i et basseng eller utfører en livreddende analyse på en blodprøve. Denne guiden vil lære deg noen grunnleggende deler av løsningskjemi, og deretter lede deg gjennom prosedyren for en vanlig, praktisk anvendelse - vedlikehold av akvarium.

Å trå

Del 1 av 3: Grunnleggende kunnskap om konsentrasjoner

1. Notasjonsmetode for konsentrasjoner. En konsentrasjon av et stoff er mengden løsemiddel delt på mengden løsemiddel. Men fordi det er forskjellige måter å uttrykke mengden av et gitt stoff, er det også mulig å representere en konsentrasjon på forskjellige måter. Her finner du de vanligste stavemåtene:
   • Gram per liter (g / L.) Massen av et oppløst stoff i gram oppløst i et gitt volum av en løsning (som ikke nødvendigvis er det samme som volumet av løsningsmidlet.) Vanligvis brukt til oppløsninger av faste stoffer i flytende løsningsmidler.
   • Molarity (M.) Antall mol oppløst stoff delt på oppløsningsvolumet.
   • Deler per million (ppm.) Forholdet mellom antall partikler (vanligvis i gram) av en oppløsningsmiddel per en million partikler av en løsning, multiplisert med 10. Vanligvis brukt for veldig fortynnede vannløsninger (1 liter vann = 1000 gram.)
   • Prosentandel av sammensatt stoff. Forholdet mellom partikler (igjen i gram) av et løst stoff per 100 partikler av en løsning, uttrykt i prosent.
2. Vet hvilke data du trenger for å finne en konsentrasjon. Med unntak av molaritet (se nedenfor), krever de vanlige måtene å skrive en konsentrasjon som angitt ovenfor at du kjenner til løsemiddelmassen og massen eller volumet av den resulterende løsningen. Mange kjemiske problemer som krever å finne konsentrasjonen av en løsning, gir deg ikke denne informasjonen. I så fall må du jobbe med det du vet for å finne ut denne informasjonen.
   • Eksempel: Anta at vi må finne konsentrasjonen (i gram per liter) av en løsning laget ved å oppløse 1/2 ts salt i 2 liter vann. Vi vet også at 1 ts salt er ca 6 gram. I dette tilfellet er konverteringen enkel - multipliser: 1/2 ts x (6 gram / 1 ts) = 3 gram salt. 3 gram salt delt på 2 liter eller vann = 1,5 g / l
3. Lær hvordan du beregner molaritet. Molaritet krever at du vet antall mol av oppløst stoff, men dette kan lett utledes hvis du vet massen av oppløst stoff og den kjemiske formelen. Hvert kjemisk element har en kjent "molær masse" (MM) - en spesifikk masse for en mol av dette elementet. Disse molære massene finnes i det periodiske systemet (vanligvis under det kjemiske symbolet og elementnavnet.) Bare legg til molmassene til komponentene i det oppløste stoffet for å få molarmassen. Multipliser deretter den kjente massen av løsemidlet med (1 / MM av løsemidlet) for å finne mengden løsemiddel i mol.
   • Eksempel: Anta at vi ønsker å finne molariteten til saltoppløsningen ovenfor. Bare for å oppsummere har vi 3 gram salt (NaCl) i 2 liter vann. Start med å finne ut hvilke molmassene til Na og Cl ved å se på det periodiske systemet. Na = ca. 23 g / mol og Cl = ca. 35,5 g / mol. Dermed er MM av 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 vann = 0,026 M NaCl
4. Øv på standardøvelser for å beregne konsentrasjoner. Ovennevnte kunnskap er alt du trenger for å beregne konsentrasjonene i enkle situasjoner. Hvis du kjenner løsningsmassen eller volumet og mengden oppløst stoff i prinsippet, eller hvis du kan trekke dette ut fra informasjonen som er gitt i uttalelsen, bør du være i stand til å måle konsentrasjonen av en løsning enkelt. Å beregne. Lag øvelsesproblemer for å forbedre ferdighetene dine. Se eksempeløvelsene nedenfor:
   • Hva er molariteten til NaCL i en 400 ml oppløsning, oppnådd ved å tilsette 1,5 gram NaCl til vann?
   • Hva er konsentrasjonen, i ppm, av en løsning laget ved å tilsette 0,001 g bly (Pb) til 150 L vann? (1 liter vann = 1000 gram) I dette tilfellet vil oppløsningsvolumet øke med en liten mengde ved å tilsette stoffet, slik at du kan bruke løsningsmiddelvolumet som oppløsningsvolum.
   • Finn konsentrasjonen i gram per liter av en 0,1 L løsning laget ved å tilsette 1/2 mol KCl til vann. For dette problemet må du jobbe forfra og bak, ved å bruke molarmassen til KCL for å beregne antall gram KCl i løsemidlet.

Del 2 av 3: Titrering

1. Forstå når du skal bruke en titrering. Titrering er en teknikk som brukes av kjemikere for å beregne mengden løsemiddel som er tilstede i en løsning. For å utføre en titrering lager du en kjemisk reaksjon mellom løsemidlet og et annet reagens (vanligvis også oppløst). Siden du vet den nøyaktige mengden av det andre reagenset ditt, og du kjenner den kjemiske ligningen av reaksjonen mellom reagenset og løsemidlet, kan du beregne mengden av løsemidlet ditt ved å måle hvor mye av reagenset du trenger for reaksjonen med løsemidlet. fullstendig.
   • Så titreringer kan være veldig nyttige for å beregne konsentrasjonen av en løsning hvis du ikke vet hvor mye løsemiddel som ble opprinnelig tilsatt.
   • Hvis du vet hvor mye løsemiddel som er i løsningen, er det ikke nødvendig å titrere - bare måle volumet av løsningen og beregne konsentrasjonen, som beskrevet i del 1.
2. Sett opp titreringsutstyret ditt. For å utføre nøyaktige titreringer trenger du rent, nøyaktig og profesjonelt utstyr. Bruk en Erlenmeyer-kolbe eller et begerglass under en kalibrert burette festet til en buretteholder. Munnstykket til buretten skal være i nakken på kolben eller begeret uten å berøre veggene.
   • Forsikre deg om at alt utstyr er tidligere rengjort, skyllet med avionisert vann og tørt.
3. Fyll kolben og buretten. Mål en liten mengde av den ukjente løsningen nøyaktig. Når det er oppløst, sprer det seg jevnt gjennom løsningsmidlet, så konsentrasjonen av denne lille prøven av løsningen vil være den samme som den opprinnelige løsningen. Fyll buretten med en løsning av en kjent konsentrasjon som vil reagere med løsningen din. Noter det nøyaktige løsningsvolumet i buretten - trekk sluttvolumet for å finne den totale løsningen som brukes i reaksjonen.
   • Følg med: hvis reaksjonen mellom løsningen i buretten og løsemidlet i kolben ikke viser noe tegn på reaksjon, vil du indikator i kolben. Disse brukes i kjemi for å gi et visuelt signal når en løsning når ekvivalenspunktet eller sluttpunktet. Indikatorer brukes vanligvis til titreringer som undersøker syre-base og redoksreaksjoner, men det er også flere andre indikatorer. Ta kontakt med en kjemielærebok eller se på internett for å finne en passende indikator for din reaksjon.
4. Begynn titrering. Tilsett langsomt en løsning fra buretten ("titreringen") i kolben. Bruk en magnetisk rørepinne eller glassrørpinne for å blande løsningen forsiktig mens reaksjonen er i gang. Hvis løsningen din synlig reagerer, bør du se visse tegn på at en reaksjon finner sted - endring i farge, bobler, rester osv. Hvis du bruker en indikator, kan du se at hver dråpe kommer gjennom buretten til riktig kolbe a fargeendring.
   • Hvis reaksjonen resulterer i en endring i pH-verdien eller potensialet, kan du legge til pH-lesere eller et potensiometer i kolben for å måle fremdriften av den kjemiske reaksjonen.
   • For en mer nøyaktig titrering må du overvåke pH eller potensial som ovenfor, og merke hver gang hvordan reaksjonen fortsetter etter tilsetning av en liten mengde titreringsmiddel. Plott surheten til løsningen eller potensialet kontra volumet av tilsatt titrant. Du vil se skarpe endringer i kurvens helling ved ekvivalenspunktene til responsen.
5. Senk titreringen. Når den kjemiske reaksjonen nærmer seg sluttpunktet, senk titrering til en dråpevis progresjon. Hvis du bruker en indikator, kan du merke at fargen blinker lenger. Fortsett å titrere så sakte som mulig til du kan bestemme den eksakte dråpen som får reaksjonen til å nå sluttpunktet. Når det gjelder en indikator, ser du generelt på den tidligst mulige vedvarende fargeendringen i responsen.
   • Ta opp det endelige volumet i buretten. Når du trekker dette fra startvolumet i buretten, kan du finne det nøyaktige volumet av titranten du brukte.
6. Beregn mengden løsemiddel i løsningen. Bruk den kjemiske ligningen for reaksjonen mellom titreringen og løsningen for å finne antall mol oppløst stoff i kolben. Når du har funnet antall mol oppløst stoff, kan du bare dele det med volumet av løsningen i kolben for å finne molariteten til løsningen, eller konvertere antall mol til gram og dele med volumet av løsningen. , for å få konsentrasjonen i g / L. Dette krever litt grunnleggende kunnskap om støkiometri.
   • Anta for eksempel at vi brukte 25 ml 0,5 M NaOH til å titrere en løsning av HC1 i vann til ekvivalenspunktet. HCl-løsningen hadde et volum på 60 ml for titrering. Hvor mange mol HCl er det i løsningen vår?
   • For å komme i gang, la oss ta en titt på den kjemiske ligningen for reaksjonen av NaOH og HCl: NaOH + HCl> H₂O + NaCl
   • I dette tilfellet reagerer 1 molekyl NaOH med 1 molekyl HC1 med produktene vann og NaCl. Så fordi du har tilsatt akkurat nok NaOH til å nøytralisere alt HCl, vil antall mol NaOH som forbrukes i reaksjonen være lik antall mol HC1 i kolben.
   • Så la oss finne ut hva som er mengden NaOH i mol. 25 ml NaOH = 0,025 L NaOH x (0,5 mol NaOH / 1 L) = 0,0125 mol NaOH.
   • Siden vi utledet fra reaksjonsligningen at antall mol NaOH forbrukt i reaksjonen = antall mol HC1 i løsningen, vet vi nå at det er 0,0125 mol HC1 i løsningen.
7. Beregn konsentrasjonen av løsningen. Nå som du vet mengden løsemiddel i løsningen din, er det lett å finne konsentrasjonen når det gjelder molaritet. Del bare antall mol oppløst stoff i løsningen med volumet av løsningsprøven (ikke volumet av den større mengden du tok prøven fra.) Resultatet er molariteten til løsningen din!
   • For å finne molariteten til eksemplet ovenfor, del antall mol HC1 med volumet i kolben. 0,0125 mol HCl x (1 / 0,060 L) = 0,208 M HCl.
   • For å konvertere molaritet til g / l, ppm eller prosentandel av sammensetning, konverterer du antall mol av oppløst stoff til masse (ved hjelp av molmasse av oppløst stoff.) For ppm og prosentandel av forbindelsen, må du også konvertere volumet av masseløsningen din (ved hjelp av en konverteringsfaktor som tetthet, eller ganske enkelt ved å veie den), multipliser deretter resultatet med henholdsvis 10 eller 10.

Del 3 av 3: Bestemme saltholdigheten i et akvarium

1. Ta en vannprøve fra tanken din. Registrer volumet nøyaktig. Hvis mulig måler du volumet i SI-enheter som ml - disse er enkle å konvertere til L.
   • I dette eksemplet tester vi vannet i akvariet for saltholdighet, konsentrasjonen av salt (NaCl) i vannet. Anta at vi tar en vannprøve for dette formålet 3 ml fra akvariet, og sett deretter det endelige svaret som skal gis g / L.
2. Titrer vannprøven. Velg en titrant som gir en tydelig reaksjon i løsemidlet. I dette tilfellet bruker vi en løsning på 0,25 M AgNO₃ (sølvnitrat), en forbindelse som produserer et uoppløselig klorsalt når det reagerer med NaCl i følgende reaksjon: AgNO₃ + NaCl> NaNO₃ + AgCl. Saltet (AgCl) vil være synlig som en skyhvit rest som flyter og kan skilles fra løsningen.
   • Titrer sølvnitratet fra en burette eller en liten injeksjonsnål i akvarieprøven til løsningen blir uklar. Med en så liten prøve er det viktig å nøyaktig bestemme hvor mye sølvnitrat du har tilsatt - studer hver dråpe nøye.
3. Fortsett til reaksjonen avsluttes. Når sølvnitratet slutter å skyne oppløsningen, kan du notere antall tilsatte ml. Titrer AgNO3 veldig treg og observer løsningen nøye, spesielt når sluttpunktet nærmer seg.
   • Anta at det er 3 ml av 0,25 M AgNO₃ var nødvendig for at reaksjonen skulle ta slutt, og vannet skyet ikke videre.
4. Bestem antall mol titreringen. Dette trinnet er enkelt - multipliser volumet av titranten du har lagt til med molariteten. Dette vil gi deg antall mol titrer som er brukt.
   • 3 ml x 0,25 M = 0,003 L x (0,25 mol AgNO₃(1 l) = 0,000075 mol AgNO₃.
5. Bestem antall mol av løsemiddelet ditt. Bruk reaksjonsligningen til å konvertere antall mol AgNO₃ til mol NaCl. Reaksjonsligningen er: AgNO₃ + NaCl> NaNO₃ + AgCl. Fordi 1 mol AgNO₃ reagerer med 1 mol NaCl, vi vet nå at antall mol NaCl i løsningen vår = antall mol AgNO₃ som er lagt til: 0,000075 mol.
   • I dette tilfellet: 1 mol AgNO₃ reagerer med 1 mol NaCl. Men hvis 1 mol titrerende reagerer med 2 mol av oppløst stoff, ville vi multiplisere antall mol av titreringsmiddel med 2 for å få antall mol av oppløst stoff.
   • I kontrast, hvis 2 mol av vår titrerende reagerer med 1 mol av vår oppløste stoff, så deler vi antall mol av titreringen med to.
   • Disse reglene tilsvarer proporsjonalt 3 mol titreringsmiddel og 1 mol oppløst stoff, 4 mol titreringsmiddel og 1 mol oppløst stoff osv. Samt 1 mol titreringsmiddel og 3 mol oppløst stoff, 1 mol titreringsmiddel og 4 mol oppløst stoff, etc.
6. Konverter det oppløste antallet mol til gram. For å gjøre dette må du beregne den molare massen av løsemidlet og multiplisere den med antall mol av løsemidlet. For å finne den molare massen av NaCl, bruk det periodiske systemet for å finne og legge til atomvekten til salt (Na) og klorid (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.
   • Følg med: Hvis det er mer enn en av en slags molekyl i et atom, må du legge til molarmassen til det atomet flere ganger. For eksempel hvis du er molmassen til AgNO₃, vil du legge til oksygenmassen tre ganger fordi det er tre oksygenatomer i molekylet.
7. Beregn sluttkonsentrasjonen. Vi har massen av det oppløste stoffet vårt i gram, og vi vet volumet av testløsningen. Alt vi trenger å gjøre nå er å dele: 0,00438 g NaCl / 0,003 L = 1,46 g NaCl / L
   • Saltvannet i sjøvann er omtrent 35 g NaCl / L. Akvariet vårt er ikke nesten salt nok til marin fisk.

Tips

• Selv om løsningsmidlet og løsningsmidlet kan eksistere i forskjellige tilstander (fast, væske eller gass) når de skilles fra hverandre, vil løsningen som dannes når stoffet oppløses, være i samme tilstand som løsemiddeltilstanden.
• Ag + 2 HNO3 → AgNO3 + NO2 + H2O
• Bruk bare klar plast eller glass.
• Her er et eksempel på en video: [1]

Advarsler

• Oppbevar AgNO3-løsningen i en lukket, mørk flaske. Den er følsom for lys.
• Vær forsiktig når du arbeider med sterke syrer eller baser. Forsikre deg om at det er tilstrekkelig frisk luft i rommet.
• Bruk vernebriller og hansker.
• Hvis du vil få sølvet tilbake, merk deg følgende: Cu (s) + 2 AgNO3 (aq) → Cu (NO3) 2 + 2 Ag (s) Husk at (s) betyr solid.